1.
INTRODUCCIÓN
2.
MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL
3.
OBJETIVOS Objetivos específicos
4.
EXPECTATIVAS DE LOGRO
5.
CONTENIDOS Conceptuales Procedimientales Actitudinales
6.
DESTINATARIOS
7. 8 .
ESTRATEGIAS METODOLOGÍA
9.
MÉTODO
10.. RECURSOS 10 11. EVALUACIÓN 11. 12 . TEMPORALIZACIÓN 13.. JUSTIFICACIÓN 13 14.. CONCLUSIÓN 14 15.. BIBLIOGRAFÍA 15
V O L V E R
INTRODUCCIÓN La física, la más fundamental de las ciencias físicas, tiene como objetos de estudio los principios básicos del universo. Es el cimiento sobre el cual se basan las otras ciencias – astronomía, biología, química y geología -. La belleza de la física subyace en la simplicidad de las teorías físicas básicas y en la forma en la que solo un pequeño número de conceptos esenciales, ecuaciones y suposiciones pueden alterar y expandir la visión del mundo en derredor. Toda la física puede dividirse en cinco áreas principales: concierne al movimiento simple de los objetos que se mueven teoría que describe a los objetos que se mueven trata del calor, trabajo, temperatura y del comportamiento estadístico de partículas relacionado con la electricidad, magnetismo y campos electromagnéticos. una colección de teorías relacionadas con el comportamiento de la materia a niveles tanto micro como microscópicos El presente Trabajo trata la mecánica clásica. En la sociedad actual la ciencia es un instrumento indispensable para comprender el mundo que nos rodea y sus transformaciones, así como para desarrollar actitudes responsables sobre aspectos ligados a la vida y la salud, y los referentes a los recursos naturales y al medio ambiente. Por ello los conocimientos científicos se integran en el saber humanístico que debe formar parte de la cultura básica de todos los ciudadanos.
“Las actividades prácticas, propias del trabajo del naturalista y de la física y química, deben estar enfocadas siempre a la búsqueda de explicaciones". Con respecto al último aspecto, hay que tener en cuenta qué contenidos enseñaremos a los estudiantes, que concepción de ciencia queremos que aprendan y a qué modelo de enseñanza adherimos con nuestra propuesta de trabajo, ya que se convertirá en el hilo conductor para determinar la selección de actividades con soporte en Internet para el aprendizaje de las ciencias. Abordaremos de esta manera uno de los tantos temas para definir el marco teórico que sustenta la enseñanza de la asignatura: EL MOVIMIENTO .
MARCO TEÓRICO CONCEPTUAL MOVIMIENTO La mecánica trata las relaciones entre fuerza, materia y movimiento; nos disponemos a analizar los métodos matemáticos que describen el movimiento. Esta parte de la mecánica recibe el nombre de cinemática. Las siguientes son consideraciones que fundamentan dicho estudio: El movimiento puede definirse como un cambio continuo de posición.
En el movimiento real de un cuerpo extenso, los distintos puntos del mismo se mueven siguiendo trayectorias diferentes, pero consideraremos en principio una descripción del movimiento en función de un punto simple (partícula). Tal modelo es adecuado siempre y cuando no exista rotación ni complicaciones similares, o cuando el cuerpo es suficientemente pequeño como para poder ser considerado como un punto respecto al sistema de referencia. El movimiento más sencillo que puede describirse es el de un punto en línea recta, la cual haremos coincidir con un eje de coordenadas.
Desplazamiento, velocidad y aceleración Para comprender como se mueven los objetos cuando actúan en ellos fuerzas y momentos de rotación externos no equilibrados, es importante configurar exactas imágenes físicas y matemáticas del desplazamiento, la velocidad y la aceleración, comprender las relaciones entre estas tres cantidades. Sólo se considerarán los aspectos geométricos del movimiento, cuyo estudio se llama cinemática.
