Pista de esquí

• 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 la segunda ley 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 las fuerzas que afectan a un esquiador que recorre una pista de esquí.
• Haz preguntas como estas:
  • ¿Qué fuerza*(s)* hace*(n)* que un esquiador descienda por una pendiente? (Gravedad)
  • ¿Qué efecto tiene el peso sobre el movimiento de un esquiador? (A mayor peso, mayor momento).
• Diles a los estudiantes que construirán un modelo de una pista de esquí para pruebas de descenso.
• Entrega un set a cada equipo.

• Pide a los estudiantes que trabajen en parejas para que construyan el modelo de la pista de esquí. 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.
• Pide que todos dejen de construir después de 20 minutos. Para entonces ya deben haber construido por lo menos los esquiadores y la rampa con la escala para medir ángulos (deben haber llegado al paso 25 de la página 47). Si el tiempo lo permite, pueden agregar el sistema neumático más tarde.

• Indícales a los estudiantes que busquen una superficie lisa de por lo menos 1 metro de largo y que coloquen sus modelos en un extremo.
• Demuéstrales cómo pueden asegurarse de que las pruebas que aplicarán a los esquiadores se realicen en condiciones equivalentes. Puedes referirte a estas condiciones como “marco de referencia inercial”.
• Hazles este pregunta: ¿Este experimento sería el mismo si lo hicieran en un avión que viajara a 800 km/h? (Sí. Aunque parezca que estamos quietos en esta aula, la Tierra está girando a una velocidad cercana a los 1600 km/h. Si tu marco de referencia inercial es el salón, entonces el modelo se está moviendo lento. Si tu marco de referencia inercial es el Sol, entonces se está moviendo superrápido).

Experimento 1:

• Pide a los estudiantes que ajusten el ángulo de la pista de esquí a 20 grados y que deslicen los esquiadores uno por uno.
• Diles que midan la distancia que recorra cada esquiador y que la anoten en sus hojas de trabajo para el estudiante o en sus cuadernos de ciencias. Lo mejor es que hagan tres o más recorridos con cada esquiador y calculen la distancia promedio para cada uno.

• Reúne a los estudiantes para que expongan lo que construyeron.
• Haz preguntas como estas:
  • ¿Por qué el esquiador más pesado llegó más lejos? (El esquiador más pesado tiene mayor masa, por lo que tendrá mayor momento y seguirá deslizándose durante más tiempo).
  • ¿Qué pasaría si le quitaras los esquís al esquiador más pesado?
  • Pídeles que se reúnan alrededor de uno de los modelos y que demuestren que recorrería una distancia más corta. (Los esquís curvos, en comparación con el vértice rectangular abrupto, afectan la distancia que el esquiador recorre porque reducen la fricción cuando el esquiador se desliza cuesta abajo por la pendiente).

Experimento 2:

• Ahora pide a los estudiantes que ajusten el ángulo de la pista de esquí a 30 grados y que predigan la distancia que alcanzará cada esquiador. Pueden marcar la distancia colocando ladrillos de diferentes colores junto a la regla.
• Pídeles que hagan que cada esquiador se deslice por la rampa y vean si sus predicciones fueron correctas. Diles que calculen una distancia media para cada esquiador, como lo hicieron en el experimento anterior. Recuérdales que registren las distancias, ya sea en sus hojas de trabajo para el estudiante (Soporte para profesor - Recursos adicionales) o en sus cuadernos de ciencias.

• Reúne a los estudiantes para revisar y analizar en grupo los resultados de sus experimentos.
• Haz preguntas como estas:
  • ¿Qué patrones reconocieron en el movimiento de los esquiadores cuando cambiaron la altura de la pendiente? (Cuanto mayor es el ángulo de la pendiente, mayor es la distancia que recorren los esquiadores).
  • ¿Pudieron predecir lo que sucedería después?
• Si el tiempo lo permite, anima a los estudiantes a que describan el fenómeno con sus propias palabras en sus cuadernos de ciencias.
• Aparta tiempo para que los estudiantes desarmen sus modelos, ordenen los ladrillos en las bandejas y limpien sus áreas de trabajo.

• Anima a los estudiantes a que exploren el movimiento de sus modelos a medida que los construyen.
• ¿Pueden utilizar la bomba neumática controlada mediante la manivela para hacer que la rampa suba y baje?
• 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 que las fuerzas de mayor magnitud provocan cambios de movimiento más significativos que las fuerzas de menor magnitud.
• 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 es que el aumento de la magnitud del momento provoca un cambio mayor en el movimiento.
  • Azul: Puedo describir cómo es que el aumento de la magnitud del momento provoca un cambio mayor en el movimiento.
  • Morado: Puedo explicar cómo y por qué es que el aumento de la magnitud del momento provoca un cambio mayor en el movimiento.

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

• Los estudiantes deberán marcar la línea de salida con un trozo de cinta adhesiva. De forma alternativa, pueden alinear sus modelos con una marca indicada en la mesa o en el piso para asegurarse de que la pista de esquí esté en la misma posición cada vez que hagan una prueba.
• Para lanzar cada esquiador, los estudiantes deben colocarlo en la parte superior de la pista de esquí y soltarlo. Los modelos tienen diferentes longitudes, así que pide a los estudiantes que midan la distancia recorrida desde la parte superior de la pendiente hasta el lugar en el que se detenga cada esquiador.

Para simplificar esta sesión:

• Pide a los estudiantes que exploren el movimiento de un solo esquiador con los dos ángulos diferentes

Para aumentar la dificultad:

• Pide a los estudiantes que prueben el experimento de nuevo en una superficie diferente (por ejemplo, con una hoja de papel grande frente a la pista de esquí).
  • Para añadir dificultad al desafío, pídeles que le quiten los esquís al esquiador más pesado y vean lo que sucede.
• Propón a los estudiantes el desafío de que construyan sus propios esquiadores, hagan predicciones y prueben sus modelos para ver si pueden llegar aún más lejos.

(Nota: requiere tiempo adicional).
Para incorporar el desarrollo de habilidades matemáticas, pide a los estudiantes que calculen y comparen el momento de cada esquiador:

• P (momento), M (masa), V (velocidad)
• P = M × V
  • (Esquiador chico) P1 = 5 g × ? m/s
  • (Esquiador grande) P2 = 62 g × ? m/s
• V = V (la aceleración debida a la gravedad es la misma para ambos esquiadores, con pequeñas diferencias de fricción por deslizamiento, pero podemos suponer que la velocidad de cada uno es muy similar)
• P2 > P1

MAT/S1/NAV Ecuaciones: Resuelve problemas mediante la formulación y solución algebraica de ecuaciones lineales