LA FÍSICA SOBRE RUEDAS cc

Transcripción

Cómo motivar a los estudiantes mediante actividades científicas atractivas
LA FÍSICA SOBRE RUEDAS
Mª Consuelo García Ortiz
I.E.S. XIMEN D'URREA
L'Alcora (Castellón)
Introducción:
La utilización de juguetes en si misma resulta motivadora sin tener en cuenta el tipo de
asignatura o materia. Por ello han sido empleados de forma generalizada en la enseñanza,
de esta forma podemos encontrar juegos y juguetes empleados en prácticamente todas las
asignaturas o materias, en el caso de las ciencias los podemos usar como juegos que
propicien el aprendizaje o bien para que nos ayuden a explicar la ciencia que hay detrás de
los mismos.
Algunas personas creen que hay una edad determinada para jugar después de la cual no se
debe seguir realizando esta actividad, se trata de una idea totalmente equivocada, los niños
aprenden jugando, pero a los adultos también nos gusta jugar, recordemos si no nuestra
participación en los juegos de mesa, videoconsolas, juegos de rol, etc. Además de que el
juego es una actividad placentera y por tanto motivadora, nos permite ser creativos y la
creatividad es una de las capacidades que hemos de fomentar en nuestros alumnos.
Si el empleo de juguetes es motivador, la construcción de los mismos lo es mucho más, por
ello, este trabajo propone que los alumnos construyan su propio juguete que van a utilizar
en diferentes momentos a lo largo del curso. Este juguete es un coche movido por un globo
que se puede utilizar para ilustrar la tercera ley de Newton de la Dinámica. Existen
modelos comerciales de este juguete, pero lo que pretendo es que mis alumnos sean capaces
de construir ellos su propio modelo, a partir de materiales reciclados, botellas de plástico,
pajitas, tapones de botellas, …
Objetivos:
•
•
•
•
•
Ser capaces de aplicar el método científico a la observación de fenómenos sencillos.
Describir el movimiento de móviles reales.
Valorar la importancia de las leyes de Newton para poder interpretar situaciones de
la vida cotidiana.
Entender y valor la importancia de reutilizar los materiales, dándoles la posibilidad
de una segunda vida a muchos de los objetos que desechamos, reutilización.
Valorar la colaboración y el trabajo en equipo.
1
Relación del tema propuesto con el currículo del Curso:
El tema está relacionado directamente con el currículo de la asignatura de Física y Química
de 4º de la ESO, en un principio la confección de este artilugio pensaba utilizarla para tratar
los conceptos de dinámica, pero le he dado otro enfoque y la he utilizado para introducir el
método científico y para en este momento estamos trabajando conceptos de cinemática
como cálculos de velocidades y confección de gráficas, por supuesto el coche - globo será
de gran utilidad para explicar la tercera ley de Newton en la que se basa su funcionamiento.
Breve descripción del proyecto:
Cada uno de los alumnos de 4º de la ESO, que cursa la asignatura de Física y Química, debe
construir un coche globo. Este juguete se puede conseguir en los comercios y se muestra en
la figura 1
Figura 1
Pero los alumnos deben construirlo a partir de materiales reciclados, cartulinas, pajitas de
refrescos, tapones para las ruedas, etc., En la figura 2, vemos la sugerencia para un coche
tipo, pero no es obligatorio utilizar estos materiales se pueden utilizar otros.
Figura 2
2
Cada alumno fabricará su propio modelo, en internet se pueden encontrar diversos modelos,
después de que cada uno tenga el suyo, trabajarán en grupos de tres personas para comentar
qué modelo es mejor y porqué para ello emplearan el método científico, pudiendo realizar
las modificaciones pertinentes en sus prototipos con todo ello confeccionarán un dossier
que presentarán en clase.
Una vez finalizado el trabajo, hemos aprovechado y hemos utilizado este juguete también
en los temas de cinemática y dinámica.
Material y recursos necesarios:
El material es orientativo, cada alumno puede construir su coche con el material que elija
con algunas restricciones, ha de ser material reciclado y no se pueden utilizar partes o
piezas de otros juguetes.
