UNIDAD DIDÁCTICAMOMENTO DE INERCIAY MOMENTO ANGULAR[Apoyada en el APLE y en el CC]NOMBRE:_________________________________...
GUIA DE PRESENTACIÓN DE CONTENIDOS Y ACTIVIDADES PARA LA UNIDAD DE                  MOMENTO DE INERCIA Y MOMENTO ANGULAR1 ...
ACTIVIDAD N° 1: GUIA PARA LA ELECCIÓN DE PREGUNTAS A INVESTIGAR Y                               PARA                      ...
Figura 23.   Muchos helicópteros se fabrican con dos hélices, una que rota de forma horizontal (con un     tamaño consider...
5.   ¿Cómo es posible sostener en una sola llanta, una moto que está en movimiento? ¿A qué se     debe este movimiento?   ...
pelota por mayor tiempo. Richard asegura que ganará la apuesta porque el pondrá a rotar la     pelota en la punta de su de...
Figura 11                      Figura 12                                       Estoy que me caigo. Voy a11.               ...
¿Qué contradicción observas en la figura?Reformula el texto de tal forma que sea coherente con lo que sucede en la realida...
MATRIZ PARA REGISTRAR LAS EXPLICACIONES DE LA SITUACIÓN ELEGIDAEn la siguiente matriz deberás escribir tus explicaciones e...
¿Cómo respondo a la pregunta                                                   ¿Cómo respondo a la                        ...
Elección de recursosDe la siguiente lista de opciones, escoge las maneras como vas a consultar, estudiar y explorar laspos...
EVALUACIÓN AUTOFORMATIVA N° 2 4Después de registrar la información en la guía anterior y de haber socializado tus explicac...
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ACTIVIDAD N° 3: GUIA DE BUSQUEDA DE INFORMACIÓN5Después de tener clara la pregunta que va a orientar tu proceso de aprendi...
ACTIVIDAD N°4: GUIA DE EXPERIMENTOS CASEROS 6                                             EXPERIMENTOSEn esta actividad, v...
¿Hacia dónde te moviste?¿Qué conclusión se puede obtener que relacione el sentido del giro de la rueda con la direcciónen ...
EVALUACIÓN AUTOFORMATIVA N° 3         ¿Qué diferencia encontraste entre lo que pensabas antes de realizar el experimento y...
ACTIVIDAD N° 5: CONSTRUCCIÓN CONCEPTUAL DEL MOMENTO ANGULAR Y                                        DEL MOMENTO          ...
ACTIVIDAD 5.2. Texto con el formato de explicaciones de las experiencias utilizando losconceptos (No asisten a la clase)A ...
Dibuja un animal mucho más inestable que el dinosaurio y un objeto mucho más estable que elhumano. Explica tu dibujo.Para ...
¿Por qué?_________________________________________________________________________________________________________________...
Así, El Momento de Inercia es una medida de la resistencia que                                 tiene todo cuerpo a ponerse...
PREGUNTA         ¿Qué relación (inversa o directamente proporcional) existe entre la longitud de una         varilla y su ...
Explicación Cuando los estudiantes cambian de posición respecto al centro del carrusel (que será considerado el eje de gir...
ACTIVIDAD 5.3. Videos que expliquen los conceptos.Ingresa a la página http://www.youtube.com y has una búsqueda con los co...
EVALUACIÓN AUTOFORMATIVA N° 4EVALUACIÓNEscribe      el     recurso       que      escogiste      para      estudiar      e...
¿Qué tanto han cambiado tus explicaciones? Llena el apartado de ¿Qué tanto         aprendiste después de que participaste ...
ACTIVIDAD N° 6: JUGANDO CON LO APRENDIDO9                JUGANDOPara reforzar los conceptos aprendidos el estudiante escog...
El momento de inercia respecto al eje de giro                                                  de la figura 1 disminuye, m...
EVALUACIÓN AUTOFORMATIVA N° 5Realiza un cuento o una caricatura en el que expreses lo que aprendiste sobre MomentoAngular ...
ACTIVIDAD N°7: GUIA DE LABORATORIO DE CILINDROS RODANTES10Este laboratorio será realizado u observado en un video. Y permi...
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OPCIÓN 7.2. VOY A VISUALIZAR EL EXPERIMENTO EN UN VIDEO.Observa el video que se encuentra en la página: http://www.youtube...
LABORATORIO DE CILINDROS RODANTES   1.   Antes de hacer el experimento o ver el video, aventúrate a decir cuál de los dos ...
UVE DE GOWIN11Esta guía seráPARTE TEORICA                                                              METODOLOGIA        ...
BASE DE ORIENTACIÓN12Analiza y argumente las repuestas a los siguientes interrogantes:1.   ¿Qué voy a investigar o a respo...
EVALUACION AUTOFORMATIVA N° 6Evalúa los instrumentos metacognitivos de tus compañeros, llenando la siguiente guía:Nombre d...
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Guias de actividades y evaluación de la ud

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Unidad didáctica diseñada con el fin de aplicar el ciclo de soussan al aprendizxaje por libre elección propuesto por Falk.

