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Este artículo tiene fines educativos. Te animamos a verificar con fuentes oficiales.

¿Alguna vez te has preguntado por qué tu pelota rueda cuesta abajo en el parque o por qué tu torre de libros se cae si la empujas demasiado? En este examen tipo PAES (ex-PSU) adaptado para los más pequeños, vamos a jugar con la física usando solo cosas que encuentras en tu casa o en tu barrio. Desde el Mercado Central de Santiago hasta la playa de Viña del Mar, descubriremos juntos los secretos del equilibrio y la caída. ¡Prepárate para convertirte en un científico con tus propias manos!

Examen 1: La torre de frutas del Mercado Central (3 puntos)

EquilibrioEstabilidadObservación

En el Mercado Central de Santiago, tu mamá compra manzanas, peras y plátanos para la semana. Tú decides hacer una torre con ellos en casa. Si apilas 3 manzanas (cada una de 0.2 kg) sobre una pera (0.15 kg), ¿se mantendrá estable la torre o se caerá?

  • Peso de cada manzana: 0.2 kg
  • Peso de la pera: 0.15 kg
  • Altura de cada fruta: 5 cm
  • Superficie de apoyo: mesa plana
  1. Dibuja cómo quedaría la torre si apilas las manzanas directamente sobre la pera
  2. ¿Qué pasaría si pones un plátano abajo en vez de la pera? Justifica tu respuesta
  3. Nombra dos cosas que podrías hacer para que tu torre no se caiga
Solución completa

Pregunta 1 (1 pts)Dibuja cómo quedaría la torre si apilas las manzanas directamente sobre la pera

  1. Dibujo correcto — La torre debe verse como una columna vertical donde cada manzana está centrada sobre la anterior. La base (pera) es más ancha que el resto.

→ La torre se dibujaría con la pera abajo y las tres manzanas apiladas verticalmente en el centro.

Pregunta 2 (1 pts)¿Qué pasaría si pones un plátano abajo en vez de la pera? Justifica tu respuesta

  1. Peso del plátano — Busca el peso aproximado de un plátano: alrededor de 0.12 kg. Compara con el peso total de las manzanas (0.6 kg).
    mpla´tano0.12 kg<0.6 kg
  2. Conclusión — El plátano es aún más ligero que la pera. La torre seguiría siendo inestable porque el peso total de las manzanas (0.6 kg) es mucho mayor que el del plátano (0.12 kg).

→ La torre se caería igual porque el plátano es más ligero que las manzanas juntas.

Pregunta 3 (1 pts)Nombra dos cosas que podrías hacer para que tu torre no se caiga

  1. Soluciones prácticas — Piensa en cómo hacen las torres de vasos o bloques en la casa. ¿Qué haces para que no se caigan?

→ Dos soluciones: 1) Poner más frutas abajo para que sean más pesadas, 2) Hacer la torre más ancha abajo y más angosta arriba.

Rúbrica de evaluación

Dibujo claro y correcto de la torre1 pts
Comparación correcta de pesos y conclusión sobre la estabilidad1 pts
Dos soluciones prácticas y realistas para evitar que se caiga1 pts

Examen 2: La manzana que cae en el Parque Forestal (2 puntos)

Caída libreGravedadTiempo de caída

Estás en el Parque Forestal con tu hermano menor. Él lanza una manzana hacia arriba y tú la atrapas cuando baja. Si la manzana tarda 2 segundos en subir y bajar, ¿cuánto tiempo tardó en caer desde su punto más alto hasta tus manos?

  • Tiempo total de subida y bajada: 2 s
  • Aceleración de la gravedad en Santiago: 9.8 m/s²
  • Resistencia del aire: despreciable
  1. ¿Qué le pasa a la velocidad de la manzana cuando sube?
  2. ¿Por qué la manzana no sigue subiendo para siempre?
  3. Calcula el tiempo que tardó en caer desde el punto más alto
Solución completa

Pregunta 1 (1 pts)¿Qué le pasa a la velocidad de la manzana cuando sube?

  1. Cambio de velocidad — La velocidad disminuye porque la gravedad tira hacia abajo. Es como cuando frenas una pelota con la mano.
    vfinal=vinicialg×t

→ La velocidad disminuye hasta que la manzana se detiene en el punto más alto.

Pregunta 2 (0 pts)¿Por qué la manzana no sigue subiendo para siempre?

  1. Fuerza de gravedad — La gravedad siempre actúa, incluso cuando lanzas la manzana hacia arriba. Eventualmente, esta fuerza la detiene y la hace caer.
    Fgravedad=m×9.8 m/s2

→ Porque la gravedad la atrae hacia abajo todo el tiempo.

