INSTITUCIÓN EDUCATIVA SAGRADA FAMILIA POTRERILLOCiencias Naturales · Física

Ficha de indagaciónGrado 8°Período I

DocenteJERRISON DELGADO TRUJILLO

Fecha2026-10-19

TrabajoTrabajo en clase

GuíaN.° ___

Estudiante:Curso:

Ciclo 5E: pensar como científico

Energía cinética, potencial y mecánica

Descubre cómo el movimiento y la posición almacenan y liberan energía

¿Cómo cambia la energía cinética y potencial de un objeto mientras cae, y qué revela eso sobre la conservación de la energía mecánica?

Objetivo

Identificar, registrar y explicar las transformaciones entre energía cinética, potencial gravitacional y mecánica en un sistema simple, aplicando las expresiones matemáticas correspondientes y relacionando los resultados con situaciones del contexto colombiano.

Referentes curriculares (MEN · ICFES)

Estándares Básicos de Competencias

Explico condiciones de cambio y conservación en diversos sistemas, teniendo en cuenta transferencia y transporte de energía y su interacción con la materia.
Establezco relaciones entre energía interna de un sistema termodinámico, trabajo y transferencia de energía térmica, y las expreso matemáticamente.
Comunico el proceso de indagación y los resultados, utilizando gráficas, tablas, ecuaciones aritméticas y algebraicas.
Utilizo las matemáticas como herramienta para modelar, analizar y presentar datos.

Me pregunto

⏱ 8 min

Observa la siguiente situación y activa lo que ya sabes.

Canica en tres posiciones al descender por una rampa de madera, mostrando cómo gana velocidad al perder altura — En lo alto, la canica está quieta: toda su energía es potencial gravitacional.
Al descender, la altura disminuye y la velocidad aumenta.
Al llegar abajo, la energía potencial se ha transformado casi por completo en energía cinética.

Una canica que no para de sorprender

En el parque Simón Bolívar de Bogotá, un niño suelta una canica desde lo alto de una rampa de madera. La canica parte del reposo, baja velozmente y golpea una lata vacía al final. ¿De dónde salió esa energía para mover la lata? La canica no tenía motor ni batería. Solo cambió de posición. Algo en la naturaleza convierte la altura en movimiento, y ese algo tiene nombre: energía mecánica.

Situación adaptada para fines educativos

Activo mis ideas previas

¿Qué crees que le pasa a la velocidad de la canica a medida que baja por la rampa? ¿Por qué?
¿En qué momento de su recorrido crees que la canica tiene más energía de movimiento: al inicio, a la mitad o al final de la rampa?

Exploro

⏱ 20 min

Formula una hipótesis y realiza el experimento para ponerla a prueba.

Mi hipótesis

Si suelto la canica desde diferentes alturas, ¿cómo crees que cambiará la distancia que empuja la lata? Escribe tu predicción y justifícala.

Materiales

1 rampa de madera o cartón grueso (mínimo 50 cm de largo)
1 canica de vidrio mediana
1 regla de 30 cm o metro
1 lata vacía y liviana (como de atún)
Cinta adhesiva para fijar la rampa al borde del pupitre
Lápiz y esta guía para registrar

Procedimiento

Coloca la rampa inclinada apoyando un extremo en el borde del pupitre y el otro en el suelo, usando la cinta adhesiva para que no se mueva.
Ubica la lata vacía en el piso, justo al final de la rampa, a 5 cm de la salida.
Mide con la regla tres alturas de salida: 10 cm, 20 cm y 30 cm desde el suelo hasta donde sueltas la canica. Márcalas con un trazo de lápiz en la rampa.
Desde cada altura, suelta la canica sin empujarla (solo déjala ir). Mide cuánto se desplazó la lata después del golpe y anótalo en la tabla.
Repite cada prueba dos veces para verificar si el resultado se repite.
Registra tus observaciones en la tabla de la sección siguiente.

Registro

⏱ 7 min

Anota tus datos con cuidado: la calidad de tus conclusiones depende de ellos.

Tabla de datos: altura vs. desplazamiento de la lata

Altura de salida (cm)	Desplazamiento lata — intento 1 (cm)	Desplazamiento lata — intento 2 (cm)	Promedio (cm)
10
20
30

Observo y analizo mis datos

¿Qué patrón observas entre la altura de salida y el desplazamiento promedio de la lata?
¿Tus resultados confirmaron tu hipótesis? ¿Qué fue diferente o igual a lo que esperabas?

Explico

⏱ 12 min

Usa los conceptos de la física para entender lo que acabas de observar.

Tres formas de energía mecánica

Energía cinética (Ec)Energía que tiene un objeto por estar en movimiento. Depende de su masa y de su velocidad: Ec = ½ × m × v².

Energía potencial gravitacional (Ep)Energía almacenada por la posición de un objeto respecto a una referencia. Depende de su masa, la gravedad y su altura: Ep = m × g × h.