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  1. 1. UNIDAD DIDÁCTICAMOMENTO DE INERCIAY MOMENTO ANGULAR[Apoyada en el APLE y en el CC]NOMBRE:__________________________________________] 1
  2. 2. GUIA DE PRESENTACIÓN DE CONTENIDOS Y ACTIVIDADES PARA LA UNIDAD DE MOMENTO DE INERCIA Y MOMENTO ANGULAR1 ANDurante esta clase, discutiremos y presentaremos las temáticas que serán objeto de estudio duranteel desarrollo de esta unidad: Momento Angular y Momento de Inercia, plantearemos lasresponsabilidades y compromisos que debes asumir, con el fin de ayudarte en el proceso deaprendizaje de los conceptos referidos. Al final debes llenar la guía de evaluación autoformativa N°1 donde plasmaras lo que crees que vas a aprender durante esta Unidad de Aprendizaje.EVALUACIÓN AUTOFORMATIVA N° 12 me Aun me Escribe un comentario que justifique su Si quedan No respuesta dudasTengo claro lo quevamos a hacer durantela Unidad de Momentode Inercia y MomentoAngularEstoy interesado ymotivado en participarresponsablementedurante las actividadesParticipé en la claseEstoy en la capacidad Haz una representación graficade realizar un dibujo ocomic que refleje loque estudiaremos sobrelos conceptos deMomento de Inercia yMomento Angular1 Para efectos de seguir la secuencia del Ciclo de Aprendizaje de Soussan (2003). Este Momento es denominadode Acercamiento.2 Actividad de comunicación de objetivos (cognitivos y actitudinales) y de autorregulación 2
  3. 3. ACTIVIDAD N° 1: GUIA PARA LA ELECCIÓN DE PREGUNTAS A INVESTIGAR Y PARA EXPLORACIÓN DE LAS IDEAS PREVIASA continuación te ofrecemos una serie de preguntas, imágenes y situaciones sobre los conceptos deMomento de Inercia y Momento Angular que esperamos puedan ser resultas durante el transcurso Angular,de está Unidad. Por tanto se deben convertir en guías de las actividades a realizar (presentadas porel docente y elegidas de acuerdo a tus gustos) con miras a encontrar respuestas coherentes yexplicaciones convincentes a dichas preguntas. Selecciona las que te gustaría abordar y solucionardurante la Unidad.Después debes explicar de acuerdo a tus conocimientos lo que está sucediendo en la o lassituaciones elegidas. Luego socializa la respuesta con los compañeros de clase usando algún recursocomo: cartelera, video, presentación en power point, fotos, entre otras; que te permitan explicar lasideas. ¿QUÉ PREGUNTAS(S), O SITUACIONES ME GUSTARÍA SABER RESOLVER DURANTE EL PREGUNTAS(S), TRANSCURSO DE LA UNIDAD? 1. Juan y Pedro desean hacer una apuesta en el gimnasio para saber cuál de las dos pesas será más fácil de rotar… Figura 13 ¿Cuál de los dos ganará la apuesta? Justifica tu respuesta 2. En los circos hay un espectáculo en la que los equilibristas al caminar sobre la cuerda floja, portan una barra larga para no caerse. Cuanto más larga sea la barra mejor. Así el equilibrista se sostiene de la barra, que porta con sus manos extendidas para no caerse. ¿Por qué la barra le permite estabilidad, al moverse (hacia delante y atrás) al malabarista?3 Las imágenes utilizadas durante el desarrollo de la Ud para la Ilustración de losconceptos objeto de aprendizaje fueron tomadas del texto de Hewit 3
  4. 4. Figura 23. Muchos helicópteros se fabrican con dos hélices, una que rota de forma horizontal (con un tamaño considerable) y otra mucho más pequeña en la parte trasera (que gira en un plano vertical) ¿Cómo se movería el helicóptero si fallara la hélice trasera? En Rusia se fabrican unos helicópteros que no poseen rotor de cola (Hélice trasera) y en vez de ello montan dos hélices en el rotor principal. ¿Cómo deberían girar éstas para mantener estable la aeronave? ¿Por qué giran de esta forma? Figura 34. ¿Por qué una persona que conduce una bicicleta, presenta más equilibrio cuando esta se encuentra en movimiento, que cuando esta en reposo? ¿Cómo afecta la velocidad al equilibrio? Figura 4 4
  5. 5. 5. ¿Cómo es posible sostener en una sola llanta, una moto que está en movimiento? ¿A qué se debe este movimiento? Figura 56. ¿En cuál de las imágenes hay mayor equilibrio? Figura 6 Figura 7 Figura 87. Dos jugadores de la NBA, Richard y Steven en uno de sus descansos, se plantean un reto para decidir quién no jugará en el segundo tiempo. El reto es mantener el equilibrio de la 5
  6. 6. pelota por mayor tiempo. Richard asegura que ganará la apuesta porque el pondrá a rotar la pelota en la punta de su dedo, mientras que Steven asegura que es él quien ganará la apuesta manteniendo la pelota en reposo sobre la punta de su dedo. ¿Cuál de los dos jugadores jugará en el segundo tiempo?8. Alguna vez debes haber equilibrado, por ejemplo, una escoba con un dedo, como se ilustra en la Figura 9 opción a. ¿Cómo es posible que suceda esto? ¿En cuál de los siguientes casos resulta más difícil mantener una varilla en equilibrio? Justifica tu respuesta. Figura 99. Porqué será posible o imposible la siguiente situación. Así, giro Qué bien, así muy giro muy rápido despacio Figura 1010. Explica lo que está sucediendo en la figura. ¿Por qué la rueda girando no se cae? Antes Después 6
  7. 7. Figura 11 Figura 12 Estoy que me caigo. Voy a11. cambiar está barra por una más corta pero que tenga la misma masa, ya que me da mayor equilibrio. Figura 1312. Es igual poner a girar el libro así que así. Figura 14 7
