DINÁMICA EN EL MOVIMIENTO ARMÓNICO SIMPLE
CN.F.5.1.35. Determinar experimentalmente que un objeto sujeto a un resorte realiza un movimiento periódico (llamado movimiento armónico simple) cuando se estira o se comprime, generando una fuerza elástica dirigida hacia la posición de equilibrio y proporcional a la deformación.
- Vida cotidiana: Si observas un resorte, una cuerda o un objeto colgante oscilando, puedes analizar qué fuerza lo hace volver a la posición de equilibrio y cómo cambia su movimiento.
- Contexto social / académico: En ingeniería, puedes analizar sistemas como amortiguadores o estructuras oscilantes para entender qué fuerzas producen la vibración y cómo controlarlas.
Para la siguiente actividad, necesitaras:
- Un slinky (juguete de resorte helicoidal)
Juega con el slinky y explora sus formas, cuando se estira, cuando se comprime, sus colores.
Graba un video mostrando una forma o disposición de colores con el slinky, y en el video contesta las siguientes preguntas:
- ¿Qué pasa con el slinky cuando lo estiran o comprimen
- ¿Por qué creen que intenta volver a su forma inicial
- ¿Qué fuerza podría estar actuando cuando el slinky recupera su forma?
10 minutos para desarrollar la etapa
Ingresa a Chat gpt, Gemini o alguna otra inteligencia artificial, ingresa el siguiente prompt: “Toma el rol de un experto en Física y explícame de forma clara y sencilla las fuerzas en el movimiento armónico simple. Ayúdame a entender qué es este movimiento, qué es la fuerza recuperadora, por qué apunta a la posición de equilibrio, cómo se relaciona con el resorte y la ley de Hooke, y cómo intervienen el desplazamiento, la aceleración, la amplitud, el período y la frecuencia. Usa ejemplos cotidianos, explícalo como a un niño y al final dame 2 ejercicios resueltos y 2 para practicar.“
Durante los próximos 10 minutos, presta atención a la explicación de tu educador sobre las fuerzas en el m.a.s. Aprovecha este momento para aclarar dudas, profundizar en las ideas que viste en los videos y las actividades anteriores y comprender mejor los conceptos más importantes. Escucha con atención y participa si tienes preguntas o comentarios.
En 10 minutos elabora un formulario que incluyan las fórmulas necesarias que investigaste con la ayuda de la IA, guarda este formulario en una carpeta ya que a lo largo de este ciclo escolar lo utilizaremos para diversas actividades.
Para elaborar este experimento, necesitaras:
- 1 liga
- 1 vaso plástico
- 4 monedas de 50 centavos
- 1 gancho
- Palos pequeños de madera
- 1 regla
Construye tu prototipo de la ley de Hooke, basándote en el siguiente video.
Guarda tu prototipo hasta el final de esta unidad.
Realicen un podcast creativo corto de 2 a 3 minutos, con presentación, explicación y cierre, en el que comenten lo observado en el prototipo de la Ley de Hooke.
Expliquen qué ocurre con la liga cuando se coloca 1 moneda de 50 centavos y qué cambia cuando se colocan 3 monedas de 50 centavos.
A partir de ello, expliquen de forma sencilla el principio de la ley de Hooke, indicando que cuando aumenta la fuerza o el peso, también aumenta la deformación o el estiramiento.
El podcast mas creativo ganará 20 krugs.
En grupos de 2 compañeros, inventen un producto ficticio basado en el movimiento armónico simple, por ejemplo:
- una cama antiestrés,
- un juguete inteligente,
- un amortiguador futurista,
- un sistema de entrenamiento deportivo.
Luego graben un mini comercial donde expliquen cómo actúan la fuerza recuperadora, la posición de equilibrio y la oscilación en su invento.
Ingresa al simulador, en la sección “systems” y realiza las pruebas indicadas en la hoja guía, variando los valores de la fuerza aplicada y de las constantes elásticas de los dos resortes.
En cada caso, registra el valor de x, la fuerza de cada resorte y la fuerza neta. Luego, calcula las fuerzas de ambos resortes y compara tus resultados con los datos mostrados en el simulador.
En el laboratorio de Kruger School Quito, un estudiante estira un resorte horizontal y observa que, al aplicar una fuerza de 48 N, el resorte se deforma 0,24 m. Luego coloca en el sistema una masa de 2 kg para analizar cómo actúa la dinámica del movimiento armónico simple.
Determina:
- La constante elástica del resorte.
- La fuerza recuperadora cuando el resorte se deforma 0,15 m.
- La aceleración que tendría la masa en ese instante.
200 minutos para desarrollar la etapa
Utilizando el prototipo que realizaste en construcción. observa cómo cambia su deformación al colocar distintos objetos.
Asume que la liga tiene una constante elástica de k = 120 N/m.
Luego analiza estos dos casos:
- Un borrador de queso con un peso aproximado de 0,8 N
- 4 lápices de colores con un peso total aproximado de 1,6 N.
- Identifica hacia dónde apunta la fuerza elástica.
- Calcula la deformación de la liga usando la ley de Hooke.
- Compara en qué caso la liga se estira más y explica por qué.
IMPORTANTE:
Se evaluará principalmente tu comprensión del movimiento y la manera en que interpretas los datos obtenidos.
No se calificará la memorización de fórmulas, sino tu capacidad para explicar las respuestas y resultados.
20 minutos para desarrollar la etapa
NEE – Agregar el tipo de adaptaciones curriculares
Principio II: Pautas 6.1 – 6.3 – 6.4
Principio III: Pautas 7.1 – 8.1 – 9.1
ALUMNO 1: Constante monitoreo. Dar tiempo adicional para el desarrollo de la actividad y se reduce el número de ejercicios o se modifican los ejercicios con un nivel de dificultad reducido, de acuerdo con sus necesidades académicas.
ALUMNO 2: Constante monitoreo, Dar tiempo adicional para el desarrollo de la actividad y se reduce el número de ejercicios o se modifican los ejercicios con un nivel de dificultad reducido, de acuerdo con sus necesidades académicas.
ALUMNO 3: Constante monitoreo. Corroborar que el contenido entregado en clase haya sido comprendido por la estudiante mediante retroalimentación.