Pregunta 3 (1 pts)Calcula el tiempo que tardó en caer desde el punto más alto

  1. Cálculo simple — Si el tiempo total es 2 segundos y el movimiento es simétrico, el tiempo de caída es la mitad.
    tcaı´da=ttotal2=1 s

1 s

→ 1 segundo

Rúbrica de evaluación

Explicación correcta del cambio de velocidad al subir1 pts
Identificación correcta de la gravedad como causa de la caída0 pts
Cálculo correcto del tiempo de caída (1 segundo)1 pts

Examen 3: El balancín de los niños en Concepción (4 puntos)

Equilibrio rotacionalMomento de fuerzaLey de la palanca

En el Parque Ecuador de Concepción, hay un balancín (sube y baja) para niños. Tú te sientas a 1 metro del centro y tu amigo se sienta a 1.5 metros del centro en el otro lado. Si tú pesas 25 kg y tu amigo pesa 30 kg, ¿el balancín estará equilibrado o se inclinará hacia algún lado?

  • Distancia tuya al centro: 1 m
  • Distancia de tu amigo al centro: 1.5 m
  • Tu peso: 25 kg
  • Peso de tu amigo: 30 kg
  1. Calcula el momento de fuerza que ejerces tú
  2. Calcula el momento de fuerza que ejerce tu amigo
  3. ¿Hacia qué lado se inclinará el balancín?
  4. ¿Qué podrías hacer para equilibrarlo?
Solución completa

Pregunta 1 (1 pts)Calcula el momento de fuerza que ejerces tú

  1. Aplicar fórmula — Usa la fórmula M = peso × distancia.
    M=25 kg×1 m

25 kg·m

→ 25 kg·m

Pregunta 2 (1 pts)Calcula el momento de fuerza que ejerce tu amigo

  1. Aplicar fórmula — Usa la misma fórmula con los datos de tu amigo.
    M=30 kg×1.5 m

45 kg·m

→ 45 kg·m

Pregunta 3 (1 pts)¿Hacia qué lado se inclinará el balancín?

  1. Comparar momentos — El lado con mayor momento de fuerza bajará. En este caso, el lado de tu amigo.

→ Se inclinará hacia el lado de tu amigo (1.5 m).

Pregunta 4 (1 pts)¿Qué podrías hacer para equilibrarlo?

  1. Soluciones prácticas — Piensa en cómo se equilibran los balancines en los parques. ¿Qué hacen los niños?

→ Dos opciones: 1) Tú te sientas más lejos del centro (más de 1.8 m), 2) Tu amigo se sienta más cerca del centro (menos de 0.83 m).

Rúbrica de evaluación

Cálculo correcto del momento de fuerza propio (25 kg·m)1 pts
Cálculo correcto del momento de fuerza del amigo (45 kg·m)1 pts
Conclusión correcta sobre hacia qué lado se inclina1 pts
Dos soluciones prácticas para equilibrar el balancín1 pts

Examen 4: La carrera de la pelota en Viña del Mar (3 puntos)

VelocidadDistanciaTiempo

En la playa de Viña del Mar, tú y tu primo corren una carrera con una pelota. Tú lanzas tu pelota y tarda 3 segundos en recorrer 15 metros. Tu primo lanza la suya y recorre 20 metros en 4 segundos. ¿Quién lanzó su pelota más rápido?

  • Tu pelota: distancia = 15 m, tiempo = 3 s
  • Pelota de tu primo: distancia = 20 m, tiempo = 4 s
  1. Calcula la velocidad de tu pelota
  2. Calcula la velocidad de la pelota de tu primo
  3. ¿Quién lanzó más rápido?
Solución completa

Pregunta 1 (1 pts)Calcula la velocidad de tu pelota

  1. Aplicar fórmula — Usa v = d/t con tus datos.
    v=15 m3 s

5 m/s

→ 5 m/s

Pregunta 2 (1 pts)Calcula la velocidad de la pelota de tu primo

  1. Aplicar fórmula — Usa v = d/t con los datos de tu primo.
    v=20 m4 s

5 m/s

→ 5 m/s

Pregunta 3 (1 pts)¿Quién lanzó más rápido?

  1. Comparar velocidades — Como ambas son 5 m/s, lanzaron igual de rápido.

→ Lanzaron igual de rápido (5 m/s).

Rúbrica de evaluación

Cálculo correcto de la velocidad propia (5 m/s)1 pts
Cálculo correcto de la velocidad del primo (5 m/s)1 pts
Conclusión correcta sobre la igualdad de velocidades1 pts

Examen 5: Los sacos de porotos en Antofagasta (4 puntos)

PesoEquilibrioComparación de masas

En el mercado de Antofagasta, un comerciante tiene dos sacos de porotos: uno de 5 kg y otro de 8 kg. Si los cuelga de una barra con una cuerda en el centro, ¿en qué posición quedará la barra: horizontal, inclinada hacia el saco de 8 kg o inclinada hacia el saco de 5 kg?