  8. 8. ¿Qué contradicción observas en la figura?Reformula el texto de tal forma que sea coherente con lo que sucede en la realidad. Explica lo quepasa.¿Por qué quieres trabajar con esta(s) pregunta(s) o situación(es)?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 8
  9. 9. MATRIZ PARA REGISTRAR LAS EXPLICACIONES DE LA SITUACIÓN ELEGIDAEn la siguiente matriz deberás escribir tus explicaciones e ideas sobre la situación que elegiste. Ten en cuenta que más adelante volverás a utilizar esteformato para enriquecer tus aprendizajes. (Esta actividad será socializada posteriormente. Utiliza tu creatividad para hacer la explicación de la situación quetú elegiste a tus compañeros) ¿Cómo respondo a la pregunta ¿Cómo respondo a la inicial después de la ¿Cuál es la explicación pregunta después de la ¿Cómo explico esta situación ¿Cómo explico esta socialización de los que doy después de la información buscada? después de realizar las situación? (Qué se sobre experimentos? ¿Cuál es la pregunta o situación Situación elegida ¿Qué explicación tengo a actividades sobre la esto) ¿Con qué relaciono explicación que tengo ahora después de todas las la pregunta de acuerdo a construcción conceptual y de este problema? después de los experimentos actividades realizadas en lo aprendido después de la refuerzo? realizados? la UD? búsqueda? 9
  10. 10. ¿Cómo respondo a la pregunta ¿Cómo respondo a la inicial después de la ¿Cuál es la explicación pregunta después de la ¿Cómo explico esta situación ¿Cómo explico esta socialización de los que doy después de la información buscada? después de realizar las situación? (Qué se sobre experimentos? ¿Cuál es la pregunta o situaciónSituación elegida ¿Qué explicación tengo a actividades sobre la esto) ¿Con qué relaciono explicación que tengo ahora después de todas las la pregunta de acuerdo a construcción conceptual y de este problema? después de los experimentos actividades realizadas en lo aprendido después de la refuerzo? realizados? la UD? búsqueda? 10
  11. 11. Elección de recursosDe la siguiente lista de opciones, escoge las maneras como vas a consultar, estudiar y explorar lasposibles soluciones para dar respuesta a la pregunta(s) que te propusiste resolver. Ir al museo Consultar en Internet Ver un video Consultar en textos (ir a la biblioteca) Preguntarle a un profesorJustificar la elección de la(s) opción(es):________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Después de hacer la búsqueda de la información, vas a llenar nuevamente la Matriz para laexplicación de la situación elegida y vas a tratar nuevamente con lo aprendido de dar explicación ala situación o situaciones elegidas. 11
  12. 12. EVALUACIÓN AUTOFORMATIVA N° 2 4Después de registrar la información en la guía anterior y de haber socializado tus explicaciones;responde la siguiente evaluación. Aun me Escribe un comentario que justifique tu Si quedan No respuesta dudas dudasTe gustó la actividadLa actividad fueinteresanteTe esforzaste porofrecer una explicaciónadecuadaPreparaste la actividadlo mejor posibleEntendiste lasexplicaciones dadas portus compañeros4 Actividad de reconocimiento de las ideas previas y de autorregulación 12
  13. 13. Te parecen coherenteslas explicaciones quetus compañeros hacende la situaciónexplicadaEstuvieron tuscompañeros atentosdurante la presentaciónde tu explicación 13
  14. 14. ACTIVIDAD N° 3: GUIA DE BUSQUEDA DE INFORMACIÓN5Después de tener clara la pregunta que va a orientar tu proceso de aprendizaje, vas a hacer usode los recursos que has elegido previamente para tu aprendizaje. Está información debe serresumida de forma narrativa, descriptiva, argumentativa, gráfica, entre otras; para luego sersocializada y compartida con tus compañeros.A continuación te presentamos una alternativa para registrar la información. Puedes utilizarotra, pero dando cuenta de lo que encontraste, cómo lo hiciste y cómo te sentiste. Pregunta que estoy intentando responder________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Recursos que utilicé para buscar información sobre la pregunta. ¿Cómo efectuaste la búsqueda?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ¿Qué encontré relacionado con la pregunta? Y ¿Qué de lo encontrado me sirve para dar respuesta a la pregunta?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Si tuviera que repetir está experiencia ¿qué cambiarías?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ¿Qué me dio dificultad?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ¿Cómo te sentiste? ¿Qué te gustó y disgusto? ¿Por qué?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ¿Qué no has entendido para poder dar una explicación clara y adecuada a la pregunta?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________5 Según el ciclo de Soussan este sería el Momento de búsqueda 14
