Uso del cinturón de seguridad

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Uso del cinturón de seguridad en automóviles

¿Por qué se mueven o detienen los objetos que nos rodean?

El cinturón de seguridad de los vehículos está diseñado para mantener en el asiento al ocupante de un vehículo en caso de que exista una colisión. Actualmente su uso es obligatorio en México, sin embargo muchas personas aún consideran que se trata de un estorbo y se resisten a emplearlo. En estadísticas recolectadas en 2010, 1308 personas fallecieron en México en accidentes de tránsito relacionados con el no empleo del cinturón de seguridad. A nivel nacional su uso es del 21%. Destaca Baja California con 83%, mientras que Oaxaca, Durango y Coahuila reportan sólo 1% de utilización.

El objetivo del cinturón de seguridad es minimizar posibles heridas al impedir que el pasajero golpee partes del interior del vehículo (figura 1), a otros pasajeros e incluso que sea lanzado fuera del vehículo ya que un choque a 40 km/h equivale a caer de un segundo piso. Pero, ¿por qué el cuerpo de los pasajeros sigue en movimiento cuando el coche se detiene por el choque?

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Los cuerpos que se encuentran en movimiento tienden a mantenerlo a menos que se aplique sobre ellos una fuerza externa que altere el valor de su fuerza resultante. Esta tendencia recibe el nombre inercia y puede entenderse como la resistencia de un cuerpo para cambiar su rapidez y dirección de movimiento.

La inercia se asocia con la masa de los objetos. Aquellos con mayor masa presentan más resistencia a cambiar su estado de movimiento, respecto de los que poseen menor masa. Así, todos los objetos dentro de un vehículo, al tener masa, tienen su propia inercia. Si un vehículo que viaja en línea recta da vuelta bruscamente, sentimos que nos vemos de lado. Lo que en realidad sucede es que mientras el vehículo gira, nosotros tendemos a seguir en el movimiento en línea recta que teníamos antes del giro.

Los objetos en reposo también tienden a mantenerlo y se requiere la aplicación de una fuerza externa que modifique la magnitud de su resultante para lograr que se muevan. Por ejemplo cuando un vehículo en reposo inicia su avance, nuestros cuerpos por la inercia, tienden a permanecer en reposo y nos parece que nos vemos hacia atrás mientras en realidad es el vehículo el que se avanza hacia adelante.

Las condiciones para que un objeto cambie su estado de movimiento se resumen en la primera ley de Newton. Existen diversas formas de describir su contenido, una de ellas expresa que para que un objeto cambie su estado de movimiento es necesaria la aplicación de una fuerza externa capaz de modificar la magnitud de su resultante.

Cabe recordar que fuerza aplicada y fuerza resultante difieren, y que es la magnitud de ésta última la que interviene para los cambios en el estado de movimiento de los cuerpos. Un cuerpo en reposo puede moverse, o un cuerpo en movimiento puede detenerse cuando una fuerza es capaz de modificar a su resultante o fuerza neta (figura 2).

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La primera ley de Newton tiene sus antecedentes en aportaciones de Galileo Galilei. Éste científico identificó que al dejar caer una bola por una rampa su velocidad aumenta, mientras que si es lanzada hacia arriba su velocidad disminuye y se preguntó ¿qué sucedería con la velocidad de la bola si rodara por una rampa horizontal?… Galileo concluyó que en ausencia de fricción la bola continuaría su movimiento en línea recta con velocidad que no aumenta o disminuye sino que se mantiene constante (es decir con movimiento rectilíneo uniforme).  

Para confirmar este hallazgo Galileo hizo un arreglo con rampas de madera muy pulidas y dejó caer una bola en uno de los extremos como se muestra en la figura 3.

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Descubrió que al ir disminuyendo la inclinación de uno de ellos, la bola recorría cada vez una distancia mayor ya que ésta llegaba a la altura desde la que se había soltado. Al reflexionar, se preguntó… ¿y si se tratara de una rampa infinita?, ¿dónde, cuándo se detendría la bola?