•
•
•
•
•
•
•
Para el chasis del coche, botella de agua de plástico, trozos de cartón, bricks de
leche o zumo, bandejas de plástico de alimentos, etc.
Para las ruedas, tapones de plástico de botellas, CD's, botones, carretes de hilo o
incluso las podrían fabricar ellos mismos con maderas.
Pajitas de refresco, carcasas de boli tipo BIC,…
Palillos largos de madera, tipo pincho moruno, que van a hacer de eje uniendo las
ruedas. También se pueden utilizar pinchos metálicos.
Como motor: globos.
Cinta adhesiva, gomas elásticas, pegamento.
Herramientas para poder fabricar el coche: tijeras, martillo, punzón, cuter,...
Para la realización de la carrera necesitaremos además:
• Cinta métrica
• Cronómetro (o teléfono móvil con esta función)
Normas de seguridad:
En este caso, las normas de seguridad hay que tenerlas en cuenta a la hora de construir el
coche, ya que vamos a utilizar material cortante y potencialmente peligroso como punzones,
tijeras y martillos. Teniendo especial cuidado en el momento de agujerear los tapones para
atravesarlos con el palillo de madera para realizar las ruedas.
3
Procedimiento:
Tras las cuestiones iníciales sobre el movimiento de los globos, sería conveniente el
visionado de uno de los siguientes vídeos en los que se muestra la fabricación de un coche
propulsado por un globo. (los vídeos son orientativos en youtube hay muchos más)
https://www.youtube.com/watch?v=zcHLdCI3Ygw
https://www.youtube.com/watch?v=3Dw6N0Tn_sU
https://www.youtube.com/watch?v=A963BG3k_h4&feature=fvwrel
En este momento se explica a la clase el reto, que consiste en la construcción de un coche
propulsado por un globo con el que vamos a hacer una carrera, por lo tanto, interesa que
recorra el máximo espacio posible en poco tiempo. Además se les proporcionarán unas
reglas para la construcción del coche, entre las que propongo las siguientes:
1. Los alumnos trabajaran en grupos de 3 personas, cada alumno fabricará un
prototipo de coche.
2. Cada estudiante debe diseñar un coche original, el grupo decidirá si inscribe en
la carrera, uno, dos o tres coches. Hay que intentar no copiar el diseño de otra
persona.
3. Para la construcción del prototipo usaremos materiales comunes de casa,
reciclados y no deberías tener que comprar nada de forma específica, excepto el
globo. Las ruedas no pueden ser ruedas de un coche de juguete, han de estar
hechas de alguna cosa que en principio no estaba destinada a ser utilizada como
rueda.
4. Las características del coche:
a. debe ser lo suficientemente ligero para viajar propulsado exclusivamente
por el poder del globo.
b. debe tener al menos 3 ruedas.
c. debe deslizarse sobre las ruedas y las ruedas deben pasar la mayor parte
del tiempo en el suelo.
d. debe ser capaz de recorrer por lo menos 4-5 metros en línea recta.
e. debe moverse sobre una línea recta tanto como sea posible, ya que la
distancia recorrida se medirá en línea recta desde el punto inicial hasta el
punto final, independientemente de la dirección del movimiento del
coche.
f. debe ser propulsado por uno o varios globos, teniendo en cuenta que
debe ser inflado por un único alumno.
5. Recuerde probar su prototipo varias veces antes de la carrera.
4
El día de la carrera tendremos en cuenta las normas siguientes:
1. El circuito dónde tendrá lugar la carrera será el gimnasio del centro.
2. A cada coche se le permitirá 3 intentos si se desea. Entre prueba y prueba se
pueden realizar pequeños ajustes, si es necesario en el coche, pero se tratará
siempre del mismo coche.
3. La distancia recorrida por el coche se medirá en línea recta desde el punto inicial
hasta donde se detenga el coche, independientemente de su sentido de la marcha.
