3.º de ESORuta de edumaterial
Qué vas a aprender
- Explicar fuerzas a distancia mediante campos como modelo.
- Distinguir masa y peso y calcular P = m·g cerca de la Tierra.
- Predecir atracción y repulsión entre cargas e imanes y relacionar corriente y magnetismo.
Antes de empezar
- Representar fuerzas con flechas.
- Aplicar F = m·a.
- Multiplicar decimales con unidades.
Interacción sin contacto directo
Dos cuerpos pueden interactuar aunque no se toquen. El modelo de campo asigna a cada punto una propiedad que permite predecir la fuerza sobre otra masa, carga o imán.
Las líneas dibujadas son una herramienta de representación: no son hilos materiales que llenen el espacio.
Masa y peso
- P = m · g
- La masa mide inercia y se expresa en kg. El peso es la fuerza gravitatoria sobre el cuerpo y se expresa en N. Cerca de la superficie terrestre puede calcularse con g ≈ 9,8 N/kg.
Gravedad y electricidad
Toda masa atrae a otra masa; el efecto cotidiano destaca cuando interviene la Tierra, pero no nace solo con cuerpos enormes.
Cargas de igual signo se repelen y de signo opuesto se atraen. Un cuerpo neutro también puede ser atraído por polarización, así que neutral no significa ausencia de toda interacción eléctrica.
Magnetismo y corriente
Polos magnéticos iguales se repelen y opuestos se atraen. Al cortar un imán aparecen dos imanes menores, cada uno con dos polos; no se obtiene un polo aislado en esta experiencia escolar.
Una corriente eléctrica crea un campo magnético. En un electroimán, interrumpir la corriente permite reducir fuertemente el efecto magnético.
Analizar una interacción
- Identifica los dos cuerpos que interactúan.
- Decide si la propiedad relevante es masa, carga o comportamiento magnético.
- Predice atracción o repulsión y dibuja fuerzas en ambos cuerpos.
- Recuerda que las fuerzas de interacción forman un par sobre cuerpos distintos.
Peso cerca de la Tierra
Calcula el peso de una mochila de 2,5 kg usando g = 9,8 N/kg.
- La masa es 2,5 kg.
- P = m·g.
- 2,5 kg × 9,8 N/kg.
P = 24,5 N hacia el centro de la Tierra.
Qué debes conservar
- Los campos modelan interacciones a distancia.
- Masa se mide en kg; peso, en N.
- Cargas iguales repelen y opuestas atraen.
- Todo imán escolar presenta dos polos y la corriente produce campo magnético.
El campo como modelo localPrueba otro caso
Una brújula se desvía cerca de un imán sin tocarlo. ¿Qué explica el modelo de campo?
Una carga de prueba siente distinta fuerza al cambiar de posición alrededor de otra carga. ¿Qué representación organiza esas medidas?
Solución accesible sin interacción
Respuesta: El imán crea campo y la brújula responde localmente — El campo representa la interacción posible en la posición de la brújula.
El campo describe cómo una fuente asigna una interacción posible a cada punto del espacio.
Respuesta: Un campo con dirección e intensidad para cada posición — Organiza la fuerza por unidad de carga de prueba en cada punto.
El campo reúne la fuerza por unidad de propiedad de prueba en cada posición.
Masa y peso no son la misma magnitudPrueba otro caso
Un astronauta dice que en la Luna «pesa menos». ¿Qué le ha pasado exactamente?
Un astronauta lleva a la Luna una balanza de dos platos y un dinamómetro. ¿Cuál de los dos marcará lo mismo que en la Tierra?
Solución accesible sin interacción
Respuesta: Misma masa y menor peso — La masa se conserva; el peso depende del campo gravitatorio.
Es el error típico de esta destreza. Sigue teniendo exactamente los mismos átomos que en la Tierra, así que su masa es idéntica. Lo único que ha cambiado es el cuerpo que lo atrae, y por eso cambia la fuerza.
Respuesta: La balanza, que compara masas — Ambos platos cambian su peso en la misma proporción y conservan el equilibrio.
En la balanza, el objeto y las pesas pierden peso en la misma proporción, así que el equilibrio se mantiene y la lectura no cambia. El dinamómetro mide fuerza directamente y marcaría seis veces menos.
Cargas, polos y corrientePrueba otro caso
Reparte cada pareja de cuerpos cargados según se atraigan o se repelan.
Reparte cada pareja de polos según se atraigan o se repelan.
Solución accesible sin interacción
Respuesta: Uno positivo y otro negativo → se atraen; Los dos positivos → se repelen; Los dos negativos → se repelen; Uno negativo y otro positivo → se atraen
Solo hay una regla y no tiene excepciones: iguales se repelen, distintos se atraen. Todo lo demás del tema se deduce de ahí.
Respuesta: Norte con sur → se atraen; Norte con norte → se repelen; Sur con sur → se repelen; Sur con norte → se atraen
La misma regla que con las cargas eléctricas: iguales se repelen, distintos se atraen. Son fenómenos emparentados y por eso se parecen tanto.
Tres campos, tres predicciones
Predice el peso de 5 kg con g = 9,8 N/kg, la interacción entre dos cargas negativas y la respuesta de una brújula al invertir la corriente de un cable cercano.
Solución accesible sin interacción
- Demuestra que puedes explicar fuerzas a distancia mediante campos como modelo.
- Demuestra que puedes distinguir masa y peso y calcular P = m·g cerca de la Tierra.
- Demuestra que puedes predecir atracción y repulsión entre cargas e imanes y relacionar corriente y magnetismo.
Respuesta: 49 N hacia el centro terrestre; las cargas se repelen; la desviación magnética invierte su sentido.
P = m·g, las cargas iguales se repelen y el campo magnético de una corriente cambia de orientación al invertirla.
Compruébalo ahora
Calcula el peso de un cuerpo de 6,0 kg cerca de la Tierra con g = 9,8 N/kg.
Ver solución explicada
Respuesta: 58,8 N hacia el centro de la Tierra.
P = m·g = 6,0 kg × 9,8 N/kg = 58,8 N.
Clasifica: dos cargas positivas; una positiva y una negativa; dos polos norte.
Ver solución explicada
Respuesta: Dos positivas: repulsión. Positiva y negativa: atracción. Dos polos norte: repulsión.
Cargas del mismo signo y polos iguales se repelen; cargas de signo opuesto se atraen.
Un imán desvía una brújula sin tocarla. ¿Qué explicación usa correctamente el modelo de campo?
- El imán crea un campo en el espacio y la brújula responde localmente a él
- La brújula solo puede moverse si el imán la toca
- El espacio vacío empuja siempre todos los objetos hacia el imán
Ver solución explicada
Respuesta: El imán crea un campo en el espacio y la brújula responde localmente a él
El campo es el modelo que asigna a cada punto una interacción posible y permite describir una fuerza a distancia sin contacto directo.
Alineación curricular y fuentes
- Física y Química, saberes básicos de primero a tercer curso, bloque D: fenómenos gravitatorios, eléctricos y magnéticos y relación con fuerzas de la naturaleza. · Real Decreto 217/2022, currículo básico de ESO
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