Galileo concluyó que solamente la presencia de fricción en la rampa podría hacer que la bola se detuviera, en ausencia de esta fuerza la bola permanecería moviéndose en línea recta y con velocidad constante.

Con estas ideas en mente, otra forma de describir el contenido de la primera ley de Newton dice que si la fuerza resultante o fuerza neta sobre un cuerpo es cero, entontes éste permanecerá en reposo o movimiento rectilíneo uniforme.

En general se piensa que en todo tipo de movimiento debe existir una fuerza sobre el objeto que cambia su posición. Pero como demuestran ideas de Galileo Galilei esto no es correcto pues existe un movimiento, el rectilíneo uniforme, que sucede en cuerpos cuya fuerza neta es cero. Y una fuerza neta cero puede deberse a que no hay fuerzas aplicadas sobre el cuerpo (como en el caso de la bola que rueda por la rampa en los experimentos de Galileo), o a que la suma de todas las fueras de como resultado cero (como un avión que vuela en línea recta y con velocidad constante).

¿Y cómo se traslada la primera ley de Newton los objetos de nuestro entorno?

En general nos queda claro que para mover un objeto se requiere aplicar fuerza, el matiz que se introduce en este escrito es que ésta fuerza debe ser tal que modifique el valor de la fuerza resultante que obra sobre el cuerpo. Pero cuando se trata de situaciones con movimiento rectilíneo uniforme la cosa no es tan clara. Imagina que vas en bicicleta y te mueves en línea recta y con velocidad constante. De acuerdo con la primera ley de Newton, la fuerza neta sobre el sistema bicicleta-ciclista es cero. Pero entonces dejas de pedalear… ¿qué sucede?, ¿por qué no mantiene su movimiento?… pues existe una fuerza externa, la fricción entre llantas y camino, que modifica a la fuerza neta y hace que te detengas. Vivimos en un mundo con fricción por todos lados. Sus efectos son tan comunes que en general no reflexionamos en su presencia y la pasamos por alto.

También está nuestra percepción sobre los estados de movimiento. Curiosamente nuestros sentidos perciben de igual manera el reposo y el movimiento rectilíneo uniforme. Cuando has viajado en un auto, en el metro, o en un avión, seguramente hay momentos en que no percibes su movimiento y te parece que estás en reposo (figura 4). Nuestro cuerpo sólo puede sentir los cambios de velocidad; las aceleraciones.

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El uso de cinturón de seguridad en los automóviles se debe a la primera ley de newton. Cuando un auto colisiona, el cuerpo de los pasajeros tiende a mantener su estado de movimiento. El cinturón aplica una fuerza sobre ellos para que modifiquen su tendencia a moverse y no se golpeen con partes interiores del vehículo o sean arrojados fuera de él.

Actividades de comprensión

Realiza las estrategias de comprensión lectora antes, durante y después de la lectura que indique tu profesor.

Forma equipo con 3 o 4 compañeros. Intercambia ideas sobre las siguientes cuestiones. Escribe tu respuesta en el sitio que indique tu maestro.

  1. Explica con tus palabras qué es inercia.
  2. Busca en textos y en internet al menos tres formas de expresar a la primera ley de Newton. Registra estas definiciones en la tabla que se presenta.
Sitio donde se obtuvo la definición Definición
1
2
3
  1. Comenta con tus compañeros las definiciones anteriores. Explica con tus palabras la primera ley de Newton.
  2. Elabora un esquema de conceptos sobre la primera ley de Newton. 
    Sugerencia: 1) elige los conceptos relevantes y escríbelos en pequeños trozos de papel. 2) colócalos sobre tu mesa de trabajo. 3) ordena los conceptos al intercambiar ideas sobre la relación entre ellos. 4) une mediante líneas a los conceptos que tengan relación y escríbela a un costado. Usa pocas palabras. 5) copia el ordenamiento formando y las relaciones establecidas en tu cuaderno.
  3. Un estudiante elaboró el esquema que se muestra a continuación. Compáralo con el que tú construiste y registra en la tabla las semejanzas y diferencias que encuentres. Considera aspectos como cantidad de conceptos, tipo de conceptos, relaciones entre ellos, claridad y suficiencia. Si hay otros aspectos que consideres relevantes, inclúyelos.

