Taller sobre fuerza gravitacional

Propósito: Analizar e interpretar la caída de cuerpos, haciéndose cargo de la experimentación y sus variables.

Habiendo hecho una primera aproximación al tema en el taller introductorio, los niños ya saben que al soltar objetos, éstos caen. También que hay distintos tiempos de caída.
La propuesta ahora es profundizar en el estudio de este fenómeno, probar con diferentes objetos para los que nuestras ideas previas nos dicen que caerán en diferentes tiempos. 

Medir (u observar) dicho tiempo para diferentes objetos. 

El docente puede sugerirles que prueben soltar objetos de forma y tamaño similares, pero masas diferentes, si no se diera espontáneamente. Bolitas de diferentes materiales (podría trabajarse también con tarritos plásticos con tapa rosca, que permiten una variación del contenido y con ello de la masa). Pedirá a los niños que anoten sus predicciones respecto a los tiempos de caída antes de experimentar.

Si se hace difícil, determinar cuál objeto llega primero al suelo, quizás ayude modificar otras variables, por ejemplo la altura y el punto de observación. El que los niños intenten ahora hacerse cargo de las variables experimentales, nos parece fundamental. Aparecerán la masa, la altura y el tiempo asociadas a la fuerza gravitatoria, así como la resistencia del aire, al entrar en juego objetos con diferentes formas, platos o bandejas de plástico, hojas de papel, trozos de telas, algodón, piedras, monedas, pelotitas, etc.

Habrá que preguntarse o preguntarles por qué determinados objetos “demoran más en caer”, por qué a veces importa la masa de los objetos arrojados y otras no tanto. ¿Qué es lo que los “frena” y cómo lo hace?

Como algunas de las observaciones pueden poner en tela de juicio ciertas preconcepciones, sería bueno parar en un momento la experimentación, hacer una redondilla de respuestas o exposiciones de lo que están observando, y aportar los docentes algo de la Historia de la Ciencia.

Lo que creía Aristóteles, los dos milenios que se mantuvieron sus ideas, lo que descubrió Galileo, lo difícil que resultó que le creyeran.

Aristóteles (384-322 a.C.) creía que al dejar caer dos cuerpos desde una misma altura, el más pesado (el de mayor masa) llegaría primero al piso. Tuvieron que pasar dos mil años para que alguien intentase poner a prueba esta afirmación. Fue a partir de los minuciosos experimentos de Galileo Galilei en el siglo XVII. “Galileo es considerado el creador del método experimental en física, estableciendo que cualquier afirmación relacionada con algún fenómeno debía estar fundamentada en experimentos y en observaciones cuidadosas”. (Alvarenga y Máximo, 1983:70).

Luego de muchos experimentos, observaciones y mediciones, Galileo llegó a afirmar que el tiempo de caída de los cuerpos no dependía de la masa de los objetos sino de su forma, es decir no se relacionaba con la liviandad del objeto sino con la cantidad de superficie que estaba en contacto con el aire al caer. Por lo que si dejáramos caer simultáneamente dos objetos de distinta masa desde una misma altura, ambos se acelerarían igual llegando al piso al mismo tiempo. Si ello no es lo que siempre se observa es por la acción del aire que va frenando algunos objetos en función de su superficie y no debido a la masa del objeto. En su famoso experimento de la Torre de Pisa, demostró su afirmación dejando caer esferas de igual tamaño pero distinta masa, alcanzando el suelo todas en el mismo instante.

Galileo fue perseguido por propagar ideas contrarias al pensamiento imperante hasta el momento (Alvarenga y Máximo, 1983:71).

Esto puede ayudar a observar de nuevo lo mismo pero ahora con “desconfianza”, poniendo en duda eso que siempre creí y que quizás interfería en mi capacidad de observar algo contradictorio con ello. Podría ser útil apoyarnos en la actividad Grabar de la XO que nos permite filmar la caída, por si nuestros ojos nos están engañando...

Sugerimos contarles (preferentemente otro día) las experiencias de Galileo con el vacío, como forma de controlar una de las variables, de separar fenómenos. Utilizando una máquina neumática para extraer el aire del interior de un tubo, Galileo demostró que una piedra y una pluma caen simultáneamente (Alvarenga y Máximo, 1983:71).

También sería bueno que eligieran dos o tres objetos para arrojar y mostrar a otros  compañeros de la escuela o los familiares, intentando explicarles algo que “es un poco difícil de creer pero pasa”, es una invitación a repensar sus ideas previas y cuáles se vieron afectadas a partir de lo experimentado. Escribir informes también puede ayudar.

El recurrir a la Historia de la Ciencia es una forma de mostrar que la misma es un cuerpo de conocimientos abierto, sujeto a revisiones, históricamente condicionado. También puede ayudar al niño a modificar sus ideas previas, viendo cómo la comunidad científica pone  en tela de juicio sus constructos en función de nuevas investigaciones y avanza al revisar.
Adherimos a los planteos de María Dibarboure cuando justifica el valor de la Historia de la Ciencia como herramienta didáctica, "Llevar al niño a que comprenda por qué se sostenía una idea en determinado momento y exponerle las evidencias o las líneas de pensamiento que provocaron los cambios en ese pensamiento, creemos que es de los mejores aportes que la historia de la ciencia puede hacer en la evolución del pensamiento del propio niño y en su mirada al mundo que lo rodea"  (Dibarboure, 2002: 104)

Juego de cierre:

La propuesta será invitarlos a crear paracaídas y jugar con ellos, a partir de lo estudiado sobre la resistencia del aire, su efecto retardador de la caída de los objetos. Dispondrán de telas y bolsas de nylon, hilos, cinta adhesiva, un palillo de ropa que sirva como paracaidista o un muñequito. Les pediríamos que los construyan, los prueben, que investiguen si cae de la misma forma si se realiza un orificio, varios o ninguno en la tela o bolsa, con o sin viento,etc.

“Leonardo da Vinci (Italia, 1452-1519) diseñó un paracaídas en el siglo XV, y escribió:”Si un hombre se provee de un pabellón de lienzo que no tenga ninguna abertura... podrá arrojarse desde cualquier altura, por grande que sea, sin sufrir ningún daño” Él nunca intentó hacerlo.” (Tomado del libro de Verónica de León para 5º año escolar, de editorial Aula)

También pueden armar pequeños helicópteros: tiras pequeñas de papel, con un corte desde un extremo por paralela media (se deben doblar los dos flecos de papel, uno para cada lado, de modo de armar las aspas), y en el otro un clip (para mantenerlo vertical). Discutir por qué gira.

Las semillas de muchos árboles como los arces, los pinos o la typa se comportan como estos helicópteros. Con la ayuda del aire se dispersan. Podrían traerse algunas y observar y discutir sobre su particular forma de caer.

Bibliografía:

Alvarenga, Beatriz; Máximo, Antonio, “Física General con Experimentos Sencillos” Ed. Harla, México, 1983.
Dibarboure, María, "La ciencia tiene su historia" Revista Quehacer Educativo Nº 51FUM-TEP. 
De León, Verónica, "Ciencias Naturales 5º año" Ed. Aula.