  • Peso del saco A: 5 kg
  • Peso del saco B: 8 kg
  • Barra con cuerda en el centro (punto de apoyo en el medio)
  • Longitud de la barra: 2 m (1 m a cada lado)
  1. Dibuja cómo quedaría la barra con los dos sacos
  2. ¿Qué saco ejerce más fuerza hacia abajo?
  3. ¿Hacia qué lado se inclinará la barra?
  4. ¿Qué podrías hacer para que la barra quede horizontal?
Solución completa

Pregunta 1 (1 pts)Dibuja cómo quedaría la barra con los dos sacos

  1. Dibujo correcto — La barra debe verse inclinada, con el lado del saco de 8 kg más bajo que el del saco de 5 kg.

→ La barra quedaría inclinada, con el lado del saco de 8 kg abajo.

Pregunta 2 (1 pts)¿Qué saco ejerce más fuerza hacia abajo?

  1. Comparar fuerzas — El saco de 8 kg ejerce más fuerza porque pesa más.

→ El saco de 8 kg ejerce más fuerza (78.4 N vs 49 N).

Pregunta 3 (1 pts)¿Hacia qué lado se inclinará la barra?

  1. Dirección de la inclinación — La barra se inclinará hacia el lado donde la fuerza es mayor (saco de 8 kg).

→ Se inclinará hacia el lado del saco de 8 kg.

Pregunta 4 (1 pts)¿Qué podrías hacer para que la barra quede horizontal?

  1. Soluciones prácticas — Para equilibrar, puedes mover el punto de apoyo más cerca del saco pesado o poner un contrapeso.

→ Dos opciones: 1) Mover la cuerda más cerca del saco de 8 kg, 2) Poner otro saco de 3 kg en el lado del saco de 5 kg.

Rúbrica de evaluación

Dibujo claro que muestra la inclinación correcta1 pts
Identificación correcta del saco que ejerce más fuerza1 pts
Conclusión correcta sobre la dirección de la inclinación1 pts
Dos soluciones prácticas para equilibrar la barra1 pts

Examen 6: El camino de equilibrio en Torres del Paine (4 puntos)

Equilibrio estáticoCentro de gravedadBase de apoyo

En Torres del Paine, los guías enseñan a los niños a caminar sobre troncos en el suelo para practicar equilibrio. Si caminas sobre un tronco de 10 cm de ancho con los brazos abiertos, ¿qué pasa con tu centro de gravedad cuando inclinas el cuerpo hacia un lado?

  • Ancho del tronco: 10 cm
  • Altura aproximada de un niño de 5 años: 1 m
  • Base de apoyo: ancho del tronco
  1. ¿Qué es el centro de gravedad?
  2. ¿Qué pasa si tu centro de gravedad sale de la base de apoyo?
  3. ¿Por qué es más fácil mantener el equilibrio con los brazos abiertos?
  4. Dibuja cómo quedaría tu cuerpo si te inclinas demasiado a la izquierda
Solución completa

Pregunta 1 (1 pts)¿Qué es el centro de gravedad?

  1. Explicación sencilla — Imagina que eres una torre de bloques. El centro de gravedad es el bloque del medio.

→ Es el punto donde se concentra todo el peso de tu cuerpo.

Pregunta 2 (1 pts)¿Qué pasa si tu centro de gravedad sale de la base de apoyo?

  1. Consecuencia de salir de la base — Si tu centro de gravedad está fuera del tronco, la gravedad te jala hacia abajo y te caes.

→ Te caes porque la gravedad te atrae fuera de la base de apoyo.

Pregunta 3 (1 pts)¿Por qué es más fácil mantener el equilibrio con los brazos abiertos?

  1. Efecto de los brazos — Los brazos actúan como contrapesos. Al abrirlos, bajas tu centro de gravedad y aumentas tu estabilidad.

→ Porque bajas tu centro de gravedad y aumentas tu base de apoyo.

Pregunta 4 (1 pts)Dibuja cómo quedaría tu cuerpo si te inclinas demasiado a la izquierda

  1. Dibujo correcto — Debes dibujar una figura inclinada a la izquierda, con el centro de gravedad fuera del tronco hacia ese lado.

→ El dibujo debe mostrar el cuerpo inclinado a la izquierda con el centro de gravedad fuera del tronco.

Rúbrica de evaluación

Definición correcta y sencilla del centro de gravedad1 pts
Explicación correcta de qué pasa al salir de la base de apoyo1 pts
Explicación correcta del efecto de los brazos abiertos1 pts
Dibujo que muestra correctamente la inclinación y el centro de gravedad fuera de la base1 pts

Fuentes

  1. en.wikipedia.org