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Esquema elaborado por un estudiante

Aspecto Semejanzas Diferencias
Cantidad de conceptos
Tipo de conceptos
Relaciones entre conceptos
Claridad
Suficiencia
Otros

Actividades de integración

Para responder a las siguientes actividades se requiere el empleo del Simulador Fuerzas y Movimiento: Fundamentos

Lo puedes descargar en:

https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/forces-and-motion-basics#

Ya lo que hayas descargado, revisa las pestañas de trabajo y los botones de control (Vaya, Reiniciar todo, -Pausa-, ► -Play-, Retornar). Manipula con el mouse estos botones para que te familiarices con el funcionamiento del simulador.

  1. Pestaña: Tira y Afloja

a. Activa las opciones Suma de Fuerzas y Vectores (Sonido es opcional)
b. Elige diferentes personas para aplicar fuerza (figura 1). Prueba diversas combinaciones. Recuerda dar ‘clic’ en Reiniciar todo, cada vez que hagas una combinación diferente.
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Figura 1. Pestaña Tira y Afloja

c. Cuando gana un equipo y se mueve el carrito, ¿cómo es la magnitud de la Suma de Fuerzas? Explica.

d. Cuando no hay ganador y el carrito permanece en reposo, ¿cuál es la magnitud de la Suma de Fuerzas? Explica.

e. Explica cómo se relacionan las situaciones anteriores con la primera ley de Newton.

  1. Pestaña: Movimiento

a. Activa las opciones Fuerza y Velocidad.
b. Coloca al refrigerador y a las cajas sobre la patineta.
c. Asegúrate que el botón de control esté en ‘Pausa’.
d. Elige 500 N en el indicador de Fuerza Aplicada.
e. Con ayuda del mouse aplica una fuerza de corta duración. Corta duración es porque el hombre sólo da un empujón.
f. Observa el indicador de Velocidad (figura 2).g. ¿Cuál es la explicación de la lectura observada de acuerdo con la primera ley de Newton?

Figura 2. Indicador de velocidad después de haber aplicado una fuerza de corta duración.

  1. Pestaña: Movimiento

a. Activa las opciones: Fuerza, Valores, Masas y Velocidad.
b. Coloca sobre la patineta los objetos que desees.
c. Asegúrate que el botón de control esté en ‘  Play’
d. Elige la Fuerza Aplicada que gustes.
e. Con ayuda del mouse aplica la fuerza. Ahora, el efecto es que el hombre mantiene aplicada una fuerza constante. No se trata de una de corta de duración. Figura 3.
f. Observa el indicador de Velocidad.
g. Cuando se aplica una fuerza constante sobre un cuerpo, ¿éste se desplaza con una velocidad también constante?
h. Explica por qué ahora la lectura el indicador de Velocidad se comporta diferente. Emplea la primera ley de Newton.

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Figura 3. Indicador de velocidad al aplicar una fuerza constante.

  1. Pestaña: Fricción

Con base en las experiencias anteriores manipula ahora el simulador a tu gusto. Puedes poner más o menos Fricción. Aplica fuerzas de corta duración y fuerzas constantes. Observa los vectores de la Fuerza Aplicada, Fuerza de Fricción y Suma de Fuerzas (figura 4).

a. ¿La primera ley de Newton aplica también a situaciones con fricción? Explica.
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Figura 4. Primera ley de Newton en situaciones con fricción.