Para estudiar el movimiento, es preciso describir el movimiento dado. Este es el objetivo de la CINEMÁTICA Todos los movimientos que se observan en la naturaleza - por ejemplo, la caída de una piedra en el aire, un barco surcando el mar, un auto avanzando por la calle - son en realidad muy intrincados (difíciles de comprender). Para entender estos fenómenos es prudente empezar con los ejemplos más simples y pasar gradualmente a los casos más complicados " . Einstein:
Estamos rodeados de cosas que se mueven. Cuando estudiamos el movimiento de un cuerpo, puede interesarnos solamente conocer cómo es o puede interesarnos saber por qué tiene las características que observamos en él. A veces es fácil observar el movimiento, otras no resulta tan sencillo. Muchas veces nos interesa observar el movimiento de un cuerpo, globalmente, sin tener en cuenta los movimientos relativos de unas partes del mismo con relación a otras. Por ejemplo: El vuelo de una mosca, sin tener en cuenta el batir de las alas El movimiento de una pelota, sin tener en cuenta si está o no rotando. El desplazamiento de un tren sin fijarnos en el giro de las ruedas, o en que alguien está bajando una ventanilla, o en que las agarraderas colgantes se sacuden. • • •
Esto puede deberse a que no nos interesa la descripción detallada, o a que el cuerpo está tan distante o es tan pequeño que no podemos apreciar estos detalles. En cualquiera de esos casos consideramos al cuerpo como partícula, lo que equivale a visualizarlo como si ocupase un punto en el espacio. En general, en el estudio del movimiento lo más interesante es determinar la posición de un objeto en cualquier momento. Es por eso que la parte más importante de un modelo de movimiento son las expresiones que relacionan la posición con el tiempo. A partir de esta relación, se encuentran el resto de magnitudes secundarias, como la velocidad y la aceleración. La velocidad se encuentra como la derivada de la posición respecto al tiempo, y la aceleración como la derivada de la velocidad respecto al tiempo. De la misma
manera, la velocidad la encontramos como la integral de la aceleración, y la posición como la integral de la velocidad. Los siguientes son los modelos de movimiento más simples o comunes:
Movimiento Rectilíneo
Movimiento Rectilíneo
Movimiento Armónico
Profundizaremos en l movimiento (Movimiento rectilíneo uniforme (M.R.U.y M.R.U.V)) Existen varios tipos especiales de movimiento fáciles de describir. En primer lugar, aquél en el que la velocidad es constante. En el caso más sencillo, la velocidad podría ser nula, y la posición no cambiaría en el intervalo de tiempo considerado. Si la velocidad es constante, la velocidad media (o promedio) es igual a la velocidad en cualquier instante determinado. Si el tiempo t se mide con un reloj que se pone en marcha con t = 0, la distancia e recorrida a velocidad constante v será igual al producto de la velocidad por el tiempo. En el movimiento rectilíneo uniforme la velocidad es constante y la aceleración es nula. v = e/t v = cte. a=0
Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (MRUV) Se denomina así a aquel movimiento rectilíneo que se caracteriza porque su aceleración a permanece constante en el tiempo (en módulo y dirección). En este tipo de movimiento el valor de la velocidad aumenta o disminuye uniformemente al transcurrir el tiempo, esto quiere decir que los cambios de velocidad son proporcionales al tiempo transcurrido, o, lo que es equivalente, en tiempos iguales la velocidad del móvil aumenta o disminuye en una misma cantidad. Veamos un ejemplo :
En este caso tenemos un móvil que se mueve horizontalmente describiendo un MRUV en donde en cada segundo el valor de su velocidad aumenta en 2 m/s. Debido a esto, el valor de la aceleración constante con que se mueve el móvil es 2 metros por segundo cuadrado:
a = 2 m/s2
Como en este caso los cambios de velocidad son proporcionales al tiempo transcurrido Entonces, si teóricamente imaginamos un camino perfectamente plano y unos patines con ruedas sin ningún roce, no existiría causa alguna que se opusiera a nuestro movimiento, sería eterno. "A esta conclusión se ha llegado imaginando un experimento ideal que jamás podrá verificarse, ya que es imposible eliminar toda influencia externa" Einstein era principalmente un físico teórico, pues se imaginaba las experiencias y aplicando leyes físicas conocidas y elementos matemáticos intentaba resolver los problemas que él mismo se planteaba. Actualmente, el avance informático, la simulación, de la mano de las estructuras algorítmicas y modelos matemáticos que permiten explicar los fenómenos que ocurren en la naturaleza a nuestro alrededor, han variado y mejorado las expectativas del investigador, permitiéndole emitir criterios mejor fundados y con menor margen de error.