  15. 15. ACTIVIDAD N°4: GUIA DE EXPERIMENTOS CASEROS 6 EXPERIMENTOSEn esta actividad, vas a retomar nuevamente la pregunta y sus explicaciones a la luz deexperimentos. Esperamos que al final puedas relacionar los aprendizajes de esta actividad con tupregunta inicial, llenando nuevamente la Matriz para explicar la situación elegida.Selecciona uno de los siguientes experimentos, relacionados con la temática que estasestudiando: Momento Angular y Momento de Inercia.Experimento 1. El GiroscopioConstruye un giroscopio casero, utilizando los siguientes materiales: Un metro y medio de cuerda delgada Palillos de dientes Un CD viejo o maloLuego realiza el siguiente procedimiento: Amarra de un extremo la cuerda alrededor del palillo y pásalo por el agujero del CD. Toma el segundo extremo de la cuerda y suspende el CD unos centímetros arriba del suelo. Has oscilar el CD lentamente de un lado hacia otro, como un péndulo. ¿Qué pasa con el CD cuándo está oscilando? ¿Y por qué crees que ocurre esto? Hazlo nuevamente, pero ahora mantén el CD horizontal y ponlo a girar. Describe lo sucedido y establece una relación, con un objeto de la cotidianidad.Experimento 2. El Momento de Inercia en los lápicesToma un lápiz y hazlo girar entre tus dedos; primero en torno al punto medio; luego en torno aun extremo y finalmente alrededor del longitudinal de él. ¿En qué caso es más fácil producir la rotación? ¿En qué caso es más difícil? ¿Cuándo hay mayor inercia de rotación? ¿Cuándo es menor? ¿En qué caso el radio de giro es menor? ¿En qué caso es mayor? ¿En qué caso hay mayor cantidad de masa cerca del eje de giro?Experimento 3. Palos y pesasToma palos de diferentes tamaños. Sin realizar la experiencia responde la siguiente pregunta¿Cuál de ellos es más fácil mantener en equilibrio vertical?Si se adicionara una pesa en los extremos en posición vertical, ¿Qué sucedería con la estabilidadde los palos?Ahora trata de poner en equilibrio vertical cada uno de los palos.¿Cuál de ellos es más fácil mantener en equilibrio?Si se adicionara una pesa en los extremos de los palos ¿Qué sucedería con la estabilidad de lospalos?Experimento 4. Rueda de bicicletaToma una rueda de bicicleta y sujétala por el eje. Luego pon a girar la rueda propiciándole unagran rapidez, en el sentido contrario de las manecillas del reloj. Inclina el eje rotatorio levementehacia tu izquierda, simulando los manillares de una bicicleta Describe las sensaciones Hacia donde te tendiste a moverAhora cambia la inclinación del eje ¿Qué sucedió ahora?6 Según el ciclo de Soussan este sería el Momento de movilización 15
  16. 16. ¿Hacia dónde te moviste?¿Qué conclusión se puede obtener que relacione el sentido del giro de la rueda con la direcciónen la cual te mueves cuando la inclinas?¿Cuándo es más fácil de mover o controlar la rueda: cuando está girando o cuando está enreposo?Experimento 5. Momento angular en los huevosRealiza la siguiente experiencia:Ten a la mano un huevo cocido y uno crudo. Hazlos rotar sobre una mesa deteniéndolos con undedo para inmediatamente después soltarlos.• ¿Qué sucede con el movimiento de cada uno de los huevos?• Explica las diferencias que observas en el movimiento de los huevos (crudo y del cocido)PREGUNTAS…Luego de elegir el experimento responde la siguiente pregunta: ¿Qué crees que podría suceder al realizar el experimento?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Ahora realiza el experimento, y luego da respuesta a las siguientes inquietudes: Describe lo que observaste después de realizar el experimento______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________¿Qué puedes concluir del experimento?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Ahora vamos a retomar la matriz (matriz para registrar las explicaciones de la situación elegida)que utilizaste al inicio de la Unidad para explicar una situación cotidiana utilizando losconceptos de Momento de Inercia y Momento Angular. Teniendo en cuenta tus nuevosaprendizajes llena la columna en la que se indaga por ¿Qué aprendí después de la socialización delos Experimentos? Compara las diferencias que hay entre las explicaciones que dabas antes y lasque ahora formulas.__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 16
  17. 17. EVALUACIÓN AUTOFORMATIVA N° 3 ¿Qué diferencia encontraste entre lo que pensabas antes de realizar el experimento y lo que sucedió cuando lo efectuaste?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Te convence lo sucedido en el experimento. ¿Por qué?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Han cambiado tus explicaciones sobre la pregunta inicial, como consecuencia de la búsqueda y la socialización de los experimentos____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 17
  18. 18. ACTIVIDAD N° 5: CONSTRUCCIÓN CONCEPTUAL DEL MOMENTO ANGULAR Y DEL MOMENTO 7MOMENTO DE INERCIAEn este momento vas a retomar nuevamente tu pregunta, pero tendrás la ayuda del docente, susexplicaciones o un video, para tratar de reorientar y enriquecer tus explicaciones.Debes elegir entre: Asistir a la clase Leer las explicaciones del docente en una guía previamente diseñada Ver unos videos bajados de InternetActividadesActividadesACTIVIDAD 5.1. Clase con experiencias y explicaciones del docente.En este espacio el docente es el responsable de complementar y presentar los contenidoscientíficos que permitan enriquecer las explicaciones de los estudiantes.7 Según el ciclo de Soussan este sería el Momento de estructuración 18
