Coche de hélice

• Revisa en línea el material del estudiante. Proyecta este material para que tus estudiantes lo vean durante la sesión.
• Asegúrate de haber cubierto en una sesión previa 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.
• Dispón los ventiladores en el piso, dejando un espacio libre de por lo menos 3 metros delante de cada uno para que los coches de hélice puedan moverse. Marca con cinta adhesiva la línea de salida delante de cada ventilador (perpendicular al ventilador).

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

• Facilita un breve debate en torno a cuál es la fuerza que hace que un coche de hélice se mueva.
• Haz preguntas como estas:
  • ¿Qué hace que se mueva una turbina eólica? (El viento, que se genera por diferencias en la presión atmosférica).
  • ¿Qué fuerzas hacen que se mueva una turbina eólica? (La forma de las aspas afecta a los vectores de fuerza del viento, lo cual genera un movimiento rotativo).
• Diles a los estudiantes que van a construir un coche de hélice y a investigar cómo la fuerza del viento puede alterar su movimiento.

• Pide a los estudiantes que trabajen en parejas para que construyan el modelo del coche de hélice. Indícales que se turnen para que un compañero busque los ladrillos mientras el otro construye, y que intercambien tareas al terminar cada paso.

  Encontrarás ayuda para construir en la sección Consejos que aparece más adelante.

• Dirígelos a los tres experimentos que se describen en el material del estudiante y reparte las hojas de trabajo para el estudiante (Soporte para profesor - Recursos adicionales).

Experimento 1: A barlovento

• Pide a los estudiantes que coloquen sus coches de hélice en la línea de salida, orientados hacia el ventilador.
• Diles que enciendan los ventiladores y observen cómo se mueven sus coches.
• Pídeles que registren sus observaciones en sus hojas de trabajo para el estudiante.

Experimento 2: A sotavento

• Pide a los estudiantes que cambien la posición de la hélice de manera que quede orientada hacia atrás, o que volteen el conjunto de engranajes de modo que el engranaje gris quede en la parte superior.
• Pídeles que enciendan el ventilador y observen qué les sucede a sus coches cuando están orientados hacia delante y, después, cuando están orientados hacia atrás.
• Pídeles que registren sus observaciones en sus hojas de trabajo para el estudiante.

Experimento 3: Más aspas de hélice

• Pide a los estudiantes que agreguen el aspa de hélice adicional y vuelvan a hacer el experimento. Si hay suficiente tiempo, pídeles que prueben estas variaciones:
  • Módulo de engranajes de hélice orientado hacia arriba
  • Módulo de engranajes de hélice orientado hacia abajo
  • Módulo de engranajes de hélice orientado hacia atrás
  • Una hélice de 4 aspas
  • Una hélice de 6 aspas (puedes consultar una sugerencia en la página 3 del libro de instrucciones de construcción)

• Reúne a los estudiantes para revisar y analizar en grupo sus experimentos.
• Haz preguntas como estas:
  • ¿Qué podrías cambiar para hacer que tu coche deje de moverse contra el viento (a barlovento) y se mueva a favor del viento (a sotavento)? (El engranaje o la dirección de la hélice).
  • ¿Qué hace que el coche de hélice se mueva contra el viento (hacia el ventilador)? (La suma de los vectores de fuerza que actúan sobre el vehículo lo empuja contra el viento).
  • ¿Un coche impulsado por el viento puede viajar más rápido de lo que sopla el viento? (¡Sí! Algunos de los coches del video que vimos al principio de la clase se movían mucho más rápido de lo que soplaba el viento).

• Si el tiempo lo permite, explica detalladamente las fuerzas que actúan (vectores de fuerza).
• 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.
• Puedes usar 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 cómo diferentes fuerzas y mecanismos pueden alterar el movimiento de un objeto.
• 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 combinación de una fuerza invisible con un tren de engranajes puede cambiar el movimiento de un objeto.
  • Azul: Puedo describir cómo la combinación de una fuerza invisible con un tren de engranajes puede cambiar el movimiento de un objeto.
  • Morado: Puedo describir y explicar cómo la combinación de una fuerza invisible con un tren de engranajes puede 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

• Pide a los equipos que comiencen a probar sus modelos en cuanto terminen de construirlos. Deben turnarse a medida que van haciendo ajustes para que todos tengan oportunidad de poner a prueba los modelos.
• Elige LA MISMA velocidad del ventilador para todas las pruebas. Cualquier velocidad servirá.
• Si tu ventilador es demasiado grande o potente, intenta alejarlo de la línea de salida. Puedes usar un mueble para bloquear parte del flujo de aire del ventilador.
• Si tu ventilador es demasiado pequeño, acércalo a los modelos o intenta moverlo manualmente detrás de los modelos.

Para simplificar esta sesión:

• Pide a los estudiantes que prueben solamente la variable del modelo básico que consiste en hacer que el coche se mueva contra el viento.

Para aumentar la dificultad:

• Propón a los estudiantes el desafío de averiguar cómo hacer que sus coches se muevan contra el viento de manera más eficiente.
• Pide a los estudiantes que averigüen cómo reemplazar el ventilador con un volante de inercia para hacer que sus coches se muevan.

(Nota: requiere tiempo adicional).
Para incorporar el desarrollo de habilidades matemáticas, pide a los estudiantes que exploren el concepto de “relación” y utilicen la terminología de las relaciones para describir la correspondencia que guarda la relación de engranajes con la velocidad de rotación de las aspas de la hélice y la velocidad de rotación de las ruedas.

MAT/P6/NAV Proporcionalidad: Compara razones expresadas mediante dos números naturales (n por cada m) y con una fracción (n/m).