Plan de clase de fuerzas y movimiento con simulaciones
Actualizado el 2026-10-02
Este plan de clase de fuerzas y movimiento usa simulaciones gratuitas para que los estudiantes vean qué hace una fuerza, y qué no hace, en una sola sesión. Equilibran un tira y afloja, empujan una caja sobre hielo y ven que sigue moviéndose, descubren cuánto hay que empujar antes de que el rozamiento ceda y comprueban F = m·a con cuatro masas distintas. Tienes objetivos, preparación, predicciones, las lecturas que deberían obtener los estudiantes, un conjunto de cinco preguntas para el enlace de la clase, una ampliación para los mayores y atención a la diversidad. Todos los números salen de los propios modelos de las simulaciones.
La clase de un vistazo
- Nivel: grados 6–9 (11–15 años), ciencias físicas. La ampliación encaja con los grados 9–10.
- Duración: una sesión de 55–60 minutos, más una ampliación opcional de 20 minutos.
- Conocimientos previos: fuerza medida en newtons, rapidez, la idea de rozamiento.
- Formato: parejas con portátiles, tabletas o móviles, o toda la clase con un proyector.
- Simulaciones: Fuerzas y movimiento – lo básico. Ampliación: Segunda ley de Newton – tirar de un bloque.
Objetivos de aprendizaje
Al terminar la clase, los estudiantes pueden:
- Sumar fuerzas a lo largo de una línea para hallar la fuerza neta y decir si las fuerzas están equilibradas.
- Explicar que un objeto sin fuerza neta sigue moviéndose con rapidez constante (primera ley de Newton).
- Explicar que el rozamiento iguala un empuje pequeño hasta alcanzar su máximo, y que entonces el objeto desliza.
- Usar F = m·a para predecir la aceleración con una fuerza neta y una masa dadas.
- Explicar por qué el mismo empuje da a un objeto pesado una aceleración menor.
Qué hace la simulación
La simulación tiene cuatro pantallas, que se eligen con las pestañas de arriba.
- Fuerza neta: un tira y afloja. Arrastra personas a cualquiera de los lados de la cuerda: Niño (50 N), Estudiante (100 N), Adulto (150 N) o Forzudo (200 N), hasta cuatro por equipo. La lectura muestra la fuerza neta y "Equilibrado", "Se inclina a la izquierda" o "Se inclina a la derecha". Toca a alguien de la cuerda para quitarlo.
- Movimiento: empuja un objeto sobre una superficie sin rozamiento. Elige Caja ligera (50 kg), Caja pesada (100 kg), Nevera (150 kg) o Persona (70 kg). El control deslizante Fuerza aplicada F va de −400 N a 400 N en pasos de 20 N. Quitar fuerza (F = 0) suelta el objeto.
- Rozamiento: igual, más un menú Rozamiento: Ninguno, Bajo, Medio o Alto.
- Aceleración: añade un panel grande de F = m·a cuyos números crecen y se encogen con sus valores, además de una flecha de aceleración.
En las pantallas de objetos, la lectura bajo los controles muestra F, el rozamiento, la fuerza neta, a, v y la distancia.
Algunos detalles que conviene conocer antes de la clase:
- Los signos indican el sentido. Las fuerzas hacia la izquierda son negativas. La lectura del rozamiento es negativa cuando el empuje va hacia la derecha, porque el rozamiento apunta en sentido contrario.
- Cada pantalla guarda sus propios ajustes. La fuerza y la masa que fijas en una pantalla no pasan a la siguiente.
- Restablecer devuelve el objeto a su sitio pero conserva el empuje. Pulsa también Quitar fuerza (F = 0) si quieres que se quede quieto.
- El rozamiento por defecto es Bajo en las pantallas Rozamiento y Aceleración.
Materiales y preparación antes de la clase
Materiales: un dispositivo por pareja (o un proyector), las tablas de abajo en papel y una calculadora.
Preparación (10 minutos, una sola vez):
- Abre la simulación. Los valores por defecto sirven: pantalla Fuerza neta, rozamiento Bajo, valores visibles.
- Haz clic en Compartir y crea un enlace para cada clase, por ejemplo "Ciencias · Grupo 5".
- Opcional: en la pestaña Preguntas, introduce el conjunto de preguntas de abajo y adjúntalo al enlace. Las dos predicciones bloquean la simulación hasta que cada estudiante se compromete.
- Publica el enlace, o ábrelo en modo Presentar y muestra el código QR. Enseñar con un proyector explica el modo Presentar en detalle.
