Movimiento Continuo, Unificador de Fenómenos
Movimiento Continuo, Unificador de Fenómenos
Categoría: Pandilla Juvenil (1ro. 2do. y 3ro. de nivel Secundaria)
Área de participación: Divulgación y enseñanza de la ciencia
Resumen
En la educación es complejo enseñar ciencias, pues en ocasiones no es posible alcanzar la visualización de los conceptos abstractos que el científico propone.
No olvidemos que nuestro deber es aportar no solo teoría sino una relación hombre-naturaleza que sea palpable para la divulgación de la ciencia.
La idea de este proyecto es demostrar que en un solo mecanismo se pueden incluir diferentes leyes y fenómenos físicos enlazados entre sí, pues en ocasiones el estudio de la ciencia debe ser tematizado, con lo cual surge la separación muy necesaria de leyes y fenómenos. Obviamente no podemos estudiar MRUA y Segunda Ley de Newton al mismo tiempo, pues en esencia aunque en ellos existe la aceleración la cinemática y la dinámica son conceptos diferentes. Haciendo con ello que el alumno perciba la realidad científica como un todo seccionado y por lo tanto difícil de unificar. Sabemos que la realidad es otra, la naturaleza esta unificada y cualquier variación del entorno repercute en los diferentes procesos que la naturaleza posee. Una forma de unificar los fenómenos y leyes físicas es usar el movimiento.
Pregunta de Investigación
¿Es posible estudiar el todo por separado y después unificarlo?Planteamiento del Problema
La difusión y enseñanza de la ciencia, siempre ha tenido como problema fundamental la separación de los elementos científicos, pues de no ser así la comprensión de los fenómenos naturales no podría ser posible.
Esta separación, por necesidad inevitable y muy necesaria, juega un papel importante en el estudio de los fenómenos físicos que se encuentran a nuestro alrededor.
La ciencia que aprendemos, por ende es seccionada, haciendo que el alumno se lleve una idea errónea de la ciencia; pues en realidad los fenómenos en la naturaleza se generan todos al mismo tiempo.
Antecedentes
Un motor eléctrico tiene la característica de efectuar un movimiento en el momento en que la electricidad pasa por sus campos, y también produce calor debido a la resistencia de sus bobinas. (Paul W 1995 206)
El movimiento oscilatorio consiste en que una partícula tenga un movimiento de ida y vuelta y así continuamente, permitiendo el transporte de energía y no de materia. De la cual surge el concepto de tornillo sin fin. (Paul W 1995:3)
La caída libre es un fenómeno físico en el cual los cuerpos al caer no se enfrentan a ningún obstáculo hasta topar con el suelo. Además la caída es un ejemplo claro del Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.
(Paul E. Tippens 2011: 121)
El plano inclinado es una máquina fundamental, con ella pueden moverse cuerpos los cuales son muy pesados en algunas ocasiones, y en ella se pueden hacer estudios de fuerza y aceleración, e inclusive de fricción. (Paul E. Tippens 2011: 255)
El movimiento circular está en todas partes desde una carrera de autos, hasta movimientos bacterianos. En general se dice que un cuerpo rota, cuando su eje de rotación queda dentro del cuerpo. (Jerry D. Wilson: 2000: 207)
El concepto de equilibrio permite visualizar que al aplicar fuerza en los cuerpos exista una paridad de fuerzas, permitiendo con esto el concepto de balanza. Pues la idea es equilibrar una fuerza llamada peso con otra. (Paul E Tippens 2011:68)
El magnetismo es un fenómeno natural en el cual las líneas de campo magnético que parte de un polo positivo y otro negativo generan una atracción o repulsión entre cuerpos e imanes, los cuerpos deben cumplir con propiedades ferromagnéticas para ser atraídos por un imán (Paul W 1995:196).
La energía es la capacidad que tienen los cuerpos de realizar un trabajo, entendiéndose por trabajo la aplicación de una fuerza para generar un movimiento y por lo tanto un desplazamiento. La energía mecánica es la suma de energía potencial y cinética. Debemos entender que la energía no se crea ni se destruye solo se transforma. La energía potencial es también llamada de posición, depende de la altura a la que se encuentre el cuerpo. La energía cinética o también llamada de movimiento depende de la velocidad del cuerpo (Jerry D. Wilson: 2000: 138,139,140)
La primera ley de Newton o de la inercia es la oposición al cambio de estado, es decir de MRU a reposo y de reposo a MRU. La medida de la inercia es la masa.
La segunda ley de Newton nos indica que la fuerza aplicada es directamente proporcional con la masa y la aceleración de un cuerpo.
La tercera ley de Newton o de la acción y la reacción nos permite observar que cuando un cuerpo aplica una fuerza, recibe otra con la misma intensidad pero de sentido contrario con la misma dirección.
Estas leyes son estudiadas por la dinámica. (Paul E Tippes 2011:69,70)
El movimiento continuo, es un mecanismo ideal, el cual nos permite mover un elemento de manera infinita.
Desde hace mucho tiempo se ha intentado construir estos mecanismos pero nadie lo ha logrado hasta ahora.
Los fallos de todos estos experimentos ha llegado a la conclusión de que el motor de movimiento continuo es irrealizable y contribuyó a formular uno de los principios básicos de la ciencia moderna: “La Ley de la Conservación de la Energía”.
Sin embargo el movimiento continuo no es posible por sí solo. Es por ello que se utilizan motores eléctricos para su correcto funcionamiento.
Objetivo
Analizar y entender que los conocimientos y fenómenos físicos que se estudian por separado en realidad no lo son.
Usar como herramienta unificadora de fenómenos el movimiento continuo.