OBJETIVOS El alumno aprenderá y aplicará los conocimientos, de los aspectos geométricos del movimiento de una partícula, medido respecto a marcos de referencia fijos y a marcos de referencia en movimiento.
Realizar un análisis profundo dentro de cinemática en lo que refiere al movimiento a lo largo en una línea recta, es decir, el movimiento unidimensional.
OBJETIVOS ESPECIFICOS Analizar, plantear y resolver ejercicios referentes al tema haciendo uso de los elementos adquiridos a través de la presente investigación Profundizar el análisis del movimiento traslacional tratando al objeto como una partícula, para conocer: Su movimiento, trayectoria, velocidad y aceleración. o Realizar gráficas posición – tiempo, velocidad – tiempo, aceleración – tiempo o Aplicar correctamente las ecuaciones para los movimientos con aceleración o lineal constante. Distinguir desde el punto de vista cinemática el M.R.U.; M.R.U.V. o Resolver problemas de M.R.U. y M.R.U.V. a nivel vectorial utilizando conceptos o de cálculo EXPECTATIVAS DE LOGRO: Aplicar las leyes del movimiento Representar e interpretar gráficamente los distintos movimientos. Resolver analíticamente y gráficamente problemas de aplicación. Manejar correctamente las unidades de expresión de resultados y variables • • • •
CONTENIDOS Conceptuales Unidad I: Cinemática Velocidad, posición y tiempo. Clasificación de movimientos. Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) y Movimiento Rectilíneo UNIFORMEMENTE VARIADO: leyes, ecuación horaria, grafico. Procedimentales: Lectura: interpretación y análisis de textos y artículos científicos. Resolución de ejercicios y problemas de aplicación en forma individual y grupal.
Representación e interpretación grafica de problemas. Realización de experiencias de laboratorio y elaboración de informes. Elaboración de mapas conceptuales. Aplicación del método científico.
Actitudinales Curiosidad por los movimientos que se producen en el entorno físico. Desarrollo de actividades relacionadas con el crecimiento personal, socio comunitario, científico. Desarrollo de para el mejoramiento de la comunicación y la expresión. Desarrollo de la curiosidad como base del conocimiento científico. Confianza en sus posibilidades de plantear y resolver problemas en relación con el mundo natural. Posición critica, responsable y constructiva en relación con las investigaciones escolares grupales en las cuales participa. Valoración de intercambio de ideas como fuente de construcción del conocimiento. Actitud de apertura al conocimiento. Disposición favorable a la tarea propuesta. Trabajo solidario y cooperativo con sus compañeros dentro y fuera del ámbito Valoración de la importancia del orden, la claridad y la limpieza en la presentación de informes, tablas y gráficas. DESTINATARIOS Alumnos del primer año Polimodal ESTRATEGIAS Para la realización de los objetivos propuestos se deberán aplicar diferentes técnicas como: análisis de material de apoyo en forma grupal y personal, confrontaciones sobre opiniones acerca del tema, de convivencia y conflicto, lluvia de ideas, técnicas especificas de la educación en valores. METODOLOGÍA Utilización de nuevas metodologías por parte de profesores para proporcionar mejor grado de conocimientos a la juventud Exposición de contenidos. Resolución individual y grupal de problemas de aplicación de conceptos. Lectura, interpretación y debate de artículos científicos. Proyección, análisis interpretativo y debate de videos educativos. Explicación y resolución de problemas tipo en el pizarrón. Preparación, realización y análisis de actividades experimentales grupales. Resolución de cuestionarios y guías. Elaboración de trabajos de investigación en forma grupal. Elaboración de redes y mapas conceptuales. MÉTODO En relación a los métodos específicos de los que se sirve el observador social crítico que lleva a cabo este proceso reconstructivo, reorganizativo, investigativo del conocimiento, se ajustan al carácter derivativo de enlace con las variables los siguientes: observación, experimentación, inducción, deducción, análisis y síntesis. Siendo el tema de análisis el antes elegido se utiliza sin lugar a dudas el método científico en sus variantes de consecución: teorías demostradas y experimentales, teoremas, definiciones y operaciones lógicas, instrumentalidad y uso del modelo matemático pertinente.