4. Se tomará como registro oficial la mejor marca de los 3 ensayos.
5. Los coches deben permanecer intactos al final de la carrera (no deben romperse).
Tiempo necesario para desarrollar esta práctica:
Para la realización de este proyecto se necesitará una clase para explicar y discutir
realización de la carrera, normas, fechas etc. Y otra clase más para la realización de
prueba, este proyecto se podrá llevar a cabo si los alumnos le dedican tiempo en casa a
construcción y prueba de los coches-globo, por ello, les he ofrecido ayuda para
resolución de algún problema técnico fuera del horario lectivo, en los patios.
la
la
la
la
Cuestiones previas y motivadoras para los alumnos
Como actividad motivadora inicial al tema de dinámica. La profesora llevará un par de
globos a clase que tras ser inflados soltará y se realizarán las preguntas siguientes:
• ¿por qué se mueven los globos?
• ¿puede aprovecharse este globo para fabricar un motor?
Podríamos pegar una pajita al globo y con la ayuda de un cordón dirigir el movimiento del
globo para que no fuese tan errático.
• ¿qué podemos hacer para que nuestro coche llegue más lejos?
• ¿qué podemos hacer para que nuestro coche sea más rápido?
• ¿por qué se para el coche? ¿qué podemos hacer para disminuir la fuerza de
rozamiento?
• en las carreras de Fórmula 1 ¿importa la masa del piloto? ¿de qué manera?
• ¿podemos hacer algo para que sea más seguro? (aquí podríamos introducir el tema
de la seguridad vial)
Una vez realizado el coche, se les podría pedir que calculasen cuánto ha costado la
fabricación del coche.
5
Análisis del proyecto experimental:
En el primer tema del currículo de 4º de ESO tenemos el método científico, tras estudiarlo
en clase propuse su aplicación a la fabricación de un coche que posteriormente participaría
en una carrera.
Esta tarea se ha realizado en un principio sin utilizar sesiones de trabajo completas, es decir,
íbamos trabajando y empleábamos los últimos 10 - 15 minutos de la clase, sólo el día de la
carrera empleamos la sesión completa de 55 minutos. Para ello se han seguido las etapas
siguientes:
1. La profesora muestra en clase el movimiento que tiene un globo cuando tras ser
inflado se deja suelto. Hablamos de cómo utilizar este movimiento para
construir un coche, también visionamos uno de los vídeos encontrados en
youtube.
2. Trabajo para casa cada alumno debe construir su propio coche, con la meta clara
de participar en una carrera.
3. Agrupamos a los alumnos en grupos de 3 para que realicen una investigación
sobre el movimiento de los coches, aplicando el método científico deben
analizar algún factor que afecte al movimiento del coche. Con la información
recogida deben confeccionar un informe que entregarán a la profesora.
4. La profesora les comenta las bases de la carrera y se llega a un consenso sobre
las mismas, además se añade un concurso que valorará el diseño estético de los
coches.
5. En el bloque de cinemática, aprovechamos el coche para recoger datos de
posición y tiempo de cada coche y realizar las gráficas, calculando velocidades,
los alumnos debían diseñar un método de recogida de datos y luego aplicarlo.
De esta forma además de practicar para la elaboración de gráficas pretendía que
fueran observando qué coche era el que les convenía inscribir en la carrera.
6. En una sesión se realizó la carrera en el gimnasio del centro.
7. A través de un cuestionario de google los alumnos de bachillerato votaron que
coche les parecía más bonito. Debían elegir el coche que más les gustase de
entre unas fotos.
Como podemos comprobar gran parte de la tarea se realizó en casa, la fabricación del
prototipo y la elaboración del informe. La carrera se celebró en el gimnasio del centro el
viernes 30 de enero de 2015.
6
Análisis de los resultados:
En el proyecto participaron 15 alumnos, con lo que, inicialmente fabricaron 15 prototipos
diferentes, que podemos agrupar en tres tipos:
a. Chasis del coche hecho con una botella (figura 3).
Figura 3
b. Chasis del coche hecho con una bandeja lisa, normalmente de cartón (figura 4).
Figura 4
c. Varios, aquí incluimos un cochecito que hubo que descalificar porque sus ruedas
eran las de un juguete (figura 5), una alumna hizo coche con las ruedas hechas con
CD’s (figura 6).
