Objetivos (5 - 7 minutos)

1. Comprender el concepto de aceleración gravitacional y su relación con la fuerza gravitacional.
2. Aplicar la fórmula de la aceleración gravitacional para calcular la aceleración de un cuerpo en la superficie de la Tierra.
3. Identificar las variables involucradas en la fórmula de la aceleración gravitacional - masa del planeta y radio del planeta - y entender cómo los cambios en estas variables afectan la aceleración gravitacional.

Objetivos secundarios:

• Relacionar el concepto de aceleración gravitacional con fenómenos cotidianos, como el peso de un objeto.
• Desarrollar habilidades de resolución de problemas que involucren la fórmula de la aceleración gravitacional.
• Estimular el pensamiento crítico y la curiosidad sobre el mundo natural y las leyes que lo rigen.

Introducción (10 - 15 minutos)

1. Revisión de Contenidos Anteriores: El profesor inicia la clase con una breve revisión de los conceptos de fuerza y peso, ya estudiados previamente por los alumnos. Es importante que los alumnos comprendan la relación entre estos conceptos y la nueva materia que se presentará. (3 - 5 minutos)

2. Situaciones Problema:

   • Situación 1: El profesor presenta a los alumnos la siguiente situación: 'Imagina que estás en un planeta donde la aceleración de la gravedad es el doble que en la Tierra. ¿Cómo afectaría esto tu peso y tu capacidad de saltar?' (2 - 3 minutos)
   • Situación 2: 'En un planeta desconocido, un astronauta lanza una piedra verticalmente hacia arriba. ¿La piedra volverá a caer? ¿Por qué?' (2 - 3 minutos)

3. Contextualización: El profesor explica cómo el estudio de la aceleración gravitacional es fundamental para entender fenómenos como la órbita de los planetas, el movimiento de los satélites alrededor de la Tierra y la caída libre de los cuerpos. Además, la comprensión de este concepto es esencial para el funcionamiento de dispositivos como el GPS y los satélites de comunicación. (2 - 3 minutos)

4. Llamado de Atención:

   • Curiosidad 1: El profesor comparte la curiosidad de que la aceleración de la gravedad en la superficie de la Tierra no es la misma en todos los lugares, variando ligeramente debido a factores como la altitud y la densidad del subsuelo. (1 minuto)
   • Curiosidad 2: El profesor menciona que la aceleración gravitacional es tan poderosa que es capaz de mantener la Luna en órbita alrededor de la Tierra y todos los planetas alrededor del Sol. (1 minuto)
   • Curiosidad 3: Para despertar la curiosidad de los alumnos, el profesor puede mencionar el ejemplo del físico Isaac Newton que, al observar la caída de una manzana de un árbol, se inspiró para formular la ley de la gravitación universal. (1 minuto)

Desarrollo (20 - 25 minutos)

1. Presentación de la Teoría (10 - 12 minutos)

   • Concepto de Aceleración Gravitacional: El profesor inicia la exposición de la teoría explicando que la aceleración gravitacional es la aceleración con la que un cuerpo cae libremente en la superficie de un planeta. Es responsable de la atracción entre todos los cuerpos con masa, siendo la fuerza que nos mantiene pegados a la superficie de la Tierra. El profesor debe resaltar que la aceleración gravitacional siempre es una aceleración hacia abajo, en dirección al centro del planeta.

   • Fórmula de la Aceleración Gravitacional: El profesor presenta la fórmula de la aceleración gravitacional, que se expresa como: g = G * M / R², donde g es la aceleración gravitacional, G es la constante gravitacional (6,67 * 10^-11 N.m²/kg²), M es la masa del planeta y R es el radio del planeta.

   • Cálculo de la Aceleración Gravitacional en la Tierra: El profesor ejemplifica el cálculo de la aceleración gravitacional en la Tierra, utilizando los valores de M y R. Se debe destacar que, en la Tierra, la aceleración gravitacional promedio es de aproximadamente 9,8 m/s².

   • Impacto de las Variables en la Aceleración Gravitacional: El profesor explica que la aceleración gravitacional varía según la masa del planeta y el radio del planeta. Cuanto mayor sea la masa del planeta, mayor será la aceleración gravitacional. Por otro lado, cuanto mayor sea el radio del planeta, menor será la aceleración gravitacional.

2. Práctica Guiada (5 - 7 minutos)

   • El profesor presenta un ejercicio que involucra la fórmula de la aceleración gravitacional y guía a los alumnos paso a paso en su resolución. Es importante que el profesor explique detalladamente cada paso de la resolución, aclarando cualquier duda que pueda surgir.

   • El profesor debe enfatizar la importancia de comprender la teoría detrás de la fórmula y no solo aplicarla mecánicamente. Para ello, se puede discutir cómo los cambios en las variables M y R afectan el valor de la aceleración gravitacional.