Actividades de ejecución

  1. Si pateas un balón de fútbol sobre una cancha de pasto, el balón recorre algunos metros y finalmente se detiene, ¿por qué se detiene?
  2. Imagina que vas por la calle, ves una lata de refresco y decides patearla, ¿puedes saber si está vacía o llena con solo patearla?
  3. ¿Por qué se deben sujetar las personas que van de pie cuando viajan en metro (figura 1)?

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  1. Probablemente haz jugado hockey en mesas que se encuentran en las salas de juegos (figura 2):

a. ¿cómo funcionan?
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b. ¿qué sucede con la velocidad del disco?
c. ¿cómo se relaciona su comportamiento con la primera ley de Newton?

  1. Acude a YouTube y observa el video https://youtu.be/YcTVTaSfZbc ¿Por qué la moneda cae dentro del recipiente?
  1. Seguramente has visto a magos que presentan el truco de jalar un mantel sin que caigan los platos, cubiertos y floreros que se encuentran encima (figura 3). Realiza este truco. Sólo requieres practicar y emplear manteles que no tengan dobladillo. Pide a algún familiar que te tome una foto mientras lo realizas y forma un álbum con las fotos de tus compañeros de equipo. Súbelo al sitio que tu profesor indique. ¿Por qué funciona este truco?

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  1. Explica cómo se relaciona la primera ley de Newton con los cinturones de seguridad en automóviles. ¿Tiene utilidad saber Física para nuestra seguridad?

Fuentes de consulta:

Textos Segarra, P. y Jiménez, E. (2012). Física I. Conect@ entornos. México: SM de Ediciones, S.A. de C.V.
Videos Inercia

https://youtu.be/YcTVTaSfZbc
Campaña de seguridad vial: mini crash test 2.0

https://youtu.be/ooXqxFqTfE8

Sitios ¿Por qué es importante el uso del cinturón de seguridad?

http://www.inta.es/descubreAprende/htm/hechos2.htm
México, 21% de utilización de cinturón de seguridad

http://www.autobodymagazine.com.mx/abm_previo/2014/02/mexico-21-de-utilizacion-del-cinturon-de-seguridad5/
Simulador: Fuerza y movimiento: Fundamentos.

https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/forces-and-motion-basics#

Discusión (31)

  1. Imagen de perfil de Jose Salud Jose Salud dice:

    Excelente información agradezco al compañero por su aportación

  2. Imagen de perfil de Mario Mario dice:

    Es de vital importancia ordenar los materiales que vamos a utilizar puede ser por clase unidad ó semestre

  3. Imagen de perfil de martin martin dice:

    Esta situaciòn problema la realizamos a diario al conducir y es muy importante el uso del mismo, en los contenidos de la asignatura puede aplicarse en las leyes de Newton, la estructura del documento tiene las tres faces conceptual, procedimental y actitudinal

  4. Imagen de perfil de Francisco Francisco dice:

    Considero el material, muy práctico para nuestras clases ya que la falta de uso del cinturón puede llegar a tener consecuencias fatales. Cabe señalar que el aprendizaje significativo produce un cambio en la conducta, por lo que en un futuro cercano nuestros alumnos estarán usando el cinturón de seguridad.
    Por otra parte este material es muy ùtil para continuar con el estudio de las leyes de Newton.
    Muchas gracias.

  5. Imagen de perfil de Fatima Fatima dice:

    Considero que el material presentado es sumamente enriquecedor para nuestra practica educativa ya que presenta estrategias bastante creativas y especificas.

  6. Imagen de perfil de Pablo Pablo dice:

    La seguridad ante todo es lo mas importante para nuestras vidas. por que después del niño ahogado ya no es lo mismo.

  7. Imagen de perfil de ERIK RENAN ERIK RENAN dice:

    me agrado la manera de presentar la fisica, la prevención de eventos y el tocar las normas de seguridad la primera ley de Newton es poco comprendida por los estudiantes y la consideran tediosa, esto es una muestra de la utilidad de la fisica y deja de lado la monotonia.

