El levantador de pesas

• 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 levantador de pesas 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, gravedad, aceleración y desaceleración).
• 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 en torno a las fuerzas que actúan en los diferentes tipos de levantamiento de pesas, según lo que los estudiantes vieron en el video.
• Haz preguntas como estas:
  • ¿Qué fuerzas ayudan a un levantador de pesas a levantar las pesas? (Los músculos ejercen fuerzas de tracción para hacer que el cuerpo se mueva, y también de empuje o tracción para levantar y bajar cargas).
  • ¿Qué fuerza hace que las pesas bajen? (Gravedad)
  • ¿Qué es una polea y qué es un polipasto? ¿Cómo pueden ayudar a entrenar a un levantador de pesas? (La polea es una rueda giratoria sobre la que se enrolla una cuerda o un cable. Un polipasto es un sistema de dos o más poleas con una cuerda o cable ensartado entre ellas que permite conseguir una ventaja mecánica durante la tracción de una carga).
• Diles a los estudiantes que van a construir el modelo de un levantador de pesas, y que luego harán experimentos para explorar fuerzas equilibradas y desequilibradas.

• Pide a los estudiantes que trabajen en parejas para que construyan el modelo del levantador de pesas. Indícales que se turnen para que un compañero busque los ladrillos mientras el otro construye, y que intercambien tareas al terminar cada paso.
• Los pasos de construcción 21-29 pueden ser problemáticos para los estudiantes. En estos pasos comenzarán a incorporar más componentes LEGO^® Technic en sus construcciones y a demostrar sus habilidades de observación para encaminar la cuerda correctamente. Utiliza el modelo de referencia que construiste previamente para ayudar a los estudiantes a que ellos mismos identifiquen los errores que hayan podido cometer durante la construcción.
• Encontrarás ayuda para construir en la sección Consejos que aparece más adelante.

Experimento 1:

• Pide a los estudiantes que prueben el modelo utilizando la posición de polea 1 de las instrucciones de construcción para elevar la barra.
• Pídeles que registren sus observaciones en sus hojas de trabajo para el estudiante (Soporte para profesor - Recursos adicionales). (Este modelo no tiene ninguna ventaja mecánica porque no genera ningún aumento o reducción del esfuerzo o velocidad necesarios. Solo cambia la dirección del movimiento).
  • El modelo no es “lo suficientemente fuerte” en esta configuración para levantar la barra con las 4 pesas (ruedas) puestas. Solo puede levantarla con menos ruedas.
• Pide a los estudiantes que quiten de la barra una rueda a la vez, que repitan el experimento con menos ruedas y que registren lo que sucede.

• Reúne a los estudiantes para que comenten lo que aprendieron.
• Hazles este pregunta: ¿La fuerza que actuaba en el levantador de pesas estaba equilibrada o desequilibrada? (La fuerza estaba equilibrada, porque el modelo no se movió hasta que una mano lo empujó/jaló hacia arriba/abajo).

Experimento 2:

• Muéstrales a los estudiantes cómo cambiar el modelo a la posición de polea 2.
• Pídeles que prueben el modelo en esta posición y que registren sus observaciones en sus hojas de trabajo para el estudiante.

• Reúne a los estudiantes para revisar y analizar en grupo sus experimentos.
• Haz preguntas como estas:
  • ¿Qué notaron en el movimiento del levantador de pesas cuando cambiaron la posición de la cuerda? (Fue más fácil mover el peso, se movió por sí mismo, y no se movió tan alto).
  • ¿Qué hace que el levantador de pesas levante las pesas? (El peso [es decir, la fuerza de gravedad] jala hacia abajo los ladrillos lastrados y las poleas convierten ese movimiento descendente en una tracción ascendente).
  • ¿Por qué la posición de polea 2 tiene un resultado diferente con respecto a la posición de polea 1? (La posición 2 le da al modelo una ventaja mecánica de 2 a 1. Esto significa que el modelo reduce a la mitad el esfuerzo necesario para levantar la carga, pero también reduce a la mitad la altura a la que se levanta la carga. Tendrías que jalar la cuerda el doble de su longitud para levantar la carga hasta la misma altura que con la posición de polea 1).
• Aparta tiempo para que los estudiantes desarmen sus modelos, ordenen los ladrillos en las bandejas y limpien sus áreas de trabajo.

• Haz preguntas de tipo “por qué” y “cómo” a lo largo de la sesión para que los estudiantes reflexionen en torno a los conceptos con los que están trabajando.
• Haz preguntas orientadoras para animarlos a que “piensen en voz alta” y expliquen sus procesos de pensamiento y su razonamiento en torno a las decisiones que tomaron para resolver problemas al construir sus modelos.

Lista de observaciones del maestro

• Evalúa la habilidad con la que los estudiantes describen las fuerzas equilibradas y desequilibradas que actúan en el modelo.
• 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: Creo que puedo describir las fuerzas equilibradas y desequilibradas.
  • Azul: Sé que puedo describir las fuerzas equilibradas y desequilibradas.
  • Morado: Puedo describir las fuerzas equilibradas y desequilibradas, y también puedo ayudar a un amigo a entenderlas.

Evaluación entre compañeros

• Pide a los estudiantes que analicen en sus equipos las experiencias que tuvieron al trabajar juntos.
• Anímalos a hacer afirmaciones como estas:
  • Me gustó cuando…
  • Me gustaría saber más acerca de la forma en que...

Consejos sobre el modelo

• Las poleas se pueden configurar así:
  • Posición 1

• Posición 2

Para simplificar esta sesión:

• Pide a los estudiantes que primero prueben el modelo sin las “pesas” y empujen hacia abajo el eje amarillo con una mano mientras apoyan la otra mano en la parte superior de los ladrillos lastrados.
• Pídeles que describan lo que ven y sienten mientras empujan hacia abajo el eje amarillo.

Para aumentar la dificultad:

• Pide a los estudiantes que usen ladrillos o las otras ruedas del set para agregar peso extra tanto a la barra como a las pesas traseras, y que luego se desafíen mutuamente para volver a equilibrar el modelo.
• Pide a los estudiantes que usen los ladrillos del set para agregar personalidad a sus modelos.

(Nota: requiere tiempo adicional).
Para incorporar el desarrollo de habilidades matemáticas, ajusta el modelo del levantador de pesas con la posición de polea 1 y el módulo de peso levantado lo más alto posible. El modelo se mantendrá equilibrado. Pide a los estudiantes que calculen cuántas ruedas necesitarían quitar para permitir que el levantador de pesas se eleve y que el peso caiga (es decir, fuerza desequilibrada).

Estos son los pesos de cada parte del modelo del levantador de pesas:

• Módulo de pesas: 121 g
• Levantador de pesas: 40 g
• Ruedas: 23 g (cada una)

La alineación de las poleas y la fuerza de fricción que actúa sobre ellas afectan ligeramente los pesos, por lo que el peso de cada lado puede variar.

MAT/P4/FEM Magnitudes y medidas: Estima, compara y ordena longitudes y distancias, capacidades y pesos con unidades convencionales: milímetro, mililitro y gramo.