  19. 19. ACTIVIDAD 5.2. Texto con el formato de explicaciones de las experiencias utilizando losconceptos (No asisten a la clase)A continuación se presenta una lectura en la que se plasma con múltiples ejemplos einterrogantes los conceptos de Momento de Inercia y Momento Angular. TEXTO SOBRE EL MOVIMIENTO ROTACIONALAnalicemos la siguiente situación, que nos ayudará a entender y aplicar los conceptos que hemosvenido trabajando: Momento Angular y Momento de Inercia. A medida que vayas haciendo lalectura aparecerán unas preguntas, las cuales debes responder antes de visualizar la respuestaque se encuentra explicada a continuación de esta. Al final compara tus respuestas con laspresentadas en el documento8.Imagínate un terópodo típico, es decir, un dinosaurio bípedoque camina con el cuerpo paralelo al suelo.El centro de gravedad está sobre las piernas; pero gran parte dela masa está alejada de ese centro de gravedad.Dicho dinosaurio presenta ciertas dificultades para moverse.¿Cómo le ayudarías a solucionar este problema? Escoge la opciónque consideres correcta y justifica tu respuesta. • Alejando mucho más sus extremidades superiores e inferiores y adicionalmente hacerlas más pesadas. • Agrandando enormemente su cabeza • Aumentando el tamaño de sus patas • Acercando sus extremidades y cabeza a su troncoHaz un dibujo de un dinosaurio que tendría muchas más facilidades de movimiento.Describe un dinosaurio que tenga dificultades para su movimiento. (¿Cómo estaría distribuida lacabeza y sus extremidades: Cerca o lejos del tronco?)______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Los humanos también caminan sobre dos piernas, pero el dinosaurio es una especie mucho menos estable, que debe tener mucho cuidado al correr para no darse contra el piso. ¿A qué debe la estabilidad del humano?8 Tomado y adecuado de: http://paleofreak.blogalia.com/historias/8434 19
  20. 20. Dibuja un animal mucho más inestable que el dinosaurio y un objeto mucho más estable que elhumano. Explica tu dibujo.Para colmo, los giros se te dificultan. El pobre terópodo le resultaba muy difícil girar a cierta velocidad, pues su cuerpo alargado (tiene un gran momento de inercia, pues la masa se encuentra muy distribuida) tiende a seguir girando sin parar. El dinosaurio tiene que frenar para evitar caerse o rotar. 20
  21. 21. ¿Por qué?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________El caso es que, según los científicos, los dinosaurios terópodos pudieron tener seriaslimitaciones para cambiar de dirección durante la carrera y, por tanto, para perseguir a unapresa ágil o huir de un depredador veloz. Y ésta podría ser la clave de algunas de sus tendenciasevolutivas. ¿Cómo crees que lucharon los dinosaurios contra la inercia rotacional?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Eliminando masa corporal (disminuyendo el momento de Inercia) que está alejada del centro degravedad, o bien acercándola a dicho centro (disminuye el momento de inercia, porque la masase concentra, disminuyendo el radio). Y entonces aparecen: El cuello capaz de doblarse en S, y así acercar la cabeza al cuerpo. Las vértebras huecas. Los cráneos aligerados. El hueso púbico retrovertido (suena muy mal, pero en fin...) Los brazos capaces de plegarse hacia atrás contra el cuerpo. La reducción general del tamaño del cuerpo La reducción de la cola. La desaparición de los dientes.Explica por qué cada una de estas afecta el Momento de Inercia.____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________A continuación encontrará una revisión de los principales conceptos; al igual que su adecuadaaplicación a contextos específicos donde se pueden apreciar.El concepto de masa expresa la dificultad que presenta un objeto para que una fuerzamodifique su estado de movimiento. Mientras más masa posea un objeto, mayor fuerza debemosaplicarle para que al trasladarlo alcance cierta rapidez, o para detenerlo; pero además paradesviar su trayectoria.Para hacer girar un cuerpo alrededor de un cierto eje ocurre algo similar.Seguramente te has dado cuenta que el esfuerzo que debes hacer para rotar un objeto, porejemplo un libro, depende del eje sobre el cual quieras producir dicha rotación. El conceptofísico que da cuenta de este hecho es el Momento de Inercia. (Véase figura 1) 21
  22. 22. Así, El Momento de Inercia es una medida de la resistencia que tiene todo cuerpo a ponerse en movimiento de rotación o a cambiarlo (si está girando); es decir es una tendencia a seguir girando o a oponerse a la rotación. El momento de inercia depende de la masa total y de cómo esta está distribuida respecto a un eje de giro. A continuación te presentamos un ejemplo con sus respectivas explicaciones. A medida que los vayas leyendo trata de relacionar las explicaciones con el problema que te has planteado en el momento de expresión de las ideas previas y acercamiento. Figura 1Situación descriptiva 1Alguna vez debiste haber visto al chavo jugando al equilibrio, por ejemplo, utilizando una escobay tratando de mantenerla en posición vertical solo con un dedo, como se ilustra en la figura 2opción a. ¿Cómo es posible que suceda esto?¿En cuál de los siguientes casos resulta más difícil mantener una varilla en equilibrio? Figura 2ExplicaciónExplicación Entre los casos a y b, es más fácil mantener el equilibrio de la escoba en el caso a. Entre los casos c y d es más fácil equilibrar la varilla más larga. Esto ocurre porque en relación al eje de giro (que en este caso será la mano de la persona) el momento de inercia es mayor en a que en b y mayor en c que en d (debido a que en la posición a la masa está más distribuida respecto al eje de giro). Por otra parte, en a es más fácil que en c, pues hay más masa lejos del eje de giro en la posición a, y en consecuencia hay mayor momento de Inercia. Comenta otras situaciones en las que aparezca el momento de inercia.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 22