RECURSOS Guías de ejercitación. Módulos de apuntes teórico, prácticos y experimentales. Videos educativos. PC: procesador de textos y gráficos: Uso de software específico (simulador) FORMAS Y CRITERIOS DE EVALUACIÓN Evaluaciones escritas de seguimiento y recapitulación, las cuales deberán ser hechas en su totalidad Evaluaciones continuas a través del desempeño áulico. Las mismas observarán la participación activa y positiva frente a la propuesta didáctica, la realización de tarea e informes, elaboración y presentación de carpetas en forma adecuada, uso de léxico adecuado y dedicación hacia la asignatura. Uso de Diseño de Multimedia educativo (como forma de utilización didáctica) Otro criterio de acuerdo al tema en estudio:
CONTENIDOS
CRITERIOS DE EVALUACIÓN
- El movimiento: sistemas de referencia, trayectoria y posición. - Diferenciación entre desplazamiento y distancia recorrida. - Velocidad y aceleración. Unidades del S.I. y otras muy usuales. - Diseño y realización de experiencias que permitan estudiar movimientos cotidianos donde se tomen datos, se tabulen, se construyan las gráficas, se obtengan conclusiones y se realicen los correspondientes informes científicos. - Comparación de movimientos lineales y angulares. - Descripción, interpretación y utilización de las ecuaciones del M.R.U. y M.R.U.V.
Funciones
- Comprender la necesidad y la utilidad de un sistema de referencia y de un convenio de signos. - Diferenciar entre posición, desplazamiento y espacio recorrido. - Distinguir e interpretar las unidades de velocidad y de aceleración y manejar correctamente dichas unidades. - Explicar los conceptos fundamentales del movimiento M.R.U. y M.R.U.V., aplicar correctamente sus ecuaciones para interpretar y resolver este movimiento mediante enunciados o representados en tablas y gráficos. - Distinguir y relacionar las magnitudes lineales y las angulares y sus respectivas unidades. - Manejar los materiales de laboratorio respetando las normas de seguridad e higiene.
Instrumentos
Evaluación diagnóstica. .
- Pruebas formales (tests, exámenes...) - Procedimientos “naturales” (observación, entrevista...) - Otros (consulta de documentos escolares, especialistas...)
Evaluación procesual o formativa .
- Procedimientos que respeten el normal desarrollo de la enseñanza y el aprendizaje (observación, análisis de trabajos...)
Evaluación de resultados, de término o sumativa. - Pruebas formales (tests, exámenes, escritas, prácticas, individuales, colectivas...) - Autoevaluación
Evaluación de procesos
Evaluación de productos
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Observaciones documentadas Registros de aprendizaje y diarios de alumnos Autoevaluación (oral o escrita) Informes de entrevistas sobre los proyectos, productos y muestras de alumnos
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Pruebas de ensayo Carpetas de trabajos del alumno. Muestras, investigaciones del alumno. Tests estandarizados o del tipo multiple choice, con una sección para explicaciones. Estas están dentro de las llamadas pruebas objetivas
Expresión en voz alta del alumno de su pensamiento combinada con tests estandarizados o del tipo multiple choice.