Figura 5
7
Figura 6
Estos prototipos fueron mejorados por los alumnos, porque al trabajar en grupo pudieron
comparar los diferentes diseños de los coches. Como los alumnos trabajaron en cinco
grupos al final decidieron que en la carrera participarían tan sólo cinco coches, uno por
grupo, y fueron los siguientes:
Coche 1
Coche 2
8
Coche 3
Coche 4
Coche 5
9
Los resultados de la carrera realizada el 30 de enero fueron los siguientes:
Coche
1
2
3
4
5
Intento
Distancia (m)
Tiempo (s)
Velocidad (m/s)
Velocidad media (m/s)
1r
7,20
6,54
1,10
2n
10,80
10,01
1,08
3r
7,50
7,00
1,07
1r
0,00
3,00
0,00
2n
0,60
3,00
0,20
3r
4,10
2,90
1,41
1r
4,45
4,90
0,91
2n
7,50
5,52
1,36
3r
6,00
4,21
1,43
1r
7,20
6,76
1,07
2n
7,60
7,86
0,97
3r
7,70
7,36
1,05
1r
2,40
4,90
0,49
2n
3,00
4,71
0,64
3r
3,20
4,54
0,70
1,08 Segundo
0,54
1,23
Primero
1,03
0,61
En estos resultados podemos comprobar que los coches que mejores resultados obtienen
son los que tienen un chasis plano, con las cuatro ruedas iguales.
En las votaciones para el premio de “belleza” los resultados fueron los que figuran a
continuación:
Coche 1
14 votos
primer clasificado
Coche 2
1 voto
Coche 3
11 votos
Coche 4
0 votos
Coche 5
2 votos
10
Conclusiones de la práctica:
El estudio del método científico siempre resulta un poco teórico y arduo para los alumnos,
aunque muchas veces intentamos introducirlo mediante una práctica de laboratorio que
suele estar muy pautada, creo que la realización de esta actividad ha permitido que los
alumnos comprendan mejor cómo se trabaja en ciencia, ya que la propuesta era abierta, y
ellos mismos han elegido los aspectos que podían o querían estudiar, entre ellos por citar
algunos: tamaño de las ruedas, número de globos, grosor de la pajita, número de ruedas,
número de pajitas, tamaño de los ejes, etc.
Por tanto, creo que los objetivos propuestos han sido conseguido, los alumnos han trabajado
prácticamente todas las capacidades que se pretendían, pero sobretodo creo que una de las
más importantes es la de considerar el saber científico como un saber integrado que se
relaciona con diferentes disciplinas y capacidades. Por ejemplo, en este caso yo no me había
planteado nada sobre la estética del coche, un grupo de alumnos me hicieron ver que
cuando compramos un coche no sólo nos fijamos en su motor, su seguridad que
efectivamente son muy importantes sino que también miramos otros aspectos estéticos y
por ello lo incluimos en el trabajo.
También me gustaría destacar que con este proyecto han tenido que trabajar en grupo, han
tenido que negociar y consensuar qué es lo que querían hacer y conseguir, y finalmente
colaborar entre ellos para intentar conseguirlo
Creo que este tipo de proyectos anima a los estudiantes a ser innovadores, a utilizar el
pensamiento creativo y a desarrollar habilidades para resolver problemas, ya que de alguna
manera los acerca a los problemas del mundo real. Por ejemplo en el tema de dinámica
además de servir para explicar el principio de acción-reacción, los alumnos propusieron una
experiencia para comprobar que la fuerza de fricción varía según las superficies que
pongamos en contacto.
Personalmente me gustan este tipo de actividades, porque son muy motivadoras en sí
mismas y permiten la participación de todos los alumnos. Algunos de mis alumnos están
entusiasmados tanto es así que ahora desde todos los temas del currículo intentan encontrar
un aspecto que podamos aplicar o estudiar utilizando nuestro coches.
Día de la carrera
11

LA FÍSICA SOBRE RUEDAS cc

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