Unidad 3 - Física: Energía mecánica y cantidad de movimiento

En las unidades anteriores se ha descrito el movimiento de un objeto y los cambios que puede experimentar si actúa una fuerza sobre él. En la presente unidad, se abordan dos importantes leyes de la física, también relacionadas con el movimiento: la ley de conservación de la energía mecánica y la ley de conservación del momento lineal. Ambas están relacionadas con un conjunto importante de conceptos, como los de trabajo mecánico, potencia mecánica, energía cinética, energía potencial gravitatoria y elástica; momentum o cantidad de movimiento, e impulso. Se espera que las y los estudiantes comprendan que la energía mecánica que posee un objeto se debe tanto a su movimiento (energía cinética) como a su posición (energía potencial gravitacional y/o elástica), respecto de un sistema de referencia; que el trabajo mecánico lo realizan las fuerzas que permiten que el objeto se desplace; además, que cuando se realiza trabajo sobre un objeto este experimenta un cambio de energía mecánica, y que la rapidez con que se realiza el trabajo mecánico corresponde al concepto de potencia mecánica.

Igualmente, se pretende que comprendan y apliquen, cualitativa y cuantitativamente, la ley de conservación de la energía en situaciones simples y cercanas a las realidades que viven, particularmente en casos de caída libre. Asimismo, se busca que comprendan que, cuando actúa la fuerza de roce, toda la energía o parte de ella se transforma en energía no utilizable que se disipa en forma de calor. En relación con la cantidad de movimiento de un cuerpo, se espera que comprendan que se conserva en todo tipo de sistema físico, independientemente de las interacciones que experimenten sus partes, y que también se conserva su energía cinética si la interacción en que interviene es una colisión completamente elástica. Por último, se espera que logren expresar el cambio de movimiento de un cuerpo en términos de la segunda ley de Newton y del impulso que recibe. Esta unidad refuerza diversas habilidades de investigación, entre ellas, el observar, planificar y llevar a cabo actividades experimentales y teóricas; obtener y analizar evidencias y evaluar los experimentos e investigaciones teóricas realizadas.

Con el desarrollo de la unidad se espera que continúen construyendo grandes ideas científicas (revisar anexo 2), que les permitan comprender que los objetos consumen energía cuando realizan trabajos mecánicos. Además, que la energía mecánica, de movimiento y de posición, de un objeto determinado, se conserva en ausencia de fuerzas no conservativas (GI 6 y GI 7), y que organismos vivos, como las personas, necesitan energía para realizar diversas acciones y adaptarse al ambiente que les rodea (GI 2).

• Sistema de referencia.
• Movimiento.
• Desplazamiento.
• Velocidad.
• Fuerza.
• Principios de Newton.
• Ley de Hooke.

Energía cinética, energía potencial, energía potencial gravitatoria, energía potencial elástica, energía mecánica, trabajo mecánico, potencia mecánica, momentum, impulso, choque elástico, choque inelástico, colisión.