  8. Imagen de perfil de Emma Emma dice:

    Efectivamente, nuestros estudiantes en general no identifican ‘para qué’ estudiar Física. Ven a esta ciencia como algo que en nada se relaciona con su entorno. Este es un ejemplo que les permite valorarla e incrementar su interés por aprenderla.

  9. Imagen de perfil de MIGUEL ANGEL MIGUEL ANGEL dice:

    Me gusto la información muy clara y precisa sobre el concepto de la primera ley de Newton gracias por sus aportaciones.

  10. Imagen de perfil de Alejandro Alejandro dice:

    Yo propondría ampliar con una actividad opcional donde les solicitemos a nuestros estudiantes definir con sus propias palabras y después con cierto rigor científico, las diferencias de seguridad entre el cinturón de un solo punto, el de 2 puntos y la cabecera del asiento, considerando el concepto de articulación corporal.

    • Imagen de perfil de Emma Emma dice:

      Tu propuesta es interesante y se puede reforzar el papel de la inercia. Para enfatizar la importancia de la cabecera del asiento hay una actividad sencilla y muy impactante. Se requiere de una muñeca de juguete a la que previamente se ha zafado su cabecita. Se sienta el cuerpo de la muñeca sobre un patín (o un carro de Hall) y se le pone su cabecita. Con una liga se sujeta el cuerpo al patín (o carro de Hall). La liga hace la función del cinturón de seguridad. A continuación se impacta (choca) otro patín (o carro de Hall) y es claro cómo se mueve el patín con el cuerpo de la muñeca y su cabecita cae aproximadamente de manera vertical. Con esto se hace evidente la inercia de la cabecita y el papel de la cabecera de los asientos. Cuando lo he hecho con mis estudiantes han quedado impactados. Esto facilita que recuerden la idea de inercia.

  11. Imagen de perfil de Francisco Francisco dice:

    Incluir en las actividades, una vivencia cotidiana del alumno, en la cùal,se involucran las leyes de newton en e ltrayecto de su casa la escuela

  12. Imagen de perfil de Juan Carlos Juan Carlos dice:

    ¿Y porqué no se exige a todos los pasajeros el uso del cinturón?

  13. Imagen de perfil de JESUS JOSE JESUS JOSE dice:

    El documento es muy bueno, demasiado completo y visual para su comprensión.
    Son de los ejemplos mas comunes y prácticos para que el alumno comprenda mejor el concepto de inercia.

  14. Imagen de perfil de JESUS JOSE JESUS JOSE dice:

    De hecho un alumno me comento que había visto en un programa de televisión donde se iba a poner a consideración el uso del cinturón pues como puede salvar vidas, también el hecho de traerlo puesto puede suceder lo contrario.

  15. Imagen de perfil de Guillermo Guillermo dice:

    El documento esta muy completo, tiene muy buenas actividades y se cubren todas las etapas del aprendizaje, tiene una muy buena relación con el entorno y representa un aprendizaje significativo

  16. La información es buena, el uso del cinturón es algo cotidiano, asi como el transporte para traslado, y otros ejemplos representativos que nos menciona este escrito sobre la inercia y fricción.

  17. Muy buen material, el material muestra situaciones que todos los alumnos han vivido que les permite ver e identificar el concepto de inercia.

  18. Imagen de perfil de Enrique Enrique dice:

    Se me hace interesante la forma como esta estructurada esta lectura ya que me dio la oportunidad de diseñar mi plan clase, de tal forma que la desglose en todas las etapas del plan clase.

  19. Imagen de perfil de J. TRINIDAD J. TRINIDAD dice:

    El material es bueno, las estadísticas un poco desfasadas, pero buenas, el objetivo muy claro y sustancioso, lo que considero desde mi punto de vista es el posible tiempo que se dedique a esta actividad puedes ser demasiado, por el vídeo, las tareas y las actividades de clase, Pero hay que probar el próximo semestre en clase, saludos.