Justificación
Es así que, por ejemplo, si hablamos de caída libre, el alumno separa en automático ese concepto del MRUA, pensando así en ellos como separados. Cuando en realidad la caída libre es un caso especial del MRUA.
Obviamente no podemos estudiar MRUA y Segunda Ley de Newton al mismo tiempo, pues en esencia aunque en ellos existe la aceleración, la cinemática y la dinámica son conceptos totalmente te diferentes.
Es por ello que surge la necesidad de que los maestros guíen a los alumnos por el camino unificador de la ciencia. Una manera de hacerlo es buscar por ambas partes fenómenos unificadores de conceptos, por ejemplo: el movimiento.
Hipótesis
La construcción de una máquina de movimiento continuo, permite unificar los fenómenos que se estudian por separado.
Método (materiales y procedimiento)
Materiales:
- Madera (balsa y triplay)
- Pegamento
- Correa
- Plástico
- Cuerda
- Hilo
- Imán
- Moto-reductor
- Cinta de aislar
- Clavos
PROCEDIMIENTO:
1 Planos.
2 Cortar madrea según las medidas
3 Ensamblar
4 Experimentación
5 Decorado
6 Presentación
Aquí podremos observar una breve historia visual de la construcción.
Fenómenos que se unifican:
El inicio del movimiento es generado por un motor eléctrico en el cual se aplica conversión de la energía de eléctrica a mecánica.
Después observamos que el motor hace girar y oscilar una cuerda mediante la cual un balín sube al ser transportado por el proceso anterior.
Posteriormente el balín experimenta una caída libre de 2.56cm hacia un plano inclinado. En esta parte podemos hablar de energía potencial y cinética, y ciento más estrictos podemos hablar de aceleración desde el punto de vista de la cinemática y la dinámica.
El fenómeno siguiente es el movimiento circular, en el cual podemos observar energía centrífuga.
El cuerpo cae hacia un brazo en forma de balanza permitiendo en un determinado momento el equilibrio de fuerzas para posteriormente subir a otro plano inclinado y pasar por otra etapa de movimiento circular.
La siguiente etapa en un primer instante nos permite observar la acción y la reacción que ejerce la banda sobre el balín, y así permanece hasta que aparece el fenómeno de atracción magnética entre un imán y el balín.
Después el balín pasa a otro plano inclinado en el cual se podría estudiar el MRUA.
La siguiente etapa es el inicio del proceso, obteniéndose con esto un movimiento continuo unificador de fenómenos físicos, observando así la enorme posibilidad de estudiar fenómenos por separado para después unificarlos construyendo este tipo de herramientas.
Galería Método
Resultados
- Unificar conceptos de energía y movimiento tanto en caída libre como en plano inclinado
- El movimiento infinito como tal no existe, pues mientras halla energía eléctrica para el motor existirá movimiento.
- Observar fenómenos como el equilibrio usando el concepto de balanza.
- La energía cinética y potencial son fácilmente observables en la sección de caída libre.
- Es muy fácil observar las transformaciones de la energía de manera sencilla como en el caso del tornillo sin fin.
- La construcción de esta herramienta deja enseñanza de diseño, pues muchos elementos que se usaron fueron adaptados e inclusive modificados.
Galería Resultados
Discusión
Este proyecto no cubre totalmente las necesidades, quizás en alguna parte del proyecto podrían colocarse elementos medidores de velocidad, distancia, fuerza, etc.
Debe buscarse la forma de agregar una parte donde péndulos o choques elásticos o inelásticos.
Como todo en la vida este proyecto puede ser mejorado, podrían anexársele mejoras que en estos momentos no se aprecian y que con la ayuda de los jueces pueden surgir.
Conclusiones
No solo es importante saber teoría, es necesario comprobar los resultados de una manera visual.
La realización de este proyecto permite acercar el conocimiento teórico al práctico, de una manera sencilla, aunque no lo sea. Con este proyecto se puede comprobar la importancia de unificar conocimientos después de haberlos separado.
Las enseñanzas que las personas podrían tener son infinitas, pues muchas personas que deseen construir este tipo proyectos se llevaran una grata propuesta al observar como su creatividad se pone en juego, pues en ocasiones la desesperanza no permite observar la posible solución aunque se tenga en frente
La divulgación de la ciencia necesita este tipo de retos tanto para profesores como alumnos, inclusive para personas ajenas a este proceso, que la visualización de los diferentes fenómenos está en cualquier parte.
El concepto de energía y sus transformaciones son fácilmente comprensibles ya que un movimiento infinito no existe sin la electricidad que provoca el movimiento de un motor.
Se puede pensar que el objetivo de este proyecto fue alcanzado, ya que la unificación de fenómenos es muy clara.
También se puede aclarar que para un estudio claro y preciso de los fenómenos físicos es necesario separar la naturaleza, pues unificado no sabríamos cuando un fenómeno empieza o termina
Bibliografía
Nava, H., Pezet. F., Hernández. I. (2001). El Sistema Internacional de Unidades (SI). México: CENAM.
Tippens, Paul E (2011). Física Conceptos y Aplicaciones México DF Mcgraw Hill.
Wilson, Jerry D (2000). Física, México DF, Prentice Hall
Pérez Montiel, Héctor (2005). Física General, México D.F, Publicaciones Cultural.
Movimiento Continuo, Unificador de Fenómenos
Movimiento Continuo, Unificador de Fenómenos
Summary
Research Question
Problem approach
Background
Objective
Justification
Hypothesis
Method (materials and procedure)
Method Gallery
Results
Results Gallery
Discussion
Conclusions
Bibliography
