El gimnasta

• Revisa el material en línea para el alumno. Utiliza un proyector para compartir este material con tus alumnos durante la lección.
• Piensa en construir previamente el modelo del gimnasta para su uso durante la lección con el fin de ayudar a los alumnos que tienen dificultades en la construcción.
• Asegúrate de haber trabajado previamente los conceptos relevantes (es decir, las tres leyes del movimiento de Newton).
• Ten en consideración las habilidades y conocimientos previos de todos tus alumnos. Emplea otras opciones de lección para que esta sea accesible a todos. Consulta la sección Otras opciones a continuación para inspirarte.

• Echad un vistazo desde aquí al vídeo para el alumno o acceded al mismo a través del material online para el alumno.

• Inicia un breve debate acerca de la fuerza que ayuda al gimnasta a oscilar sobre una barra fija.
• Haz preguntas tipo:
  • ¿Qué fuerza se requiere para hacer que el gimnasta se mueva? (Los gimnastas emplean fuerzas de empuje y tracción mediante sus músculos para generar un impulso hacia delante que supere la fuerza de gravedad que tira de ellos hacia abajo).
  • ¿Qué mantiene al gimnasta en movimiento? (La primera ley de Newton establece que un objeto en movimiento permanecerá en movimiento hasta que una fuerza externa actúe sobre él. Cuando sus músculos dejan de empujar, la resistencia del aire y la fricción entre las manos de los gimnastas y la barra hace que finalmente se detengan debajo de la barra porque la gravedad tira de ellos hacia abajo).
• Dile a los alumnos que van a construir un vehículo impulsado por un gimnasta.
• Reparte un set a cada grupo.

• Haz que los alumnos trabajen en parejas para construir el modelo del gimnasta. Diles que se turnen para que, mientras un compañero busca los ladrillos, el otro construya, invirtiendo los papeles tras completar cada paso.
• Este modelo debería tardar solamente 15-20 minutos en construirse. Una vez hayan terminado de construir, haz que los alumnos encuentren un espacio abierto y hagan la prueba.
• Puedes encontrar apoyo a la construcción en la siguiente sección de Consejos.
• A continuación, pídeles que realicen los tres experimentos que figuran en el material para el alumno.

Experimento 1:

• Haz que los alumnos utilicen una tira de cinta de carrocero para señalar una línea y a continuación hacer oscilar al gimnasta con las palancas de trinquete plegadas para observar qué sucede.

Experimento 2:

• A continuación haz que exploren cómo pueden hacer que el vehículo de péndulo avance mediante las palancas de trinquete.
• Pide a los alumnos que plieguen la palanca de trinquete frontal de sus coches.
• Haz que coloquen sus modelos en la línea de salida, que tiren del péndulo 90 grados hacia atrás y que lo suelten.
• Diles que utilicen un ladrillo LEGO^® para señalar la distancia que ha recorrido su coche y que midan y registren la distancia en su hoja de trabajo (Apoyo docente - Recursos adicionales).
• Ahora haz que realicen una predicción sobre qué distancia se desplazará su coche si tiran del péndulo hacia atrás tanto como puedan (es decir, alrededor de 160 grados). Diles que coloquen otro ladrillo para señalar la distancia predicha (p).
• Haz que realicen una prueba para comprobar si su predicción era la correcta y que registren la distancia real recorrida (a) en su hoja de trabajo (Apoyo docente - Recursos adicionales).

Experimento 3:

• Haz que los alumnos plieguen ambas palancas de trinquete. Explícales que ahora observarán lo que ocurre cuando sueltan al gimnasta con el coche apoyándose en su mano.

