Comienzo yo eligiendo uno de mis problemas infaltables que elijo casi al comenzar a trabajar con el modelo de cuerpo rígido:
El problema 13 de cuerpo rígido. Se trata de una polea de la cual cuelga un cuerpo puntual mediante una soga.
Los contenidos involucrados son:
* dinámica del cuerpo puntual
* condición de rigidez
* dinámica de rotación de un C. R.
* cuerpos vinculados (aunque esto último no aparece como contenido en los contenidos de la materia)
Yo lo elijo porque este problema me permite:
*trabajar el concepto de momento de una fuerza (ver diferentes maneras de calcularlo y de resolver el producto vectorial involucrado)
*trabajar el vínculo, que en este caso es entre un cuerpo rígido y un cuerpo puntual, entonces hay que escribir con cuidado la ecuación de vínculo y pensar qué aceleraciones están vinculadas a través de la soga
*por último destacaría que en este problema me tomo un buen rato para discutir cómo se arriba a la relación entre la aceleración de dos puntos cualesquiera del rígido y qué significado tiene cada uno de los tres términos que se obtienen. Y cómo frecuentemente usaremos esa ecuación para vincular la aceleración angular con la aceleración de algún otro punto del rígido.
La conexión con los objetivos de la materia se me ocurre por el lado de la coexistencia de dos modelos para pensar a los cuerpos: puntual (solo se traslada) o extenso rígido (rota y se traslada, aunque en este caso solo rota).
Bueno, dejo abierta la discusión, ahora sí! Nos estamos leyendo, esperamos sus aportes!
Para esta actividad elegí el ejercicio 13 de la sección “Leyes de Movimiento” de la guía de problemas de Física I (enunciado adjunto).
Contexto: Este ejercicio es resuelto a comienzo del cuatrimestre, en la 3° / 4°
clase práctica.
Mi elección se basa en que es el primer ejercicio dado en clase que integra diferentes temas de cinemática (lo que se vió en las primeras clases y los conocimientos que traen del CBC).
Si bien considero que es muy importante dar ejercicios simples y específicos cuando se introduce un tema, es fundamental cerrar con ejercicios integradores. De esta manera logramos que el alumno pueda identificar y combinar los diferentes conceptos y herramientas.
Además, es un ejercicio excelente para erradicar ciertos vicios que traen de lo visto en Movimiento Circular Uniforme (MCU) del CBC. Permite también comenzar a machacarlos (en el buen sentido) con el carácter vectorial de las magnitudes (Como ejemplo, cuando se les pregunta al comenzar el ejercicio si el móvil que realiza el MCU tiene velocidad constante, gran cantidad de alumnos responde que sí).
Este ejercicio nos permite abordar los siguientes contenidos de la materia:
- Sistemas de referencia y coordenadas.
- Representación vectorial de las diferentes
magnitudes y relación vectorial entre las mismas (refrescamos la operación de
producto vectorial y regla de la mano derecha).
- MCU, velocidad angular y aceleración normal.
- Movimiento relativo y transformación galileana.
Se me dificulta identificar objetivos generales o específicos que se cumplan total o parcialmente con la explicación del ejercicio.
Obviamente no quiero caer en el objetivo: caracterización del punto material. Ya se especifica al comienzo de cinemática que en la primera parte se trabajará con modelo de cuerpo puntual y queda implícito al comenzar el problema que estamos utilizándolo.
Creemos tener muy buenos aportes pero, nos gustaría que todos pudieran opinar algo. Sobre los mismos problemas ya propuestos o sobre cualquier problema de la guía, de coloquios o de libros.
Anímense a proponer problemas y no se olviden de conectarlos con los objetivos y/o contenidos que se pueden desarrollar con ellos. No queremos ni evaluar ni siquiera comparar las dificultades asociadas a la resolución de los problemas por ustedes propuestos. Sólo queremos generar un medio en el cual puedan aportar son confianza sus puntos de vista para poder compartirlos con todo el grupo. Adelante, los esperamos.
Mi problema elegido es el 12 de la guía correspondiente a Superposición de M.A.S./ Ondas.
12. Uso de la resonancia para determinar la velocidad del sonido. Un diapasón de frecuencia 256 Hz está cerca de la boca de una probeta. Véase la Figura. El sonido producido es débil, pero si se vierte una determinada cantidad de agua en la probeta, se oye más fuerte. Cuando esto ocurre es porque se han sumado las vibraciones del diapasón con las de la columna de aire. Supóngase que la longitud de la columna de aire que ocasiona el sonido más fuerte es 0,31 m, ¿cuál será el valor de la velocidad del sonido en el aire, en una primera aproximación? (Para mayor precisión es necesario hacer una corrección, pues el nodo de presión se encuentra bastante más allá del extremo de la columna de aire.) Si el valor de la velocidad del sonido en el aire es 340 m/s ¿dónde está ubicado dicho nodo de presión. Diseñar un experimento que le permita hacer dicho cálculo, ¿cuánto debería medir la probeta? ¿Qué error porcentual cometen si no realizan esta corrección?
