Plan de lección de plano inclinado

Objetivos de aprendizaje

Después de estudiar esta lección sobre planos inclinados, también conocidos como rampas, sus alumnos podrán:

• Definir el término plano inclinado y detallar el papel de la fricción.
• Explicar cómo actúan una fuerza normal y la gravedad en un plano inclinado.
• Recapitular cómo calcular correctamente la aceleración y la fuerza neta

Longitud

1 – 1,5 horas

Materiales

• Libros (para apilar y apoyar las tablas de madera)
• Copias de la transcripción de la lección en video Planos inclinados en física: definición, hechos y ejemplos junto con el cuestionario de la lección relacionada, uno para cada estudiante
• acceso a Internet
• Arena
• tijeras
• Saldos de primavera (disponibles en comerciantes en línea)
• Cuerda
• Transportadores
• Tablas de madera
• Bloques de madera
• Bolsas de plástico con cremallera

Estándares del plan de estudios

HS-PS2-1. Analice los datos para respaldar la afirmación de que la segunda ley del movimiento de Newton describe la relación matemática entre la fuerza neta sobre un objeto macroscópico, su masa y su aceleración.

HS-PS2-2. Utilice representaciones matemáticas para respaldar la afirmación de que el impulso total de un sistema de objetos se conserva cuando no hay fuerza neta sobre el sistema.

Instrucciones

• Informe a sus alumnos que estudiarán planos inclinados.
• Pregunte si alguien conoce otro nombre para planos inclinados o si ha estudiado el tema anteriormente.
• Inicie el video Planos inclinados en física: definición, hechos y ejemplos y haga una pausa por primera vez en 1:28. Pregunte a sus alumnos:
  • Analiza en qué se diferencia un plano inclinado de un objeto horizontal o vertical.
  • Analice algunos ejemplos comunes de planos inclinados.
  • ¿Cómo hace que una fuerza desequilibrada se deslice por un plano inclinado?
  • ¿Cuál es otro nombre para un plano inclinado?
  • ¿Cómo definiría la gravedad y qué impide que haga un objeto en la Tierra?
  • Imagínese cómo actúa una ‘fuerza normal’ en relación con una superficie.
  • ¿Cómo actúa esta fuerza sobre un ser humano de pie?
  • ¿Cómo cambia la fuerza normal cuando un objeto viaja por un plano inclinado?
• Reinicie el video y haga una pausa esta vez a las 4:29. Pregúntales:
  • Cree una forma de mostrar cómo los diagramas de cuerpo libre y los vectores de gravedad ilustran el movimiento hacia abajo en un plano inclinado.
  • Compara y contrasta la forma en que la gravedad y la fuerza normal actúan sobre un objeto cuando se desliza por un plano inclinado.
  • ¿Qué significa cuando decimos que la fuerza normal y la fuerza perpendicular están equilibradas?
  • Evalúe cómo se calcula la magnitud usando la medida del ángulo, la gravedad y la función coseno.
• Ahora reinicie el video nuevamente y haga una pausa por tercera y última vez a las 6:01.
  • ¿Cómo se determina la fuerza neta cuando se agrega fricción a la ecuación?
  • Al calcular estas fuerzas, ¿por qué rotaría un diagrama de cuerpo libre para que sea horizontal en lugar de dejarlo en ángulo?
• Reinicie el video y vea la sección ‘Resumen de la lección’ sobre planos inclinados.
• Por último, revise toda la lección en video y pregunte a sus alumnos si tienen preguntas o comentarios relacionados con esta lección de plano inclinado.
• Haga que sus estudiantes intenten el cuestionario de la lección para determinar su comprensión de esta nueva información en planos inclinados.

Actividad

• Informe a sus alumnos que participarán en un experimento de plano inclinado.
• Pregunte a sus alumnos si pueden señalar algún ejemplo de planos inclinados del mundo real en el espacio de aprendizaje.
• Si trabaja con un grupo grande, divida a los estudiantes en grupos pequeños de 4-6. Si trabaja con un estudiante individual, sirva como su compañero para completar los pasos de la actividad.
• Distribuya los materiales necesarios.
• Llena la bolsa de plástico con arena.
• Ate una cuerda alrededor de la bolsa.
• Crea un bucle para que la cuerda se pueda enganchar a la escala.
• Adjunta la bolsa de arena.
• Mide y registra la masa de la bolsa de arena.
• Ahora pida a un estudiante que coloque una tabla sobre una pila de libros y use el transportador para medir el ángulo de la rampa.
• Ahora levante la bolsa con la escala hasta la parte superior de los libros. Mida y registre también esta lectura.
• Luego, haga que el estudiante se pare a un lado y haga que tire lentamente la bolsa de arena por el plano inclinado. Asegúrese de que la cuerda permanezca lo más tensa posible, de modo que quede prácticamente paralela a la tabla. Registre las medidas de la fuerza de tracción.
• De acuerdo con la lección en video, pregunte a sus alumnos cómo pueden factorizar adecuadamente los cambios en la fricción, la aceleración y la fuerza normal en sus medidas.
• Ahora haga que el estudiante invierta las direcciones y tire de la bolsa lentamente hacia arriba de la tabla. Registre las medidas.
• Pida a sus alumnos que dibujen diagramas de cuerpo libre con los vectores de fuerza para su experimento y calculen las fuerzas en la bolsa de arena.
• Repite este experimento usando diferentes números de libros para cambiar la altura del tablero. Vuelva a medir el ángulo.
• Repite este experimento usando una cuerda atada alrededor de bloques de madera en lugar de bolsas de arena.
• Por último, pregunte a sus alumnos si tienen alguna pregunta o comentario final sobre este experimento.

Opcional: grafique sus resultados usando una hoja de cálculo de Microsoft Excel.

Extensión

• Escriba un artículo de una página comparando y contrastando las ventajas y desventajas del plano inclinado con las de los otros cinco tipos de máquinas simples.

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Rodrigo Ricardo Editor y fundador