Hora de dar saltos en cuclillas

• Esta sesión sirve para explorar la energía potencial. La ecuación con la que se calcula la energía potencial es E_p=mgh. El valor de "g" ya se conoce, y el de "m" se puede medir o calcular aproximadamente. La variable desconocida en esta sesión es la altura de un salto, que es la magnitud que los estudiantes van a medir. Comenzarán usando el Sensor de distancia orientado hacia abajo para medir la distancia máxima que los separa del suelo mientras saltan (asegúrate de que salten sobre una superficie plana). Más adelante explorarán otros métodos con el Sensor de aceleración del Hub.

Inicia un debate

Para iniciar un debate, haz preguntas relacionadas con la sesión. Estas son algunas sugerencias:

• ¿Qué es la energía potencial?
• ¿Qué tan alto puedes saltar?
• ¿A cuánta energía (potencial) equivale eso?

Pide a los estudiantes que anoten, a manera de hipótesis, lo que piensan.

• Pide a los estudiantes que construyan una pesa rusa que sirva para registrar datos relacionados con los saltos. Pueden crear sus propios modelos o seguir las instrucciones de construcción del modelo de la pesa rusa que aparecen en la aplicación.
• Pídeles que prueben sus modelos utilizando el programa sugerido.
• Asegúrate de que salten de una manera muy controlada, con la pesa rusa orientada directamente hacia una superficie lisa (eviten saltar sobre alfombras o tapetes).

• Aparta un poco de tiempo para que los estudiantes adapten sus programas a fin de mejorar su desempeño.
• Anímalos a registrar la mayor cantidad de datos posible durante sus experimentos.
• Pídeles que exporten sus datos como un archivo CSV para que, si lo desean, puedan manipularlos en otro software.

• Si los estudiantes aún tienen acceso a los sets SPIKE Prime, pídeles que lleven a cabo las tareas desde la Aplicación SPIKE, para que el desarrollo incluya aprendizaje práctico; por ejemplo:
  • Pídeles que salten con más masa (p. ej., que se pongan su mochila), que describan cuál fue la energía potencial que alcanzaron al saltar con la mochila puesta y sin ella, y que comparen ambos valores.
• Si tus estudiantes no tienen acceso a los sets, pídeles que contesten el Cuaderno del inventor para el estudiante o asígnales una de las actividades de las extensiones que sugerimos más adelante. La mayoría de las actividades de las extensiones pueden realizarse empleando los datos recopilados en la sesión práctica.
• Facilita una sesión grupal en la que los estudiantes intercambien información. Pueden emplear el método/herramienta que sea más eficiente (ya sea presencial o a distancia).

• Haz sugerencias sobre el desempeño de cada estudiante.
• Puedes usar las rúbricas de evaluación que se proveen para simplificar el proceso.

Lista de observaciones del profesor
Elabora una escala que satisfaga tus necesidades, por ejemplo:

• Logrado parcialmente
• Logrado totalmente
• Superado

Utiliza los siguientes criterios de éxito para evaluar el progreso de los estudiantes:

• Los estudiantes pueden programar un dispositivo para registrar datos en un gráfico de líneas.
• Los estudiantes pueden interpretar los valores procedentes del gráfico de líneas.
• Los estudiantes pueden explicar con sus propias palabras qué es la energía potencial y deducir la relación precisa que tiene con la masa y con la altura.

Autoevaluación
Pide a cada estudiante que escoja el ladrillo que, en su opinión, represente mejor su desempeño.

• Azul: Puedo graficar datos utilizando el programa que se provee en la aplicación.
• Amarillo: Puedo crear mi propio gráfico de líneas y explicar mis resultados.
• Violeta: Creé nuevos experimentos por mi cuenta.

Evaluación entre compañeros

Anima a los estudiantes a que intercambien sugerencias de las siguientes formas:

• Pídeles que uno de los estudiantes califique el desempeño del otro con la escala de ladrillos de colores ya descrita.
• Pídeles que intercambien sugerencias constructivas para que puedan mejorar su desempeño en la siguiente sesión. Es una oportunidad excelente para que usen herramientas de videoconferencia o de publicación en blogs en situaciones de aprendizaje mixto.

Para simplificar esta sesión:

• Pide a los estudiantes que repitan el experimento usando solamente el Hub (y quizá el Sensor de distancia).
• Asegúrate de que adapten el programa sugerido en la Aplicación SPIKE para que coincida con la configuración de su modelo.
  • Los datos deben ser relevantes para poder registrar los valores de aceleración, siempre y cuando el Hub se mantenga perpendicular con respecto al suelo.

Para llevar esta sesión al siguiente nivel:

• Pide a los estudiantes que encuentren otras maneras de determinar la altura de un salto:
  • Con el Sensor de aceleración del Hub
  • Con un video de tu(s) salto(s)
  • Solamente con el tiempo

Consejos de construcción

Consejos de codificación

Esta sesión está diseñada para llevar a cabo las actividades mientras el Hub está conectado mediante USB o Bluetooth. Mientras el Hub está conectado, los datos que recopila se transmiten directamente a tu dispositivo y se trazan en tiempo real en el gráfico de líneas.

Programa principal

Programa de solución

Consejos sobre los datos científicos
Este es un ejemplo de los datos que los estudiantes pueden esperar de este experimento.

Extensión de Matemáticas

Para incorporar el desarrollo de habilidades matemáticas:

• Pide a los estudiantes que utilicen los valores de aceleración para determinar la altura del salto, en vez de que el Sensor de distancia registre directamente la distancia de separación que hay entre la parte inferior de la pesa rusa y el suelo.
• Pídeles que utilicen cada uno de estos métodos (medir directamente la distancia y calcular la altura a partir de la aceleración) para determinar la energía potencial y que expliquen qué método consideraban que sería el más difícil o el más eficiente, y por qué.

Nota: requiere tiempo adicional.

Extensión de Lengua y Literatura

Para incorporar el desarrollo de habilidades de Lengua y Literatura:

• Pide a los estudiantes que escriban un documento en el que expliquen lo que sucede cuando alguien salta. Pídeles que investiguen acerca de la fuerza muscular y la biomecánica, y que después comparen el rendimiento del salto humano con el de varios animales.
• Pídeles que investiguen sobre algún prototipo de robot que pueda saltar y que escriban un documento en el que describan las formas en que los ingenieros que lo crearon trataron de imitar el impulso muscular.

Nota: requiere tiempo adicional.

Vínculos con las carreras profesionales

A los estudiantes a los que les haya gustado esta sesión quizá les interese explorar estos campos profesionales:

• Servicios terapéuticos
• Ingeniería y tecnología