• Reúne a tus alumnos para que compartan lo que han observado en sus grupos.  
• Haz preguntas tipo:
  • ¿Por qué se movió el coche adelante y atrás con ambas palancas de trinquete plegadas? (Oscila adelante y atrás porque la fuerza neta es cero).
  • ¿Qué fuerzas intervienen? (La fuerza de la gravedad tira del gimnasta hacia abajo. El impulso de la oscilación está estrechamente vinculado al punto de pivote de la parte superior, y existe baja fricción en las ruedas/ejes, por lo que el coche se mueve un poco adelante y atrás a medida que oscila el gimnasta. El movimiento hacia delante es más o menos igual al movimiento hacia atrás, por lo que de hecho el coche no se desplaza a ningún lado).
  • ¿Qué patrón has observado en el movimiento del coche? (El coche se ralentiza con cada oscilación del gimnasta).
  • ¿Por qué la distancia recorrida por el vehículo disminuye con cada oscilación? (El péndulo pierde impulso lentamente debido a la fricción sobre las ruedas y los ejes, así como a la resistencia del aire, por lo que se detendrá con el péndulo en su punto más bajo).
  • ¿Qué efecto tuvo una mayor oscilación del péndulo sobre la distancia recorrida? (La mayor oscilación generaba mayor impulso, lo que hizo que el coche avanzase más).
  • ¿Qué observaste al liberar al gimnasta con el coche apoyándose en tu mano sin las palancas de trinquete activadas? (Existe una fuerza igual y opuesta que puedes sentir al presionarse contra tu mano cuando realiza su empuje).
  • Si los alumnos tienen dificultades para responder, estimula su respuesta preguntando:
    • ¿Lo empujaste tú?
    • Y entonces, ¿cómo se movió?

• Si el tiempo lo permite, anima a tus alumnos a explorar cómo pueden hacer que su coche se mueva hacia atrás.
• Deja algo de tiempo para que los alumnos desmonten sus modelos, ordenen de nuevo los ladrillos en sus bandejas y limpien sus puestos de trabajo.

• Valora el trabajo que ha hecho cada alumno.
• Estimula la autoevaluación.
• Puedes usar las rúbricas de evaluación facilitadas para simplificar el proceso.

Lista de comprobación de observación 

• Mide la competencia de tus alumnos a la hora de describir cómo la masa de un objeto y las fuerzas que actúan sobre el mismo pueden cambiar su movimiento.
• Crea una escala que se ajuste a tus necesidades, por ejemplo: 
  1. Necesita más apoyo.
  2. Puede trabajar de manera autónoma.
  3. Puede enseñar a otros.

Autoevaluación 

• Pide a cada alumno que elija el ladrillo que, en su opinión, mejor representa su trabajo. 
  • Verde: Con algo de ayuda, puedo describir cómo la fuerza y la masa pueden cambiar el movimiento de un objeto. 
  • Azul: Sé que puedo describir cómo la fuerza y la masa pueden cambiar el movimiento de un objeto.
  • Violeta: Puedo describir y explicar cómo la fuerza y la masa pueden cambiar el movimiento de un objeto.

Comentarios de los compañeros

• Anima a tus alumnos a evaluar a sus compañeros:
  • Utilizando la anterior escala de ladrillos para puntuar el rendimiento de sus compañeros.
  • Presentando sus ideas y aportando sugerencias constructivas.

Consejos Para El Modelo

• Es habitual que los alumnos cometan errores al construir los brazos del gimnasta (por ejemplo, que los construyan al revés). Si sucediera esto, muéstrales un modelo completo y señala las diferencias en su construcción.
• Recuerda a tus alumnos que contar los orificios en las barras y las placas los ayudará a colocar correctamente los ladrillos.

Formas de simplificar la lección:

• Haz que los alumnos solo realicen los experimentos 1 y 3, omitiendo las palancas de trinquete.

Formas de aumentar la dificultad:

• Haz que los alumnos averigüen por sí mismos cómo hacer que el coche se mueva hacia atrás y que, a continuación, repitan el experimento 2 (tendrán que plegar la palanca de trinquete frontal y bajar la palanca de trinquete trasera sobre el engranaje).
• Reta a tus alumnos a que rediseñen el modelo para hacer que este vaya más lejos al tiempo que siguen usando el mismo peso de ladrillo que el de la masa del péndulo.

(Nota: se requerirá tiempo adicional).
Para incorporar el desarrollo de habilidades de matemáticas, pide a tus alumnos que experimenten tirando del gimnasta hacia atrás con cinco ángulos diferentes con una de las palancas de trinquete activadas. Pídeles que registren la distancia recorrida desde cada ángulo. Para un desafío adicional, pídeles que tracen la altura desde la cual ha caído el péndulo y cuánto se ha movido el coche en un eje x-y. Pídeles que expliquen qué aspecto tiene el gráfico y por qué.

LOMCE MATEMÁTICAS
BLOQUE 1 PROCESOS, MÉTODOS Y ACTITIDES MATEMÁTICAS
5.1. Expone y defiende el proceso seguido además de las conclusiones obtenidas, utilizando distintos lenguajes: algebraico, gráfico, geométrico y estadístico-probabilístico.

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