Secuencia de la clase
1. Gancho y predicciones (7 minutos)
Proyecta la pantalla Fuerza neta. Pon un Adulto y un Estudiante a la izquierda y pregunta a la clase a quién añadir a la derecha para que sea justo. Después los estudiantes se comprometen con dos predicciones, en papel o en el enlace:
- P1. "Una caja desliza por un suelo sin rozamiento. Dejas de empujar. ¿Qué hace la caja?"
- P2. "Empujas una caja de 50 kg y una nevera de 150 kg con los mismos 100 N, sin rozamiento. ¿Cómo se compara la aceleración de la nevera con la de la caja?"
La mayoría dice que la caja "se queda sin fuerza" y se detiene. Muchos eligen "igual" o "la mitad" en P2. No corrijas a nadie todavía. La guía Predecir–Observar–Explicar explica por qué importa el compromiso.
2. Fuerza neta: el tira y afloja (8 minutos)
Las parejas montan cada partido, leen la fuerza neta y pulsan Restablecer entre partidos.
| Equipo izquierdo | Equipo derecho | Fuerza neta | Resultado |
|---|---|---|---|
| Adulto + Estudiante (250 N) | Forzudo + Niño (250 N) | 0 N | Equilibrado |
| Adulto + Estudiante + Niño (300 N) | Forzudo + Niño (250 N) | −50 N | Se inclina a la izquierda, y después gana el equipo izquierdo |
| Estudiante (100 N) | Niño + Niño (100 N) | 0 N | Equilibrado |
Pregunta: "En el primer partido, ¿no hay fuerzas?" Hay 500 N de tirón, pero se anulan. Equilibrado no significa sin fuerzas. El mejor equipo posible son cuatro Forzudos, 800 N.
3. Movimiento: ¿qué pasa cuando dejas de empujar? (10 minutos)
Cambia a la pestaña Movimiento y elige la Caja ligera.
- Fija F = 100 N. La lectura muestra a = 2,00 m/s² y v en aumento.
- Pasados unos segundos, pulsa Quitar fuerza (F = 0). Ahora a = 0,00 m/s², y v se queda en el valor que había alcanzado. Las marcas del suelo siguen pasando.
- Fija F = −100 N. La caja frena, se detiene un instante y luego acelera hacia la izquierda.
Comprueba P1. Sin rozamiento y sin empuje, nada cambia el movimiento de la caja, así que mantiene la misma rapidez para siempre. Es la primera ley de Newton. Una fuerza cambia el movimiento; no hace falta para mantenerlo.
4. Rozamiento: ¿cuánto hay que empujar? (12 minutos)
Cambia a la pestaña Rozamiento (rozamiento Bajo) con la Caja ligera.
- Fija F = 40 N. No se mueve nada. La lectura del rozamiento muestra −40,0 N: 40 N en sentido contrario, así que la fuerza neta es 0.
- Fija F = 60 N. La caja desliza. El rozamiento marca −49,0 N, la fuerza neta 11,0 N y a = 0,22 m/s².
Pregunta: "¿Por qué el rozamiento creció de 40 N a 49 N y luego dejó de crecer?" El rozamiento solo se opone todo lo que necesita, hasta un máximo. Con rozamiento Bajo, el máximo es 49 N para esta caja. Después las parejas buscan el empuje más pequeño del control deslizante que pone en marcha cada objeto:
| Objeto | Bajo | Medio | Alto |
|---|---|---|---|
| Caja ligera (50 kg) | 60 N | 160 N | 300 N |
| Persona (70 kg) | 80 N | 220 N | no se mueve |
| Caja pesada (100 kg) | 100 N | 300 N | no se mueve |
| Nevera (150 kg) | 160 N | no se mueve | no se mueve |
Los objetos más pesados presionan más sobre el suelo, así que necesitan un empuje mayor. "No se mueve" significa que el rozamiento máximo supera los 400 N, el extremo del control deslizante. Para ti: el rozamiento máximo es μmg con μ = 0,1, 0,3 y 0,6 para Bajo, Medio y Alto.
Por último, empuja la Caja ligera hasta que deslice rápido y luego pulsa Quitar fuerza (F = 0). Frena con a = −0,98 m/s² en Bajo y se detiene. Compara con el paso 3: en un suelo real, el rozamiento es la fuerza que "gasta" el movimiento.
