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Fuerza y Movimiento

Recurso: https://phet.colorado.edu/es/simulation/legacy/forces-and-motion

Descripción:

En este contenido se presentará una simulación en la cual el estudiante observará las características del diagrama de cuerpo libre cuando un cuerpo se encuentra en un plano horizontal. La simulación permite variar la superficie en la cual se encuentra el objeto, la posición inicial del objeto, la fuerza aplicada sobre el cuerpo y el coeficiente de fricción. Empleando un software de diseño online, desarrollará unas memofichas en las cuales consignará las características del diagrama de cuerpo libre y un diagrama libre en un plano horizontal

Plan de Aula:

Una clase de Física tiene como propósito que los estudiantes de grado Décimo, observen mediante la manipulación de la simulación las características del diagrama de cuerpo libre cuando un cuerpo se desplaza por un plano horizontal. Además, elaborarán memofichas sobre las características del diagrama de cuerpo libre y desarrollarán algunos ejercicios de para determinar algunos parámetros.

Durante la apertura de la clase se propone realizar la siguiente actividad:

El docente utiliza un computador y vídeo beam para presentar la actividad (El computador debe tener instalado java para que se reproduzca la simulación. Se debe reproducir la simulación que se encuentra en la pestaña “Introducción”). El docente pide a los estudiantes que conformen grupos de trabajo (los grupos de trabajo deben estar conformados por dos o tres estudiantes. Cada grupo de trabajo debe contar con un computador o Tableta o celular y acceso a Internet y tener instalado java en el dispositivo). A continuación, entrega el link a los grupos de trabajo estudiantes y explica que la simulación consiste en aplicar una fuerza sobre un cuerpo para que este se mueva. A medida que el cuerpo se mueve se puede observar todas las fuerzas que actúan sobre él. El docente explica que el recuadro que aparece en la parte superior izquierda de la pantalla se denomina “Diagrama de cuerpo libre” y su función es mostrar sobre el plano cartesiano todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo. La función primordial del diagrama es dar una herramienta para la obtención de la fuerza neta en cada eje. El docente pide a los estudiantes que apliquen una fuerza sobre el cuerpo para que observen lo que sucede con el cuerpo y con el diagrama de cuerpo libre. Pide a los estudiantes que determinen variando la simulación el valor de la fuerza aplicada mínima requerida para que el cuerpo se mueva. Se les pide que empleando la información de la simulación logren construir una memoficha (Se recomienda https://www.fotor.com/es/collage/, el cual es una aplicación online para desarrollar trabajo con imágenes. Este software se pude trabajar en PC, Tableta o celular. Para utilizar el programa deben realizar la inscripción) el cual debe contener una definición de diagrama de cuerpo libre y un diagrama donde se indique mediante vectores todas fuerzas presentes sobre un cuerpo que se le aplica una fuerza y que se desplaza sobre una superficie con fricción y un vector que indique la dirección de movimiento del cuerpo. Al finalizar la clase cada grupo debe socializar su trabajo, se realizan retroalimentaciones y se construye una memoficha con todos aportes. Estas memofichas se envían a cada estudiante para que las descargue en el celular y las emplee como herramienta de consulta para el desarrollo de las actividades que requieran obtener fuerzas netas. En la siguiente clase, se continúa trabajando con los recursos formulados al inicio de la actividad y con los mismos grupos de trabajo. El docente pide que los grupos de trabajo determinen la aceleración del cuerpo. Para ello deben emplear el diagrama del cuerpo libre. Para ello ubican e cuerpo a -8 m, aplican la fuerza mínima para que el cuerpo se mueva. Pueden observar que el cuerpo se desplaza solo en posición horizontal por lo tanto al aplicar la segunda ley de newton se obtiene que ∑Fx:Fa-Ff=m∙a con esta relación pueden obtener la aceleración del cuerpo. Posteriormente, pide a los estudiantes que empleando las ecuaciones cinemáticas obtengan la velocidad final del cuerpo y el tiempo que tarda en realizar este recorrido. Para lograr una mayor profundización, se pide que desarrollen el procedimiento anterior para los 5 cuerpos mostrados en la simulación. El docente debe ir verificando los avances de cada grupo de trabajo para realizar las retroalimentaciones necesarias y garantizar la comprensión del tema. Es recomendable después de desarrollar esta actividad que los estudiantes desarrollen algunos ejercicios de texto en donde se realizan algunas variaciones de planteamientos de situaciones

Al realizar esta actividad, los estudiantes deben:

  • Analizar gráficos y/o dibujos
  • Identificar ideas principales
  • Modelar una situación o solución
  • Participar en debates

Esta forma de utilizar el recurso Fuerza y Movimiento se enmarca en la categoria Modificar porque permite reemplazar los elementos de un laboratorio por elementos virtuales de fácil comprensión, manipulación y permite observar objetos simbólicos (Vectores) que las realidades no se pueden mostrar. Además, permite variar parámetros como el coeficiente de fricción, el cuerpo y la superficie, las cuales en la realidad sería algo complejo por los materiales que se disponen en un laboratorio convencional. Así mismo, los tiempos de desarrollo de montaje y obtención de datos se reducen considerablemente, debido a que volver a reproducir el experimento solo tarda algunos segundos.

En relación con las habilidades del siglo XXI, esta actividad se enmarca en:

  • Razonar

    Descubrir una regla o principio subyacente en las relaciones entre dos o más objetos y aplicarlas para solucionar un problema.

    Habilidades Cognitivas > Habilidades de Pensamiento Crítico y de Solución de Problemas > Marco de Referencia SCANS (Deparatamento de Trabajo EEUU)

  • Comunicación Interactiva

    Generación de significado mediante intercambios, utilizando un rango de herramientas, trasmisiones y procesos contemporáneos.

    Habilidades inter-personales > Habilidades de Comunicación > Habilidades para el Siglo XXI de EnGauge (INCREL / Metiri Group)

Se propone evaluar esta actividad de la siguiente manera:

El docente verifica los avances de cada grupo y realiza retroalimentaciones cunado lo considere necesario

Curador: William Martínez Bocanegra

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