  23. 23. PREGUNTA ¿Qué relación (inversa o directamente proporcional) existe entre la longitud de una varilla y su momento de inercia?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________El Momento Angular es una magnitud presente en los cuerpos que se encuentran rotando,dicha cantidad física presenta una dirección definida. El Momento angular es proporcional a lamasa y a la velocidad angular del cuerpo que rota, y permite describir la rapidez y la direcciónde rotación. Cuando las ruedas rotan a una velocidad suficiente, la conservación del momentoangular evita la caída y equilibra la fuerza del peso del cuerpo. Para mantener el equilibrio en la bicicleta necesariamente hay que rodar, haciendo girar las ruedas, pues una vez que hay movimiento rotacional, existe el momento angular manifestándose una tendencia a conservar la manera como se produce el movimiento rotatorio. El hecho es que si las ruedas no rotan, no hay momento angular y, sin momento angular, no hay equilibrio. Figura 3Al intentar cambiar la dirección del eje de rotación de una rueda de bicicleta, como se ilustraen la figura. Resulta muy difícil cuando está girando en comparación a cuando está en reposo. Si haces la misma experiencia, pero estando sentado en una silla de secretaria que pueda girar, constatarás que al intentar cambiar la dirección del eje de la rueda de bicicleta, tú y la silla empezarán a girar. En efecto, el sistema complejo formado por la rueda de bicicleta y tu cuerpo con la silla giratoria tiende a conservarse para el conjunto. Figura 4Situación descriptiva 2.Sobre un carrusel giratorio se encuentran dos estudiantes situados enlos extremos del carrusel; ¿cómo se podrían generar cambios en elmovimiento del carrusel sin suprimir o adicionar variables al sistema? ¿Qué pasa con la velocidad del carrusel cuando los estudiantes se acercan o se alejan del centro? Figura 5__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 23
  24. 24. Explicación Cuando los estudiantes cambian de posición respecto al centro del carrusel (que será considerado el eje de giro), se produce una modificación del momento de inercia; pues se altera la distribución de las masas. Así, al estar alejado hay mayor oposición a la rotación del carrusel, esto es, hay un mayor momento de inercia debido a que se tiene masas alejadas del centro de rotación. Ahora bien, cuando los estudiantes se acercan al centro de rotación; entonces debido a un principio de conservación del Momento Angular; el carrusel que rotaba más despacio (cuando las masas estaban distribuidas) modifica su velocidad para compensar la pérdida originada por la menor distribución de la masa. En conclusión, a medida que se acercan las masas al eje de giro se produce una compensación en la velocidad angular del carrusel. Se observa por tanto, una relación inversamente proporcional entre la distribución de la masa y la velocidad angular. PREGUNTA ¿Has entendido esta explicación? Vuelve a explicarla pero con tus propias palabras______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3.Situación descriptiva 3.Alguna vez has jugando al trompo te has preguntado ¿cómo es posibleque un trompo se mantenga girando a pesar de la base tan pequeñasobre la cual rota? Figura 6Explicación Un trompo giratorio se mantiene erguido gracias al momento angular. El cual es adquirido por el trompo debido a su rotación. Así como los cuerpos que se mueven en línea recta se oponen a que se les modifique su movimiento conservando la dirección de su desplazamiento, de forma similar los sólidos que rotan adquieren un momento angular el cual los ayuda a mantenerse en la misma posición con tanta fuerza que el trompo es capaz de resistir por un momento la atracción gravitacional. Pero una vez que empieza a perder momento angular como consecuencia de la perdida de la velocidad, gracias a la fuerza de fricción con la superficie o con el aire; empieza a perder el equilibrio y finalmente cae.¿Qué aprendiste de los dinosaurios en relación con el momento de Inercia?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 24
  25. 25. ACTIVIDAD 5.3. Videos que expliquen los conceptos.Ingresa a la página http://www.youtube.com y has una búsqueda con los conceptos de Momentode Inercia y Momento Angular. Selecciona los videos que más te gusten y donde logres lacomprensión del fenómeno que se está explicando.Después de visualizar los videos, debes escribir el link, y hacer un resumen de lo quecomprendiste. Además escribe las palabras que realizaste para la búsqueda, y por qué escogisteestas palabras y no otras.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 25
  26. 26. EVALUACIÓN AUTOFORMATIVA N° 4EVALUACIÓNEscribe el recurso que escogiste para estudiar el tema:______________________________________________________________________________________________La pregunta planteada fue: _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Marca con una X en cada una de las preguntas: Lo puedo Lo entendí Lo comprendo Aún no lo explicar mucho un poco comprendoEl concepto demomento deInerciaEl concepto demomento angularEl concepto deconservación delmomento angular ¿De qué te sirve lo que encontraste para solucionar tu pregunta inicial?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ¿Cómo te sentiste realizando esta actividad?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Crees que las actividades que no elegiste te hubieran facilitado más el aprendizaje. ¿Por qué?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ¿Qué aprendiste de nuevo?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ¿Tienes nuevas preguntas? ¿Cuáles?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 26