5. F = m·a en la pantalla Aceleración (12 minutos)
Cambia a la pestaña Aceleración y pon Rozamiento en Ninguno, para que la fuerza neta sea igual al empuje. Fija F = 100 N, pulsa Restablecer y lee a para cada masa. Después prueba 200 N con la Caja ligera.
| Objeto | Masa (kg) | Fuerza neta (N) | a (m/s²) | m × a (N) |
|---|---|---|---|---|
| Caja ligera | 50 | 100 | 2,00 | 100 |
| Persona | 70 | 100 | 1,43 | 100 |
| Caja pesada | 100 | 100 | 1,00 | 100 |
| Nevera | 150 | 100 | 0,67 | 100 |
| Caja ligera | 50 | 200 | 4,00 | 200 |
Los estudiantes completan la última columna por sí mismos. Salvo redondeos, siempre es igual a la fuerza neta. Comprueba P2: una masa tres veces mayor da un tercio de la aceleración, 0,67 en lugar de 2,00 m/s².
Después vuelve a poner Rozamiento en Bajo y empuja la Caja ligera con 100 N. El panel de F = m·a muestra ahora 51 N, no 100 N, y a = 1,02 m/s². Pregunta por qué. El rozamiento se lleva 49 N, y solo la fuerza neta fija la aceleración.
6. Comprobación de salida (5 minutos)
Usa las preguntas 3–5 del conjunto de abajo. Luego abre Ver respuestas y muestra las columnas Predicción y Después de P1 y P2 una junto a otra.
Conjunto de preguntas para esta clase
Introdúcelas en la pestaña Preguntas de la simulación. Instrucciones para los alumnos sugeridas: "Cambia una sola cosa cada vez. Pulsa Restablecer antes de cada lectura nueva. Lee a en la lectura bajo los controles."
1. Opción múltiple · Antes, como predicción · Volver a preguntar después de la simulación
- Pregunta: "Una caja desliza por un suelo sin rozamiento. Dejas de empujar. ¿Qué hace la caja?"
- Opciones: Se detiene de golpe / Frena y se detiene / Sigue moviéndose con la misma rapidez (correcta) / Acelera
- Explicación: "Sin rozamiento y sin empuje, la fuerza neta es cero, así que nada cambia el movimiento de la caja. Conserva la rapidez que tenía: la pantalla Movimiento muestra a = 0,00 m/s² y una v constante. Es la primera ley de Newton. Las cajas reales se detienen porque el rozamiento es una fuerza."
2. Opción múltiple · Antes, como predicción · Volver a preguntar después de la simulación
- Pregunta: "Empujas una caja de 50 kg y una nevera de 150 kg con los mismos 100 N, sin rozamiento. ¿Cómo se compara la aceleración de la nevera con la de la caja?"
- Opciones: Igual / La mitad / Un tercio (correcta) / El triple
- Explicación: "a = F/m. La caja recibe 100 ÷ 50 = 2,00 m/s² y la nevera 100 ÷ 150 = 0,67 m/s². Una masa tres veces mayor da un tercio de la aceleración con la misma fuerza neta."
3. Número · Después de la simulación
- Pregunta: "En la pantalla Rozamiento, elige la Caja ligera y rozamiento Bajo. ¿Cuál es el empuje más pequeño del control deslizante que hace deslizar la caja?"
- Respuesta: 60, margen de error ± 1, unidad N
- Explicación: "Con rozamiento Bajo, el suelo puede oponerse con hasta 49 N sobre esta caja. Un empuje de 40 N se iguala exactamente, así que la caja se queda quieta. El control deslizante avanza en pasos de 20 N, así que el primer empuje mayor que 49 N es 60 N."
4. Número · Después de la simulación
- Pregunta: "En la pantalla Aceleración, pon el Rozamiento en Ninguno, elige la Persona (70 kg) y empuja con 100 N. ¿Cuál es la aceleración?"
- Respuesta: 1,43, margen de error ± 0,02, unidad m/s²
- Explicación: "Sin rozamiento, la fuerza neta son los 100 N completos. a = F/m = 100 ÷ 70 ≈ 1,43 m/s². Es menos que los 2,00 m/s² de la caja de 50 kg y más que los 1,00 m/s² de la caja de 100 kg."
5. Respuesta corta · Después de la simulación
- Pregunta: "Empujas la Caja ligera con 40 N con rozamiento Bajo y no se mueve. ¿Hay una fuerza neta sobre ella? Explícalo."
- Respuestas aceptadas (opcional): *equilibrad*
- Respuesta modelo: "No. El rozamiento se opone con exactamente 40 N, así que las dos fuerzas están equilibradas y la fuerza neta es cero. Sin fuerza neta, la caja permanece en reposo. El rozamiento solo puede crecer hasta 49 N, así que un empuje mayor la haría deslizar."
