Vectores en actividades de física

Vectores

Seguir un mapa del tesoro, viajar en un avión y mover muebles implican vectores. Cuando los estudiantes aprenden sobre los vectores, pueden describir el movimiento con más detalle. Los estudiantes pueden aplicar este conocimiento a situaciones del mundo real como la navegación. Veamos algunas actividades para aprender sobre los vectores.

Vectores de la vida real

Los estudiantes describirán vectores basados ​​en escenarios de la vida real.

Materiales

• Imágenes (coche de carreras, gente moviendo muebles, mapa de la ciudad, mapa de vuelo del avión, mapa meteorológico con velocidades del viento)
• Papel de gráfico
• Marcadores

Direcciones del maestro

• Defina ‘vector’. Dé a los alumnos ejemplos de vectores y dibújelos en la pizarra. Asegúrese de enfatizar que los vectores muestran magnitud y dirección.
• Concéntrese en ejemplos con aplicaciones de la vida real, como vectores de un submarino que se mueve en el océano. Como comparación, analice los que no son ejemplos de vectores, como la temperatura.
• Divida la clase en grupos y proporcione a cada grupo papel cuadriculado y marcadores.
• Coloque imágenes de las siguientes situaciones en diferentes lugares de la habitación para crear centros. Si tiene una clase grande, es posible que desee establecer dos de cada centro:
  
  • Carreras de autos de carrera
  • Personas moviendo muebles
  • Mapa de la ciudad
  • Mapa de vuelo de avión
  • Mapa meteorológico con velocidades del viento
• Haga que los estudiantes dividan su papel cuadriculado en cinco secciones.
• Haga que los grupos visiten cada centro y escriban un escenario que incluya un vector para cada situación de la vida real que se muestra en la imagen. Los estudiantes harán un dibujo y escribirán una breve descripción de cada escenario en una de las secciones de su hoja de papel. Los escenarios podrían incluir:
  
  • Carreras: un automóvil acelera 10 mph al noreste alrededor de la pista.
  • Mudanza: La empresa de mudanzas ejerció una fuerza ascendente de 30 N sobre la caja en movimiento mientras la cargaba en el camión en movimiento.
  • Pueblo / ciudad: La escuela está ubicada a 3 millas al sureste de la iglesia.
  • Avión: un avión viaja hacia el oeste a 200 mph.
  • Clima: La ventisca trajo vientos de 50 mph del noroeste.
• Los grupos compartirán sus escenarios con la clase.

Preguntas de discusión

• ¿En qué se diferencian los vectores de otras medidas, como cantidades o medidas simples?
• ¿En qué carreras es más probable que la gente tenga que entender los vectores?

Vectores de tesoro

Los estudiantes experimentarán la adición de vectores creando un “mapa del tesoro”.

Materiales

• Papel cuadriculado
• Lápices de colores
• Fichas
• Brújulas

Direcciones del maestro

Preparación

• Antes de la actividad, cree conjuntos de fichas con diferentes vectores escritos en ellas. Estos vectores deben representar la cantidad de pasos que debe dar una persona y la dirección en la que debe caminar, como “15 pasos hacia el oeste”.

Actividad

• Muestre a los estudiantes cómo determinar el vector resultante de un grupo de vectores trazando los vectores individuales de la cabeza a la cola y usando la suma de vectores poligonales.
• Dé a los estudiantes varios ejemplos para practicar.
• Divida a los estudiantes en grupos pequeños y proporcione a cada grupo papel cuadriculado, lápices de colores, brújula y un juego de tarjetas que creó.
• Lleve a los estudiantes a un área abierta, como el gimnasio o al aire libre.
• Dígales a los estudiantes que encontrarán el vector resultante de diferentes rutas del ‘mapa del tesoro’.
  
  • Para cada ronda, un estudiante será el cazador de tesoros. Él / ella sostendrá la brújula.
  • Otro estudiante seleccionará 4-5 fichas y le dará al cazador de tesoros instrucciones para caminar basándose en las tarjetas. Por ejemplo, si un estudiante dibujó fichas con 10 pasos al este, 3 pasos al oeste, 4 pasos al sur y 2 pasos al norte, le daría al buscador de tesoros esas instrucciones para completar.
  • El cazador de tesoros seguirá las instrucciones mientras usa una brújula. El cazador de tesoros debe mantener cada paso de la misma longitud.
  • Otro estudiante trazará el camino del cazador de tesoros graficando cada paso y dirección (un bloque en el papel cuadriculado = un paso).
  • Una vez que el buscador de tesoros haya terminado, el grupo examinará el mapa en el papel cuadriculado y calculará el vector resultante.
• Repita el proceso varias veces para que cada estudiante tenga la oportunidad de dar instrucciones, ser el cazador de tesoros y trazar los pasos del cazador de tesoros.
• Cuando termine, haga que la clase comparta los resultados de su actividad.

Preguntas de discusión

• ¿En qué se parece esta actividad a navegar en un barco, avión, etc.?
• ¿Qué pasos usaste para calcular el vector resultante para el desplazamiento del cazador de tesoros?

Vectores de aviones

Los estudiantes crearán aviones de papel y los usarán para calcular los vectores resultantes.

Materiales

• Papel
• Cronógrafo
• Metro de madera
• Brújula
• Papel cuadriculado

Direcciones del maestro

• Muestre a los estudiantes cómo calcular numéricamente un vector resultante. Proporcione ejemplos de cómo calcular un vector resultante utilizando cálculos para un triángulo, como el Teorema de Pitágoras y cálculos relacionados con el seno, el coseno y la tangente.
• Divida la clase en grupos pequeños y proporcione a cada grupo papel, papel cuadriculado, un cronómetro, un metro y una brújula.
• Haga que los estudiantes doblen una hoja de papel en un avión de papel.
• Haga que los estudiantes salgan al aire libre o en un área grande y abierta con sus aviones de papel.
• Cada grupo calculará la velocidad media de sus aviones.
  
  • Un estudiante lanzará el avión lo más lejos que pueda.
  • Otro estudiante cronometrará el vuelo del avión de principio a fin.
  • Un tercer estudiante medirá la distancia que viajó el avión y usará la brújula para determinar en qué dirección voló.
  • Los estudiantes calcularán la velocidad del avión dividiendo la distancia por el tiempo.
  • Los estudiantes repetirán el mismo proceso varias veces, lanzando el avión en la misma dirección cada vez.
  • Los estudiantes calcularán la velocidad promedio de sus pruebas con aviones de papel.
• Los estudiantes regresarán al salón de clases.
• Proporcione a los estudiantes varios escenarios que involucren cómo el viento afectaría el vuelo de su avión de papel.
  
  • Para cada escenario, dé a los estudiantes un vector que describa la velocidad del viento, como 24 mph al este.
  • Los estudiantes deben calcular el vector resultante del vector de velocidad del viento y el vector de velocidad promedio de su avión de papel.
• Cuando los estudiantes hayan terminado, pídales que discutan sus resultados.

Preguntas de discusión

• ¿Cómo imitó esta actividad lo que los pilotos y la tripulación de aviones deben hacer cuando viajan?
• ¿Qué escenario de velocidad y dirección del viento tuvo el mayor impacto en su avión de papel?