En cuanto a los materiales de multimedia utilizados: FICHA DE EVALUACIÓN de un material MULTIMEDIA
Título del programa (+versión, idiomas):……………………………………………………… Autores (datos aportados incluido e-mail):………………………………………………………………………. Colección / Editorial (+año, lugar, web):…………………………………………………………………… Si es un material interactivo on-line Dirección URL:................................................................................................................... Forma de acceso: Libre Si Con publicidad: Si
No
No
Temática (área, materia, posee transversalidad?, es multidisciplinar?,etc.):……………………………… Objetivos explicitados:……………………………………………………………….......................................... Contenidos que se tratan (hechos, conceptos, principios, actitudes):…………………………… Destinatarios (etapa educativa, edad, conocimientos previos, otras características:………………… (Subrayar uno o más de cada apartado)
Tipología: PROGRAMA DE EJERCITACIÓN - PROGRAMA - TUTORIAL - BASE DE DATOS-LIBRO – SIMULADOR – JUEGO – TALLER CREATIVO - HERRAMIENTA PARA PROCESAR DATOS Estrategia Didáctica: ENSEÑANZA DIRIGIDA – LIBRE DESCUBRIMIENTO – EXPLORACIÓN GUIADA Función: EJERCITAR HABILIDADES – INTRUIR – INFORMAR – MOTIVAR – EXPLORAR – ENTRETENER – EXPERIMENTAR / RESOLVER PROBLEMAS - CREAR / EXPRESARSE – EVALUAR – PROCESAR DATOS. Mapa de navegación: Posee Si
No
Actividades: SIMPLES O COMPLEJAS – AUTOCORRECTIVAS / CORRECCIÓN A TRAVÉS DEL PROFESOR O CONSULTOR / CON AUTONOMÍA OTRAS CARACTERÍSTICAS IMPORTANTES: ……………………………………………………………………….. (Subrayar uno o más de cada apartado)
Documentación: NINGUNA – MANUAL - GUÍA DIDÁCTICA – EN PAPEL – EN CD – ON LINE Servicio de asistencia o teleformación: NINGUNO - SÓLO CONSULTAS - TIPO CURSO – INTERNET – TELEFÓNICA - PRESENCIAL Requisitos técnicos: IMPRESORA – SONIDO – CD – DVD – INTERNET – PC – MAC Otros hardware y software:
ASPECTOS FUNCIONALES – UTILIDAD CORRECTA
INCORRECTA
EXCELENTE
Eficacia (facilita el logro de sus objetivos) Relevancia (de los aprendizajes) Facilidad de uso (entorno afable) Documentación (calidad de la misma si la posee) Servicio de asistencia o teleform. ASPECTOS TÉCNICOS Y ESTÉTICOS Entorno audiovisual (presentación, pantalla, sonido, tipo de letra) Elementos multimedia (calidad, cantidad) Contenidos (calidad, profundidad, organización) Originalidad y uso de tecnología avanzada Navegación (fiabilidad, eficacia, velocidad) Interacción (tipo de diálogo, análisis de respuestas, ingreso de datos) Sistema de comunicación (e-mail, chat, foros) ASPECTOS PEDAGÓGICOS EXCELENTE
CORRECTA
INCORRECTA
Capacidad de motivación Contenidos (adecuación al usuario) Actividades (adecuación al usuario) Enfoque aplicativo/creativo/crítico de las actividades Posibilidad de trabajo cooperativo Autoaprendizaje (fomenta: iniciativa, toma de decisiones) Recursos para buscar y procesar datos Tutorización y evaluación (preguntas, refuerzos) Recursos didácticos (actividades y organizadores) RECURSOS DIDÁCTICOS QUE UTILIZA
( marcar uno o más) -
Introducción Organizadores previos Esquemas Gráficos Imágenes Preguntas Ejercicios de aplicación
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Ejemplos Resúmenes / Síntesis
-
Actividades de autoevaluación
ESFUERZO COGNITIVO QUE EXIGEN SUS ACTIVIDADES
(marcar uno o más) -
Control psicomotriz Memorización / evocación Comprensión / interpretación Comparación / relación Análisis / Síntesis Cálculo / Proceso de datos Razonamiento (deductivo, inductivo, crítico) Pensamiento divergente / imaginario Planificar / Organizar / Evaluar Hacer hipótesis Exploración / experimentación Expresión (verbal, escrita, gráfica, etc.) Reflexión metacognitiva
OBSERVACIÓNES Ventajas con respecto a otros medios:……………………………………………………… Problemas e inconvenientes:………………………………………………………………….. VALORACIÓN FINAL
EXCELENTE
CORRECTA
INCORRECTA
TEMPORALIZACIÓN 16 Módulos
JUSTIFICACIÓN DEL TEMA Conocer más a fondo todas y cada una de las aplicaciones del cálculo diferencial e integral, gráficas, aplicaciones e interpretaciones geométricas respecto al movimiento unidimensional de la partícula para tener una idea clara de los fenómenos que ocurren a diario en nuestro entorno. El desarrollo del tema nos permitirá en futuro inmediato cubrir con el mínimo de conocimientos necesarios para un óptimo desempeño en los estudios superiores. CONCLUSIONES o
Se concluye, que cualquier estudiante que desee profundizar respecto al tema estudiado, deberá primero analizar su entorno matemático, la estructura sobre la cual a fundamentado el conocimiento de la Física; pero, sin lugar a duda,
sea cual fuere dicho antecedente, todo estudiante se encuentra en capacidad de asumir el reto; más aún, cuando hoy existe como se demostró infinita gama de posibilidades, bibliografía, foros virtuales, motores de búsqueda en la red INTERNET; ETC…., lo que siguen siendo actual es que quien paga el precio del esfuerzo, dedicación, asume un método y es sistemático en su intento, seguro obtendrá buenos y óptimos resultados.