Energía mecánica (Em)Suma de la energía cinética y la potencial en un sistema: Em = Ec + Ep. En ausencia de fricción, esta suma se conserva constante.

Energía cinéticaEc = ½ × m × v²

m = masa en kg, v = velocidad en m/s. Resultado en Joules (J).

Energía potencial gravitacionalEp = m × g × h

g = 9,8 m/s², h = altura en m. Resultado en Joules (J).

Conservación de la energía mecánicaEm = Ec + Ep = constante

Cuando no hay fricción, la energía total del sistema no cambia.

En tu experimento, cuando la canica estaba en lo alto de la rampa tenía Ep máxima y Ec = 0 (estaba quieta). Al bajar, la altura disminuyó y la velocidad creció: la Ep se transformó en Ec. Al llegar abajo, casi toda la energía era cinética y eso le permitió mover la lata. Cuanto mayor era la altura inicial, mayor era la Ep almacenada y, por tanto, mayor la Ec final y el golpe.

Transformación de energía en la rampa

La barra azul (Ep) baja mientras la barra verde (Ec) sube; la suma total (Em) se conserva.

Montaña rusa con carro en tres posiciones que ilustran la transformación entre energía potencial y cinética — En la cima más alta el carro tiene energía potencial máxima y velocidad casi nula.
En el valle inferior, toda esa energía se convirtió en energía cinética: velocidad máxima.
En la segunda colina más baja, el carro sube usando la energía cinética acumulada.
La suma Ep + Ec (energía mecánica) permanece casi constante si ignoramos la fricción.

Concluyo y aplico

⏱ 8 min

Conecta lo aprendido con el mundo real y evalúa tu propio aprendizaje.

Mis conclusiones

Con base en tu experimento y en los conceptos aprendidos, explica con tus palabras qué ocurre con la energía cinética y potencial de la canica a lo largo de la rampa. ¿Se pierde energía o se transforma?
En Colombia, las centrales hidroeléctricas como la de Ituango en Antioquia aprovechan la caída del agua desde grandes alturas. Usando los conceptos de Ep y Ec, explica por qué el agua que cae genera electricidad.

¿Cómo me fue hoy?

Puedo…	Lo logré	Casi	Necesito ayuda
Puedo distinguir entre energía cinética, potencial y mecánica y explicar qué determina cada una.
Puedo describir cómo se transforma la energía potencial en cinética usando el ejemplo de la rampa.
Puedo relacionar el principio de conservación de la energía mecánica con una situación real de Colombia.

Clave de respuestas · para el docente

Esta hoja se imprime aparte. Desactívala en “Imprimir” si vas a fotocopiar para los estudiantes.

Me pregunto · pregunta 1: La velocidad aumenta porque la canica pierde altura y esa energía de posición se convierte en energía de movimiento.
Me pregunto · pregunta 2: Al final, porque allí su velocidad es máxima y la energía cinética depende de la velocidad.
Exploro · pregunta 1: A mayor altura, mayor distancia empujada, porque la canica acumula más energía potencial que se convierte en cinética.
Registro · pregunta 1: A mayor altura, mayor desplazamiento de la lata, lo que indica que la canica llegó con más energía cinética.
Registro · pregunta 2: Respuesta personal; se espera que el estudiante compare su predicción con los datos obtenidos y justifique.
Concluyo y aplico · pregunta 1: La energía no se pierde: la Ep disminuye a medida que la canica baja y esa misma energía aparece como Ec. La energía mecánica total se conserva (en ausencia de fricción significativa).
Concluyo y aplico · pregunta 2: El agua almacenada en el embalse tiene gran Ep gracias a su altura. Al caer, esa Ep se convierte en Ec que hace girar las turbinas, las cuales transforman la energía mecánica en energía eléctrica.
Me pregunto — Pregunta 1: La velocidad aumenta porque la canica pierde altura y esa energía de posición se convierte en energía de movimiento (Ep → Ec).
Me pregunto — Pregunta 2: Al final de la rampa, donde la velocidad es máxima y por tanto la energía cinética es máxima.
Exploro — Hipótesis: A mayor altura de salida, mayor Ep inicial y, por conservación, mayor Ec al llegar abajo, lo que produce mayor desplazamiento de la lata.
Registro — Observación 1: A mayor altura, mayor desplazamiento promedio de la lata, evidenciando mayor energía cinética al final del recorrido.
Registro — Observación 2: Respuesta personal; se espera comparación explícita entre hipótesis y datos, aceptando o corrigiendo la predicción con justificación.
Concluyo — Conclusión: La energía no se pierde: la Ep disminuye al bajar y se convierte en Ec. La suma Em = Ep + Ec se conserva, lo que explica que a mayor altura inicial, mayor velocidad (y golpe) al llegar abajo.
Concluyo — Relación CTS (Ituango): El agua del embalse tiene gran Ep por su altura. Al caer, esa Ep se convierte en Ec que mueve las turbinas y genera electricidad; la energía mecánica se transforma en eléctrica.