El gimnasta

• Revisa en línea el material del estudiante. Proyecta este material para que tus estudiantes lo vean durante la sesión.
• Considera tener ya construido el modelo del gimnasta que se usará en esta sesión para ayudar a los estudiantes que tengan dificultad para construirlo.
• Asegúrate de haber cubierto en una sesión previa los conceptos relevantes (por ejemplo, las tres leyes del movimiento de Newton).
• Considera las habilidades y antecedentes de todos tus estudiantes. Diferencia la sesión para hacerla accesible a todos. Consulta las sugerencias de la sección Diferenciación que aparece más adelante.

• Mira aquí el video para estudiantes o consúltalo en línea en el material del estudiante.

• Facilita un breve debate sobre la fuerza que ayuda a un gimnasta a balancearse en la barra fija.
• Haz preguntas como estas:
  • ¿Qué fuerza se requiere para hacer que el gimnasta se mueva? (Los gimnastas aplican fuerzas de empuje y tracción con sus músculos con el fin de generar momento de avance para superar la fuerza de gravedad que los atrae hacia el suelo).
  • ¿Qué es lo que mantiene al gimnasta en movimiento? (La primera ley de Newton establece que un objeto que se mueve seguirá moviéndose hasta que actúe sobre él una fuerza externa. Cuando sus músculos dejan de empujar, la resistencia del aire y la fricción que hay entre las manos del gimnasta y la barra finalmente hacen que se detenga debajo de la barra, pues la gravedad lo atrae hacia el suelo).
• Diles a los estudiantes que construirán un coche impulsado por un gimnasta.
• Entrega un set a cada equipo.

• Pide a los estudiantes que trabajen en parejas para que construyan el modelo del gimnasta. Indícales que se turnen para que un compañero busque los ladrillos mientras el otro construye, y que intercambien tareas al terminar cada paso.
• Deben tardar entre 15 y 20 minutos en construir este modelo. Cuando terminen de construirlo, pide a los estudiantes que busquen un espacio abierto donde puedan probar su modelo.
• Encontrarás ayuda para construir en la sección Consejos que aparece más adelante.
• Después, pídeles que hagan los 3 experimentos que se describen en el material del estudiante.

Experimento 1:

• Pide a los estudiantes que marquen con cinta adhesiva una línea de salida en el piso y que después hagan que el gimnasta se columpie con las palancas de trinquete destrabadas y observen lo que sucede.

Experimento 2:

• Después, pídeles que exploren cómo pueden hacer que el coche de péndulo avance usando las palancas de trinquete.
• Pide a los estudiantes que destraben la palanca de trinquete delantera en sus coches.
• Pídeles que coloquen sus modelos en la línea de salida, que jalen el péndulo hacia atrás 90 grados y que lo suelten.
• Diles que usen un ladrillo LEGO^® para marcar la distancia que recorrió su coche, y que midan y registren la distancia en su hoja de trabajo (Soporte para profesor - Recursos adicionales).
• Ahora, pídeles que predigan la distancia que recorrerá el coche si jalan el péndulo hasta la máxima amplitud que puede alcanzar (es decir, alrededor de 160 grados). Diles que coloquen otro ladrillo para marcar la distancia predicha (p).
• Pídeles que pongan a prueba su predicción para averiguar si fue correcta y que registren en su hoja de trabajo la distancia real recorrida (a) (Soporte para profesor - Recursos adicionales).

Experimento 3:

• Pide a los estudiantes que destraben ambas palancas de trinquete. Explícales que ahora observarán lo que sucede cuando liberan el gimnasta mientras el coche está apoyado contra su mano.