3. Actividad Práctica (5 - 6 minutos)

   • El profesor propone un experimento sencillo para los alumnos. Utilizando un cronómetro y un objeto que pueda lanzarse fácilmente hacia arriba y hacia abajo (como una pelota de tenis), los alumnos deberán medir el tiempo que el objeto tarda en caer desde una altura determinada. Luego, deberán calcular la aceleración gravitacional local utilizando la fórmula presentada.

   • El profesor debe circular por el aula, ayudando a los alumnos en la realización del experimento y aclarando las dudas que puedan surgir. Es importante que el profesor destaque la importancia de realizar varias mediciones y de calcular el promedio de los valores obtenidos para minimizar los errores experimentales.

Retorno (8 - 10 minutos)

1. Discusión en Grupo (3 - 4 minutos)

   • El profesor organiza a los alumnos en pequeños grupos y les pide que discutan entre ellos las respuestas a las situaciones problema presentadas al inicio de la clase. Luego, cada grupo debe presentar sus conclusiones a la clase. El profesor debe orientar la discusión, asegurando que todos los grupos comprendan correctamente los conceptos involucrados.

   • El profesor debe reforzar la importancia del intercambio de ideas y la argumentación basada en evidencias, alentando a los alumnos a explicar sus razonamientos y cuestionar las ideas de sus compañeros de manera respetuosa.

2. Verificación del Aprendizaje (3 - 4 minutos)

   • El profesor propone un pequeño cuestionario con preguntas de opción múltiple o verdadero/falso para verificar la comprensión de los alumnos sobre el contenido de la clase. Las preguntas deben estar relacionadas con los Objetivos de la clase y con los conceptos más importantes presentados.

   • El profesor debe aclarar que el cuestionario no tiene como objetivo evaluar el desempeño de los alumnos, sino identificar posibles lagunas en la comprensión del contenido para que pueda reforzarse en clases futuras.

3. Reflexión Final (2 minutos)

   • El profesor pide a los alumnos que reflexionen durante un minuto sobre las respuestas a las siguientes preguntas:

     1. ¿Cuál fue el concepto más importante aprendido hoy?
     2. ¿Qué preguntas aún no han sido respondidas?

   • Después de la reflexión, se invita a los alumnos a compartir sus respuestas con la clase. El profesor debe escuchar atentamente las respuestas de los alumnos y, si es necesario, aclarar dudas o reforzar conceptos.

4. Cierre (1 minuto)

   • El profesor finaliza la clase resaltando la importancia del estudio de la aceleración gravitacional para la comprensión de diversos fenómenos naturales y tecnológicos. Además, el profesor debe reforzar que la Física no es solo un conjunto de fórmulas y reglas, sino una forma de pensar y entender el mundo que nos rodea. El profesor debe animar a los alumnos a seguir explorando y cuestionando el mundo a través de la lente de la Física.

   • El profesor puede sugerir materiales de lectura complementaria o videos explicativos sobre el tema para los alumnos que deseen profundizar en sus estudios.

Conclusión (5 - 7 minutos)

1. Recapitulación de los Contenidos (2 - 3 minutos)

   • El profesor debe repasar los puntos principales discutidos durante la clase, recordando los conceptos de aceleración gravitacional y la fórmula utilizada para calcularla.
   • Se debe reforzar la idea de que la aceleración gravitacional es la aceleración con la que un cuerpo cae libremente en la superficie de un planeta, y que la fórmula de la aceleración gravitacional es g = G * M / R², donde g es la aceleración gravitacional, G es la constante gravitacional, M es la masa del planeta y R es el radio del planeta.

2. Conexión entre Teoría, Práctica y Aplicaciones (1 - 2 minutos)

   • El profesor debe destacar cómo la clase conectó la teoría de la aceleración gravitacional con la práctica, a través del experimento realizado por los alumnos.
   • Además, se deben reforzar las aplicaciones prácticas del concepto, como la comprensión de la órbita de los planetas, el movimiento de los satélites, la caída libre de los cuerpos y el funcionamiento de dispositivos como el GPS y los satélites de comunicación.

3. Materiales Extras (1 minuto)

   • El profesor puede sugerir materiales de lectura complementaria o videos explicativos sobre el tema para los alumnos que deseen profundizar en sus estudios. Estos materiales deben ser accesibles y adecuados al nivel de comprensión de los alumnos.

4. Importancia del Tema (1 - 2 minutos)

   • El profesor debe concluir la clase reforzando la importancia del estudio de la aceleración gravitacional para la comprensión del mundo que nos rodea.
   • Se debe destacar que la aceleración gravitacional es una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza, que actúa en todos los cuerpos con masa, y que su comprensión es esencial para entender diversos fenómenos naturales y tecnológicos.
   • El profesor puede, por ejemplo, mencionar cómo el estudio de la aceleración gravitacional contribuye a la exploración espacial, a la predicción de fenómenos como las mareas y los eclipses, y al desarrollo de tecnologías como el GPS y los satélites de comunicación.