    • Imagen de perfil de Pilar Pilar dice:

      Evidentemente como maestros siempre tenemos el problema del tiempo para lograr que los estudiantes adquieran aprendizajes de alto nivel y la extensión de los materiales.
      Considero que tenemos que valorar el nivel de aprendizaje que deseamos adquieran nuestros alumnos. ¿Que aprendizajes buscamos con nuestra actividad docente?, ¿sólo es recordar una definición y aplicar una fórmula?, ¿es colaborar para que sean reflexivos e identifiquen cómo la ciencia se relaciona con su vida?, ¿que puedan analizar situaciones para tomar decisiones?

  20. Imagen de perfil de J. TRINIDAD J. TRINIDAD dice:

    No se pudo descargar desde la computadora el vídeo:https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/forces-and-motion-basics#, considero que es sobre el formato de edición, alguien puede dar un consejo para este problema.

    • Imagen de perfil de Emma Emma dice:

      Te sugiero que emplees phet.colorado.edu y con esto realices tu búsqueda. Cuando tu buscador despliegue la página, entras a ella, buscas Física y ahí eliges forces-and-motion-basics. Hay muchas simulaciones más, te invito a que las revises pues son muy interesantes. En esta página también hay propuestas didácticas de profesores que las han empleado.

  21. Imagen de perfil de JOSE PABLO JOSE PABLO dice:

    Algunas actividades me parecen interesantes y apropiadas para ilustrar la ley de la inercia; aunque considero que, quizá, son demasiadas actividades

  22. Imagen de perfil de Emma Emma dice:

    Mmmm…. quizá sí para realizarlas todas en el aula… en el documento para docentes que apoya a esta lectura hay sugerencias para que los chicos realicen algunas de las actividades en casa. Dale una revisada para que valores sus propuestas.

  23. Imagen de perfil de Yolanda Yolanda dice:

    El material muestra situaciones que el alumno vive cotidianamente, en la materia de biología se puede aplicar en procesos vitales cuando se ve Sistema nervioso ya que el no llevar cinturón trae como consecuencia al chocar un auto, lo que comúnmente se llama “latigazo”, que tiene terribles consecuencias hasta llegar a morir.

  24. IMPORTANTE TU INFORMACION, MUY PRACTICA Y MUY COMPLETA, AGRADEZCO TU APORTACION

  25. Excelente aporte, muy completo e ilustrativo, además que se relaciona directamente a la vida cotidiana del estudiante, lo cual facilita su comprensión.

  26. Este material se presenta de forma explicita y varias actividades me parecen apropiadas, el detalle esta en los tiempos requeridos para poder realizarlas, aunque cada docente de acuerdo a las características de sus grupos puede tomar lo que considere pertinente para su aplicación, de antemano agradezco su aportación.

  27. Imagen de perfil de Dulce Monica Dulce Monica dice:

    Muy buena aportación, aunque si es importante según consideramos algunos compañeros es necesario hacer una indagación de sus conocimientos previos, así como señalar los tiempos en el cual se debe desarrollar. .

  28. Imagen de perfil de Rosalío Rosalío dice:

    Que tal, apenas ingresé en esta plataforma y en el curso que tuvimos nos pidieron elaborar una clase muestra, elegimos este tema y solo disponíamos de 10 min para explicarla. Creo que en relación al tiempo disponible, este no seria problema ya que no es necesario que se utilice todo el material tal y como está expuesto. Creo que es muy bueno que dispongamos de mucho material, de echo diría que se puede enriquecer con nuestras aportaciones como ligas a otros videos relacionados o artículos diversos; de todo este material lo que haríamos como profesores será analizarlo, seleccionar lo que nos sea útil y enriquecerlo con nuestras aportaciones para adecuarlo a nuestras necesidades. ¡Saludos!

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