Mi elección está influenciada por mi quehacer en el LABCO. Allí una de las prácticas es la de “Determinación de la velocidad del sonido en el aire a una cierta temperatura” mediante un tubo de agua y un diapasón de frecuencia conocida haciendo uso del fenómeno de resonancia.
Y la fundamentación es que considero a la práctica experimental en el laboratorio como la tercera mirada que comienza con la teoría que da el marco desde el cual mirar el fenómeno; luego sigue con la aplicación en situaciones problemáticas con datos que ya vienen dados y por último el cierre en el laboratorio donde es el alumno el que debe procurarse los datos numéricos, con la dificultad desde lo procedimental que ello puede conllevar. Hago hincapié en cómo el fenómeno de resonancia nos permite "medir la longitud de una onda que no vemos".
Los contenidos mínimos involucrados son:
Descripción del movimiento ondulatorio. Ondas. Ondas elásticas. Ondas de presión en un gas. ¿Qué se propaga en el movimiento ondulatorio? Superposición de dos M.A.S. de una misma dirección y frecuencia. Interferencia. Ondas estacionarias. Acústica. Ondas estacionarias en un tubo.
El objetivo de presentar este problema es que sea introductorio para la explicación del Trabajo Práctico correspondiente. Va uniendo el problema numérico con una dificultad que se presenta en la experimentación que es el efecto de borde y cómo salvarlo
Los objetivos generales que cumple tienen que ver con
- la
modelización de la realidad,
- el
reconocimiento del fenómeno físico reconociendo el grado de aproximación
logrado aplicando criterios de Teoría de la medida,
- elaborar
con la información disponible una forma de sortear un inconveniente
experimental que les servirá para interpretar mejor los pasos de la práctica de
laboratorio.
En los objetivos específicos está el de la caracterización del modelo de cuerpo deformable.
Le agregaría al texto del problema la temperatura a la cual se está trabajando dado que se mide la velocidad del sonido en un gas (aire).
Como para no repetirme en las respuestas de los demás (me gusta el problema 13 de cuerpo rígido porque es muy completo y porque permite explicar en secuencia 1-diagramas de cuerpo libre absolutos, 2-ecuaciones de rotación y traslación vectoriales, que también son absolutas y muestran que los vectores son sumados por la naturaleza, cosa que muchas veces los alumnos confunden, 3-plantear hipótesis simplificativas, poleas, sogas, tensiones, vínculos, inextensibilidad, condición de no deslizamiento, y recién ahí elegir el SC-xyz y escribir las proyecciones escalares y resolver las incógnitas, sin olvidar 4-escribir los resultados vectoriales como vectores), también me gusta el 13 de leyes del movimiento, porque me parece muy bueno para movimiento relativo, y tiene muchos condimentos adicionales a debatir y aclarar, así que… elegí el problema 4 de sistemas de partículas, por los siguientes motivos:
1) Es un problema sencillo sobre choque (contenidos), pero con él se puede mostrar cosas básicas que en otros problemas más complejos (como el 14) hay que aplicar, pero frecuentemente hacen mal.
2) No usar sólo t inicial y t final cuando hay que desglosar en más instantes.
3) Analizar la ley de conservación de la cantidad de movimiento, antes, durante y después del choque.
4) Plantear un eje de tiempos que ayude a entender mejor los distintos instantes.
5) Empezar con la ecuación vectorial de la igualdad de cantidad de movimiento, y mostrar cómo trabajar con ella.
6) Saber trabajar abriendo el pensamiento a otras formas de definir coordenadas (puntos cardinales) y expresando un vector en forma absoluta.
7) Agregar un punto adicional, ¿varía la energía cinética? Para debatir usando las leyes de conservación y calculando. Ver si surge el conflicto cognitivo con "nunca se conserva la energía cinética en un choque real" y discutirlo. Si no surge, hacerlo surgir.
Me cuesta conectarlo con los objetivos, no me resultan muy amables. Serían los a y b. Y respecto de ellos, no sabía que un objetivo es seleccionar de la bibliografía recomendada, la información pertinente, y aplicarla para resolver un problema. En tal sentido entonces, ¿sería válido pedirles que lean una sección o capítulo de un libro, y resuelvan un problema en base a lo que leyeron ahí?
