La Presión, unidades y medición
Destreza / Competencia:
Código: CN.4.3.12
Descripción: Explicar, con apoyo de modelos, la presión absoluta con relación a la presión atmosférica e identificar la presión manométrica.
¿En qué áreas de la vida se puede aplicar este contenido?
Aunque no la podamos ver, la presión está actuando sobre nosotros en cada segundo de nuestra vida. El aire que rodea la Tierra ejerce presión constantemente sobre nuestro cuerpo, pero no nos aplasta porque nuestro organismo también ejerce presión hacia afuera equilibrándola.
La presión explica fenómenos cotidianos como por qué se inflan las llantas, cómo funcionan las jeringas, por qué duele el oído en un avión o al subir montañas, y cómo los submarinos deben soportar enormes fuerzas en el fondo del océano.
En medicina, ingeniería, meteorología y aviación, comprender la presión es fundamental. Gracias a ella se diseñan sistemas hidráulicos, tanques de oxígeno, frenos, turbinas y hasta los trajes espaciales usados por astronautas.
ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE
(1 clase)
Actividad 1: “EL PAPEL “MÁGICO” (El Peso del Aire)”
Materiales: Una regla de madera o plástico (que se pueda romper o que sea flexible), una hoja grande de papel periódico entera y un libro pesado.
Paso 1: El Show del Impacto (Dinámica en vivo)
1. Fase A (Sin papel): Coloca la regla sobre la mesa del laboratorio, dejando que sobresalga la mitad hacia afuera. Pide a un estudiante que le dé un golpe seco y fuerte hacia abajo al extremo que flota.
Resultado: La regla sale volando por el aula sin ningún esfuerzo. Lógico, ¿verdad?
2. Fase B (Con papel): Vuelve a colocar la regla en la misma posición. Ahora, extiende la hoja de papel periódico completamente abierta y bien planchada sobre la mitad de la regla que está apoyada en la mesa (asegúrate de que no quede aire atrapado debajo del papel).
La Apuesta: Pregunta al curso: “Si le doy el mismo golpe seco a la regla… ¿qué va a pasar? ¡El papel es súper ligero, pesa unos pocos gramos!”.
El Golpe: Dale un golpe seco, rápido y con fuerza al extremo libre de la regla.
Resultado Sorpresa: Describe este resultado junto con el dibujo en tu cuaderno
Paso 2: El Gran Debate (¿Por qué pasa esto?)
Responde: “¿Por qué un simple papel periódico pudo detener el golpe si pesa tan poco?”.
Tu registro en la Bitácora debe tener:
Pídeles que dibujen el experimento en sus cuadernos y respondan:
1. Dibuja el experimento: Dibuja la mesa, la regla y el papel periódico. Coloca flechas rojas hacia abajo que representen la fuerza invisible del aire aplastando el papel (Presión Atmosférica).
2. Responde con tus palabras: ¿Por qué no pudiste levantar el papel de un solo golpe?
(2 clases)
Actividad 1: “EL HACKEO DE LA PRESIÓN”
Misión 1: El Globo “Manométrico” (Trabajo en parejas)
Para entender que la presión manométrica es lo que está “atrapado” en un sistema:
1. El Experimento: Entrega a cada pareja un globo y una botella plástica de agua vacía.
2. El Reto: Introduce el globo dentro de la botella, dejando la boquilla del globo estirada hacia afuera y atrapando la boca de la botella. Ahora, intenten inflar el globo dentro de la botella.
3. El Fracaso: ¡Nadie va a poder! El globo se infla un poquito y se detiene.
4. El Hackeo de Presión (Tu guía): Pídeles que le hagan un huequito con la punta de un esfero al fondo de la botella. ¡Ahora vuelvan a inflar! El globo se inflará por completo.
5. El Aprendizaje Táctil:
– Cuando la botella no tiene hueco, el aire de adentro se comprime y genera una Presión Manométrica (fuerza interna atrapada) que empuja al globo para que no crezca.
– Al hacer el hueco, la Presión Atmosférica de afuera equilibra el juego.
Misión 2: El Juego de Roles: “El Edificio de la Presión”
Para entender la fórmula matemática sin memorizarla: P abs = P{atm} + P{man}
Saca a 3 estudiantes al frente del aula para armar un modelo humano:
– Estudiante 1 (El Aire de la Tierra): Se para firme. Él representa la Presión Atmosférica (P{atm}. En Quito, su fuerza es de 0.75{atm}. (Con un cartel que diga 0.75atm).
– Estudiante 2 (El Neumático de Bici): Se para al lado. Él representa la Presión Manométrica Pman, que es la presión extra que mide el inflador de la gasolinera. Digamos que inflamos la llanta a 2atm. (Lleva un cartel de 2atm.