• Reúne a los estudiantes para que comenten lo que observaron en sus equipos.  
• Haz preguntas como estas:
  • ¿Por qué el coche se movió hacia delante y hacia atrás cuando ambas palancas de trinquete estaban destrabadas? (Oscila hacia atrás y hacia delante porque la fuerza neta es igual a cero).
  • ¿Qué fuerzas están actuando? (La fuerza de gravedad atrae al gimnasta hacia el suelo. El momento del columpio está asociado de manera estricta a la parte superior del pivote y la fricción en las ruedas/ejes es baja, por lo que el coche se mueve un poco hacia delante y hacia atrás a medida que el gimnasta se columpia. El movimiento de avance es más o menos igual al movimiento de retroceso, por lo que el coche no va a ninguna parte).
  • ¿Qué patrón observaste en el movimiento del coche? (El coche se ralentiza entre cada oscilación del gimnasta).
  • ¿Por qué disminuye la distancia que recorre el coche entre cada oscilación? (El péndulo pierde momento paulatinamente debido a la fricción de las ruedas y ejes, y también a la resistencia del aire, por lo que se detiene al alcanzar su punto más bajo).
  • ¿Qué efecto tuvo aumentar la amplitud de la oscilación del péndulo sobre la distancia que recorrió el coche? (Aumentar la amplitud de la oscilación produce un momento mayor y hace que el coche avance más).
  • ¿Qué observaste cuando soltaste el gimnasta mientras el coche estaba apoyado contra tu mano sin las palancas de trinquete trabadas? (Hay una fuerza igual y opuesta que puedes sentir cuando el coche empuja tu mano a la vez que tú lo empujas).
  • Si los estudiantes tienen problemas para responder, guíalos con preguntas como estas:
    • ¿Lo empujaste?
    • ¿Cómo se movió entonces?

• Si el tiempo lo permite, anima a los estudiantes a explorar la manera de hacer que su coche se mueva hacia atrás.
• Aparta tiempo para que los estudiantes desarmen sus modelos, ordenen los ladrillos en las bandejas y limpien sus áreas de trabajo.

• Haz comentarios sobre el desempeño de cada estudiante.
• Facilita la autoevaluación.
• Usa las rúbricas de evaluación que se proveen para simplificar el proceso.

Lista de observaciones del maestro 

• Evalúa la habilidad con la que los estudiantes describen la manera en que la masa de un objeto y las fuerzas que actúan sobre él pueden alterar su movimiento.
• Elabora una escala que se adapte a tus necesidades, por ejemplo: 
  1. Necesita ayuda adicional
  2. Puede trabajar de forma independiente
  3. Puede enseñar a otros

Autoevaluación 

• Pide a cada estudiante que escoja el ladrillo que, en su opinión, represente mejor su desempeño: 
  • Verde: Con un poco 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.
  • Morado: Puedo describir y explicar cómo la fuerza y la masa pueden cambiar el movimiento de un objeto.

Evaluación entre compañeros

• Anima a los estudiantes a que evalúen a sus compañeros de las siguientes formas:
  • Usando la escala de ladrillos ya descrita para calificar mutuamente su desempeño.
  • Presentando sus propias ideas y ofreciendo comentarios constructivos.

Consejos sobre el modelo

• Es común que los estudiantes cometan errores mientras construyen los brazos del gimnasta (por ejemplo, los construyen invertidos). Si eso sucede, muéstrales un modelo terminado y señala las diferencias de construcción.
• Recuérdales a los estudiantes que contar los agujeros de las vigas y placas les servirá para colocar los ladrillos correctamente.

Para simplificar esta sesión:

• Pide a los estudiantes que solo hagan los experimentos 1 y 3, y que omitan el uso de los trinquetes.

Para aumentar la dificultad:

• Pide a los estudiantes que averigüen por su cuenta cómo hacer que el coche se mueva hacia atrás; luego, pídeles que repitan el experimento 2 (tendrán que destrabar la palanca de trinquete delantera y trabar la palanca de trinquete trasera en el engranaje).
• Propón a los estudiantes el desafío de rediseñar el modelo para que llegue más lejos, pero utilizando el mismo peso de ladrillos como la masa del péndulo.

(Nota: requiere tiempo adicional).
Para incorporar el desarrollo de habilidades matemáticas, pide a los estudiantes que experimenten jalar el gimnasta con cinco ángulos diferentes mientras una de las palancas de trinquete está trabada. Pídeles que registren la distancia recorrida con cada ángulo. Para aumentar la complejidad del desafío, pídeles que grafiquen en un plano X-Y la altura desde la que dejan caer el péndulo contra la distancia que recorre el coche. Pídeles que expliquen qué apariencia tiene la gráfica y por qué tiene esa forma.

MAT/S2/ADD Estadística: Recolecta, registra y lee datos en histogramas, polígonos de frecuencia y gráficas de línea.

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