  27. 27. ¿Qué tanto han cambiado tus explicaciones? Llena el apartado de ¿Qué tanto aprendiste después de que participaste en la clase, leíste el documento “Texto sobre el movimiento rotacional” o viste los videos relacionados con la temática abordada? (construcción conceptual del Momento Angular y Momento de Inercia). Esta información en será escrita en la matriz “guía para escribir las explicaciones o aprendizajes” que utilizaste al comienzo de la unidad.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 27
  28. 28. ACTIVIDAD N° 6: JUGANDO CON LO APRENDIDO9 JUGANDOPara reforzar los conceptos aprendidos el estudiante escoge la realización de uno de lossiguientes juegos (lotería, concéntrese o juego de cartas) a partir de imágenes presentadas por eldocente retomando situaciones donde se evidencien los conceptos de Momento Angular yMomento de Inercia.Estas actividades luego serán socializadas en forma grupal o individual.A continuación se presentan las fichas a utilizar para la realización de los juegos. El cuerpo de la figura 2, tiene mayor velocidad angular; porque al disminuir el momento de inercia aumenta la velocidad angular Figura 1 Figura 2 (conservación del momento angular) El cuerpo de la figura 1 se sostiene debido a que adquiere momento angular con la rotación. Mientras más alta sea la velocidad más equilibrio se presenta. Figura 1 El cuerpo de la figura 2, tiene menor velocidad angular; porque al aumentar el momento de inercia disminuye la velocidad angular (conservación del momento angular) Figura 1 Figura 29 Según el ciclo de Soussan, este es el Momento de Refuerzo 28
  29. 29. El momento de inercia respecto al eje de giro de la figura 1 disminuye, mientras que el momento de inercia de la figura 2 aumenta. En la figura 1 hay mayor velocidad y en la dos menor velocidad. Figura 1 Figura 2 A pesar que tenga la misma masa y el mismo tamaño, la figura 1 tiene menor momento de inercia que la figura 2. Por lo tanto es más difícil mover la figura 1 que la figura 2. La figura 1 se mueve mucho más rápido que la 2 Figura 1 Figura 2Un joven está sentado en su silla giratoria, yen un momento se da un impulso y comienza agirar con cierta velocidad angular. Si luego El momento angular se conserva. Y dependequiere aumentar la rapidez de cómo este distribuida la masa y de lacon que gira, ¿qué le es más rotación. Si se quiere aumentar la rapidez conconveniente, sin que nadie que gira, debe disminuir su momento demás que él intervenga? inercia; por ejemplo, que encogiendo el cuerpo para disminuir el radio de giro.Sobre un carrusel giratorio se encuentran dosestudiantes situados en los extremos del Al cambiar de posición se produce unacarrusel; cómo se podrían generar cambios en modificación del momento de inercia; pues seel movimiento del carrusel sin suprimir altera la distribución de las masas. Al estarobjetos. alejado hay mayor oposición a la rotación, esto es, hay un mayor momento de inercia debido a que se tiene masas alejadas del centro de rotación. Cuando se acerca al centro de rotación; el que rotaba más despacio (cuando las masas estaban distribuidas) aumenta su velocidad porque el momento de inercia disminuye (los cuerpos están más juntos.) 29
  30. 30. EVALUACIÓN AUTOFORMATIVA N° 5Realiza un cuento o una caricatura en el que expreses lo que aprendiste sobre MomentoAngular y Momento Inercia y cómo te sentiste realizando esta actividad. 30
  31. 31. ACTIVIDAD N°7: GUIA DE LABORATORIO DE CILINDROS RODANTES10Este laboratorio será realizado u observado en un video. Y permitirá la transferencia de losconocimientos construidos.Los estudiantes seleccionarán la forma de recolectar la información una vez hayan visualizado orealizado el experimento. Dicha información se podrá recolectar utilizando: Uve heurística Guía de orientación Guía de laboratorio Construcción por parte del estudiante de algún diseño donde se estructure la elaboración del laboratorio.A continuación se describirá el montaje, los materiales necesarios y algunas recomendacionespara aquellos estudiantes que no observaran el video.OPCIÓN 7.1. VOY A REALIZAR EL LABORATORIOMateriales: Dos cilindros de la misma masa. Un plano inclinado que puede ser reemplazado por una tabla con inclinación.Descripción¿Cómo son los cilindros que te proporcionan para la actividad?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________¿Son iguales o distintos sus momentos de inercia? ¿Por qué?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________10 Según el ciclo de Soussan este es el Momento de transferencia 31
  32. 32. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Dejar rodar los dos cilindros por el plano inclinado y describe lo que pasa.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________¿Cómo modificarías el momento de inercia de uno de los cilindros? ¿Qué tendrías que hacer?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Idéate una forma para modificarle el momento de inercia a uno de los cilindros. ¿Cuál tendrámayor momento de inercia? ¿Por qué?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Deja rodar los cilindros después de haber modificado su momento de inercia. ¿Qué sucedió?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Utilizando el instrumento (guía de laboratorio, uve de gowin, base de orientación, entre otros)para recolectar la información, describe lo que sucedió durante el experimento, cuando a) Los cilindros iniciales se dejan rodar por el plano inclinado (¿cuál llega primero al piso?) b) Los cilindros con distinto momento de inercia se dejan rodar por el plano inclinado. 32