Saludos
Elijo el problema 20 de cuerpo rígido.
Es un problema que abarca todos los contenidos de cuerpo rígido, cinemática, dinámica y energía.
Los contenidos involucrados son: sistema de referencia, sistema de coordenadas, cinemática , dinámica , energía del cuerpo rígido, teoremas de conservación, cir,.
Lo elijo porque permite integrar dinámica y energía y discutir la conservación de la energía y su transformación. Muestra en los distintos tramos las distintas posiciones del cir. Es un problema que permite analizar y discutir conceptos previos, no es un problema introductorio
Los objetivos específicos son :
Modelizar, estudiar, analizar, interpretar y discutir el comportamiento físico del esquema propuesto.
Los objetivos generales que involucra son :
Modelizar la realidad y comprender el modelo.
Diferenciar la realidad del modelo.
Aplicar información para resolver el problema y a partir de esto construir nuevos significados.
Utilizar distintos criterios para interpretar los resultados.
Comunicarse correctamente en forma oral y escrita.
Respecto al ejercicio propuesto por Evangelina, lo considero clave para empezar la práctica de dinámica de CR (o alguno similar con CM fijo en el espacio).
Luego de haber explicado en detalle los diferentes términos que aparecen cuando se halla la aceleración de un punto.. me parece que es mas sencilla la transición a los ejercicios del tipo "Rueda sin Deslizar"... por lo menos en nuestro curso ha resultado bien seguir esa estrategia.
Empezar con un ejercicio de los de RSR me parece que les cuesta más.
Respecto al ejercicio propuesto por Graciela, es un ejercicio que considero "obligatorio" de dar en la práctica. Es muy completo y tiene varias cosas que por lo general a los alumnos les cuesta ver. Tratamos de darlo al comienzo de clase (nuestras clases terminan a las 23hs), de esa manera nos da un buen margen de tiempo para poder discutirlo bien. Además, nos tomamos un tiempo para poder debatir que pasa cuando el cuerpo vuelve a ingresar en la zona rugosa..
Saludos!
Elegí un problema introductorio de cinemática correspondiente a probablemente la primer clase: el n° 6. Involucra la idea de descomposición (composición) de un movimiento en dos rectilíneos diferentes. Realizar representaciones vectoriales mediante gráficos a escala, posicionando ese vector en el punto de la trayectoria que le corresponde. E incluso refuerza el concepto de trayectoria que no todos los alumnos lo tienen claro.
Los contenidos involucrados son:
- Sistema de referencia y coordenadas
- Movimiento rectilíneo: velocidad y aceleración instantánea.
- Representación vectorial de la velocidad y aceleración.
- Composición de velocidades y aceleraciones: Aceleración normal y tangencial.
Los objetivos abordados serían:
- Caracterizar el modelo mecánico clásico newtoniano de cuerpo puntual.
- Utilizar métodos de resolución gráfica usando escalas adecuadas.
- Establecer criterios para interpretar resultados numéricos analizando el significado físico de los mismos.
Elijo el problema 4 de la guía 7 de física 2.
Este problema consiste en el análisis de la siguiente situación: una espira cuadrada se mueve con velocidad constante en las cercanías de un cable recto, de dimensiones mucho mayores a las de la espira, que transporta una corriente eléctrica que depende del tiempo.
Los contenidos de la materia involucrados en este problema son:
- Campo de inducción magnética
- Ley de Ampère
- Ley de Biot y Savart
- Inducción electromagnética
- Ley de Faraday-Lenz
- Fuerza electromotriz inducida (f.e.m.)
Me parece que este problema es interesante para discutir en clase ya que permite:
- discutir distintas situaciones que dan lugar a la inducción de una f.e.m. sobre la espira. (analizar, por un lado, qué sucedería si la espira estuviera quieta, considerando que la corriente del cable depende del tiempo y, por otro lado, qué sucedería si la espira se moviera con velocidad constante y la corriente del cable fuese constante).
- discutir qué significa la polaridad de la f.e.m. y qué indica obtener un valor de f.e.m. con signo positivo o negativo al aplicar la Ley de Faraday-Lenz. Relacionar el sentido de circulación elegido, con la normal de la superficie asociada al flujo magnético, y a su vez con la referencia que estamos eligiendo tácitamente para la f.e.m.
- discutir acerca de la existencia de f.e.m. y/o corriente inducida en el caso en que la espira es conductora o no.
Respecto de la conexión con los objetivos de la materia, está relacionado con:
- conocer las bases físicas de procesos basados en electromagnetismo
- adquirir la capacidad de plantear y resolver situaciones nuevas a partir de principios generales
- establecer modelos teóricos de situaciones reales
Saludos