Las preguntas 1 y 2 son las predicciones, que se vuelven a preguntar después de la simulación para que los estudiantes puedan compararlas. La guía de evaluación formativa explica cómo leer los resultados entre clases.
Ampliación: la segunda ley de Newton con una gráfica
Para los grados 9–10 o para quienes terminen antes, la simulación de la segunda ley de Newton tira de un bloque por una superficie y dibuja en vivo su gráfica velocidad–tiempo. La fuerza de tracción F tiene su propio control deslizante (0–50 N); los estudiantes fijan la masa, μ y el ángulo del plano inclinado en el panel de Valores iniciales. La lectura escribe todo el cálculo, por ejemplo a = (F − Fms − P·sinα)/m.
Parte de los valores por defecto: F = 10 N, m = 2 kg, μ = 0,2, superficie horizontal. Después cambia un valor cada vez y pulsa Restablecer:
| F (N) | m (kg) | μ | a (m/s²) |
|---|---|---|---|
| 10 | 2 | 0,2 | 3,04 |
| 20 | 2 | 0,2 | 8,04 |
| 10 | 2 | 0 | 5,00 |
| 20 | 4 | 0 | 5,00 |
| 20 | 4 | 0,2 | 3,04 |
Dos preguntas para plantear:
- "¿Por qué al duplicar F de 10 N a 20 N, a se más que duplica?" El rozamiento se mantiene en 3,92 N (se muestra como 3,9 N), así que la fuerza neta pasa de 6,08 N a 16,08 N.
- "¿Qué significa una gráfica v–t más inclinada?" Una aceleración mayor. La fuerza fija la pendiente de la gráfica, no la propia velocidad.
Como reto, pon el ángulo en 30°. Con F = 13 N el bloque se queda quieto, sujeto por el rozamiento estático; con 14 N sube por la pendiente a 0,40 m/s². Para el movimiento en dos dimensiones, continúa con el plan de clase de movimiento de proyectiles.
Atención a la diversidad
Apoyo:
- Usa solo los pasos 2, 3 y 5, con rozamiento Ninguno en todo momento.
- Entrega las tablas con los objetos y las fuerzas ya rellenados, de modo que los estudiantes solo lean y anoten.
- Da comienzos de frase: "Cuando las fuerzas están equilibradas, el objeto…" y "Una masa mayor da una aceleración…".
Ampliación:
- Predecir toda la tabla del paso 5 con F = m·a antes de medir.
- Calcular el rozamiento máximo de cada celda de la tabla del paso 4 y explicar cada "no se mueve".
- En la pantalla Aceleración con rozamiento Medio, hallar el empuje que da a la Caja pesada a = 1,06 m/s² (400 N: 400 − 294 = 106 N, y 106 ÷ 100 = 1,06).
Estudiantes que aprenden el idioma: la simulación está disponible en seis idiomas. Crea un segundo enlace en el idioma del estudiante para que las etiquetas le resulten familiares mientras la conversación sigue en español.
Alineación con estándares
Esta clase apoya el estándar NGSS MS-PS2-2 (un estándar de EE. UU.): planificar una investigación para aportar pruebas de que el cambio en el movimiento de un objeto depende de la suma de las fuerzas sobre el objeto y de su masa. También encaja con el tema de fuerzas de GCSE Combined Science y con el comienzo de un curso de física de secundaria superior.
Para más ideas de esta unidad, consulta ideas de clases interactivas de física. Para las rutinas generales de aula, consulta cómo usar simulaciones interactivas en el aula.
Preguntas frecuentes
¿Por qué la caja de la pantalla Movimiento nunca se detiene?
La pantalla Movimiento no tiene rozamiento en absoluto, como un disco sobre hielo perfecto. Sin fuerza neta, la rapidez nunca cambia. Usa la pantalla Rozamiento para mostrar por qué se detienen los objetos reales.
¿Por qué la lectura del rozamiento es negativa?
Las fuerzas hacia la derecha son positivas y las fuerzas hacia la izquierda son negativas. Cuando el empuje va hacia la derecha, el rozamiento apunta a la izquierda, así que su valor lleva signo menos.
¿Pueden los estudiantes hacer esta clase con móviles?
Sí. Los estudiantes abren el enlace sin cuenta. El control deslizante y los botones funcionan en pantallas táctiles; arrastrar personas a la cuerda es más fácil en una tableta o un portátil.