  33. 33. OPCIÓN 7.2. VOY A VISUALIZAR EL EXPERIMENTO EN UN VIDEO.Observa el video que se encuentra en la página: http://www.youtube.com/watch?v=M6da-yra5NQ y utilizando el instrumento (guía de laboratorio, uve de gowin, base de orientación,entre otros) para recolectar la información, describe lo que sucedió durante el experimento.¿Cómo crees que son los momentos de inercia de cada uno de los cilindros que se visualizan enel video: iguales o distintos? ¿Por qué?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________¿Qué harías para cambiar o igualar los momentos de inercia de dos cuerpos?Para aumentar el momento de inercia de un cuerpodebo_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Para que dos cuerpos tengan igual momento de Inerciadebo_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________¿Qué pasará con dos cuerpos que tengan igual momento de inercia, cuando se dejan deslizar porun plano inclinado? ¿Cuál llegará primero al piso? ¿Por qué?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________OPCIONES PARA REGISTRAR LA INFORMACIÓN DEL LABORATORIO O DEL VIDEOA continuación te presentamos las opciones para registrar la información y los procedimientosque te permitan realizar el laboratorio. 33
  34. 34. LABORATORIO DE CILINDROS RODANTES 1. Antes de hacer el experimento o ver el video, aventúrate a decir cuál de los dos llegará primero al piso. Explica tu respuesta________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. ¿Cómo son los momentos de Inercia de los dos cilindros? ¿Cuál de los dos cilindros tiene mayor momento de inercia?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. ¿Qué harías para aumentarle el momento de inercia a uno de los cilindros?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 4. Deja que los cilindros rueden por el plano inclinado, partiendo del mismo lugar. ¿qué observas con respecto al movimiento de los cilindros cuando tienen distinto momento de inercia?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 5. ¿Cuál de los dos cilindros llegó primero al piso?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 6. ¿Creías que esto podría suceder sin haber visto el video, y sin haber realizado el experimento?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 34
  35. 35. UVE DE GOWIN11Esta guía seráPARTE TEORICA METODOLOGIA PREGUNTA CLAVE ¿Qué pregunta quiero responder cilindros? con relación a los cilindros?¿Qué dice la teoría sobre lo que Conclusiónpodría suceder? ¿Qué puedo afirmar? Conclusiones extraídas de los datos ¿Qué encontré?¿Qué conceptos permiten Registro de los Datosexplicar el fenómeno? ¿Qué voy a medir u observar? ¿Cómo voy a tomar los datos? Procedimiento Pasos seguidos para realizar la experiencia. ¿Cuál es montaje que debo realizar? ¿Qué experimento voy a realizar? ¿Qué materiales necesito? (Dibujo)11 Tomado y acondicionado de:http://ww2.educarchile.cl/eduteca/planificador/word/ins_eva/c2.doc 35
  36. 36. BASE DE ORIENTACIÓN12Analiza y argumente las repuestas a los siguientes interrogantes:1. ¿Qué voy a investigar o a responder con la realización del laboratorio?2. ¿Cuál o cuáles serán los objetivos de esta actividad experimental?3. ¿Qué quiero aprender?4. ¿Qué conceptos debo comprender y aplicar para poder realizar el laboratorio? ¿Cómo los he aprendido? ¿Por qué creo que son esos los contenidos?5. ¿Cuál será la pauta de trabajo? 5.1 ¿Cuál o cuáles serán las etapas de la actividad? 5.2 ¿Cómo voy a distribuir el tiempo? 5.3 ¿Qué recursos, materiales necesito y dispongo (indicar tipo, cantidad y capacidad según corresponda) para realizar la actividad?6. Elaboración de mi propio procedimiento experimental para realizar esta actividad7. ¿Qué variables debo considerar para la experiencia? ¿Por qué?8. ¿Qué conclusiones puedo obtener después de haber realizado el laboratorio?9. ¿Cuáles son mis logros? ¿Cómo me di cuenta de ellos?10. ¿Cuál fue mi compromiso con la actividad?11. ¿Han surgido preguntas cuáles y por qué?12 Tomado y acondicionado de:http://ww2.educarchile.cl/eduteca/planificador/word/ins_eva/c2.doc 36
  37. 37. EVALUACION AUTOFORMATIVA N° 6Evalúa los instrumentos metacognitivos de tus compañeros, llenando la siguiente guía:Nombre de quien entrego el informe (Uve de Gowin, Base de Orientación o informe delaboratorio):_________________________________________________________Nombre de quien evalúa: _____________________________________________ Valoración del trabajo Inadecu Bien A medias adamen Observaciones teCriteriosHa detallado la pregunta quese va a analizar en el trabajoHa descrito los materialesnecesarios a utilizar.Se describe el procedimiento arealizarHa descrito los resultados,conclusiones, hallazgos yjustificaciones utilizando losconceptos de Momento deInercia y Momento AngularAspectos a mejorar:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 37

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