o
Es evidente, que actualmente guiar y ser guiado van de la mano, la información viaja en progresión geométrica, se concluye entonces que todo lo que nos rodea en relación al tema tratado, enriquece y da múltiples matices, ángulos y formas de interpretar el fenómeno de la cinemática de traslación; mas, todos convergen en la estructura establecida que vuelve a sus bases y se potencia cuando se la reconoce dentro de la aplicación del cálculo matemático
BIBLIOGRAFÍA -
Cuadernillos Educación a Distancia, Unidad Modular – FISICA-. Universidad Tecnológica Nacional. Apuntes del Curso de Postgrado Informática para Docentes. Instituto José Manuel Estrada. Gros, B. “Diseños y programas educativos: pautas pedagógicas para la elaboración de software”. Barcelona, 1997. Pére Marques. “Ficha de catalogación y evaluación de multimedia”. http//:Dewey.uab.es Ejercitación extraída de la página www.fisicanet.com.ar VOLVER A TEMAS
CINEMATICA 1. Es el estudio del movimiento de los cuerpos o partículas (puntos) sin importar cual o quién provoca el mismo. 2. La cinemática se ocupa de la descripción del movimiento sin tener en cuenta sus causas. La velocidad () se define como la razón entre el espacio recorrido (desde la posición x1 hasta la posición x2) y el tiempo transcurrido. v = e/t (1) 3. Cinemática es la parte de la física que estudia el movimiento de los cuerpos, aunque sin interesarse por las causas que originan dicho movimiento. Un estudio de las causas que lo originan es l o que se conoce como dinámica.
Partícula: cuando hablamos de partícula no hablamos de tamaño, sino que centralizamos el movimiento de algún cuerpo
MRU
siendo: e: el espacio recorrido t: el tiempo transcurrido v: la tasa de variación de la posición
Algo Más... Los movimientos pueden ser de traslación, rotación, otros. Para estudiar el movimiento, es preciso describir el movimiento dado. Este el objetivo de la CINEMÁTICA. (descripción de los movimientos). Por ejemplo decimos que un automóvil se estaría moviendo a 60 Km/h, que a partir de un instante dado, su velocidad se aumentó hasta 80 km/h, que recorrió cierta distancia en determinado tiempo, que patinó, que... pero no nos interesan las causas sino el movimiento. Una de las características fundamentales del movimiento es su relatividad o dependencia respecto del observador que estudia el movimiento PUNTO DE REFERENCIA . 2. Movimiento es el resultado de todo tipo de cambio o variación. De acuerdo con este criterio el movimiento puede ser social, económico, biológico, físico, etc. El movimiento mecánico es el tipo más elemental de movimiento. 3. El movimiento es un fenómeno físico que se define como todo cambio de posición que experimentan los cuerpos de un sistema, o conjunto, en el espacio con respecto a ellos mismos o con arreglo a otro cuerpo que sirve de referencia. Todo cuerpo en movimiento describe una trayectoria.
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