– Estudiante 3 (La Presión Absoluta): Es el estudiante más fuerte del curso. Él se coloca frente a los otros dos, estira los brazos y recibe el empuje de ambos estudiantes al mismo tiempo.
El Momento “¡Eureka!”: Pregunta al curso: “¿Cuánta fuerza total está soportando el Estudiante 3?”.
¡Eso es la Presión Absoluta P{abs). El peso real total: lo que empuja el aire de afuera más lo que empuja el aire atrapado adentro.
El Reto de la Bitácora (El dibujo del Ingeniero)
Para que el profe pase firmando, cada estudiante debe dibujar en su cuaderno el “Diagrama del Buzo” basado en el juego de roles que acaban de hacer:
1. Dibuja un mar. En la superficie, dibuja una nube que empuja con Patm = 1atm.
2. En el fondo del mar, dibuja un buzo. El agua sobre él lo aplasta con una Pman= 3atm.
3. El Cálculo Solo: Debajo del dibujo, escribe la fórmula y calcula cuánta Presión Absoluta Pabs está soportando el cuerpo del buzo en el fondo del océano.
4. Anota los conceptos de estas 3 presiones.
(2 clases)
Actividad 1. “El Simulador del Buzo”
Para que los chicos de Kruger School vivan este concepto matemáticamente pero de forma táctil:
1. Tech (Simulador PhET): Proyecta en la pantalla el simulador Bajo Presión de PhET.
2. El Reto del Estudiante: Coloca el medidor de presión en la superficie (fuera del agua). Verán que marca 101kPa (Presión Atmosférica).
3. K-Learning (Simulación Corporal): Pide a un estudiante que actúe como el buzo y empiece a agacharse poco a poco en el aula mientras tú bajas el medidor al fondo de la piscina virtual.
4. El Análisis: Al llegar al fondo, la presión sube a casi 300kPa. Pregúntales: “¿Por qué subió tanto?”.
5. Anota a cual de ellos se le conoce como presión atmosférica, manométrica, absoluta.
6. Crea tu propio ejemplo en tu cuaderno con cosas de la vida real. Sé creativo.
Actividad 2. “LOS INGENIEROS DE MANTENIMIENTO” (Reto en Equipos)
Instrucciones: Formen equipos de 3 “Técnicos de Presión”. Cada equipo recibirá un caso real que debe resolver en su bitácora usando la fórmula maestra:
P{abs} = P{atm} + P{man}
Para tener el visto bueno de la docente, el informe debe incluir: Datos, Fórmula despejada, Procedimiento y Resultado final con su unidad.
CASO 1: El Submarino de Exploración (Buscando la Absoluta)
Un mini-submarino de la NASA está explorando el fondo de una laguna volcánica en Ecuador. El agua sobre el submarino ejerce una presión manométrica (P{man}) de 2.4atm. Si la presión atmosférica (P{atm}) en ese lugar de la sierra es de 0.7atm:
– El Reto: Calcula la Presión Absoluta (P{abs}) total que están soportando las paredes del submarino antes de que colapse.
CASO 2: La Bici de Ciclismo Extremo (Buscando la Manométrica)
Un ciclista profesional de Kruger School prepara su bicicleta para competir en la playa (a nivel del mar, donde P{atm} = 1.0atm). Los manuales técnicos de la llanta dicen que la estructura resiste una presión absoluta (P{abs}) máxima de 3.8atm.
–El Reto: Cuando el ciclista vaya a la gasolinera a inflar la llanta, ¿Cuánto debe marcar el manómetro P{man} de la máquina para no reventar el neumático? (Pista: Despeja la fórmula para encontrar P{man}.
CASO 3: La Alerta en la Estación Espacial (Buscando la Atmosférica)
En una simulación de un viaje a Marte, los astronautas miden que dentro de su traje espacial hay una presión absoluta (Pabs) de 1.1atm. El medidor interno (manómetro) indica que la presión de sus tanques de oxígeno es de 0.8atm por encima del entorno.
El Reto: ¿Cuál es la presión del “aire exterior” P{atm} del planeta donde están caminando?
EL CIERRE: LA REVISIÓN TÉCNICA (Pase de salida)
Para salir al recreo o terminar la clase, cada equipo debe presentar su cuaderno a la docente con el “Sello de Calidad”.
1. Hayan identificado correctamente qué dato era cada presión (no se vale sumar por sumar).
2. Los resultados tengan la unidad correspondiente: “atm” (atmósferas).
3. Expliquen en una sola oración final por qué la presión absoluta siempre es el número más grande de los tres (porque es la suma de todo el peso que aplasta al objeto).
NEE – Agregar el tipo de adaptaciones curriculares