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La Física de los Parques de Atracciones

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by

Pablo Solano

on 19 March 2014

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Transcript of La Física de los Parques de Atracciones

La Física de los Parques de Atracciones
Unidad Didáctica para 4º de ESO
Pablo Solano de la Rosa
Índice
Contextualización
Objetivos
Contenidos
¿Por qué Parques de Atracciones?
Secuencia de Actividades
Competencias Básicas
Atención a la diversidad
Evaluación
Evaluación
Objetivos didácticos
Definir el concepto de energía y conocer sus manifestaciones.
Distinguir el concepto físico de trabajo del coloquial.
Resolver cuestiones relacionadas con el trabajo, y calcular su valor en casos particulares.
Definir la energía mecánica y conocer sus factores.
Comprender y saber aplicar la Ley de Conservación de la Energía Mecánica.
Valorar la importancia de los recursos energéticos a través del conocimiento sobre su obtención.
Distinguir el calor como forma de transferencia de energía, y diferenciarla del trabajo.
Conocer los mecanismos de transferencia de calor.
¿Por qué parques de atracciones?
Los parques de atracciones son un lugar atractivo para los alumnos.
Las atracciones funcionan mediante física básica.
De esta manera, se pretende:
Facilitar el aprendizaje de ciertos conceptos de mayor dificultad.
Mejorar el aprendizaje significativo.
Motivar el interés por la ciencia.
Muchas gracias
No hay que empezar siempre por la noción primera de las cosas que se estudian, sino por aquello que puede facilitar el aprendizaje.
- Aristóteles.

Evaluación
El alumno comprende el concepto de energía y conoce sus distintas manifestaciones. (Ca)
Distingue los conceptos de trabajo y calor como formas de transferencia de la energía, y conoce las diferencias entre ambos. (Ce, Cf)
Distingue situaciones cotidianas en la que están presentes distintos tipos de transferencia de energía. (Ca, Cf, Pa, Aa, Ab)
Conoce y diferencia los métodos de transferencia del calor. (Cf)
Resuelve cuestiones cualitativas y cuantitativas relacionadas con el trabajo, y sabe calcular su valor en casos particulares. (Pc)
Sabe lo que es la energía mecánica y sus factores. (Cc)
Comprende la amplitud y sabe aplicar la Ley de Conservación de la Energía Mecánica. (Cc, Cd, Pb, Aa, Ab)
Valora la importancia de los recursos energéticos a través del conocimiento sobre su obtención. (Cb, Pd)
Se expresa correctamente y sin faltas de ortografía. (Pe, Ac)
Criterios de evaluación
Desarrollo de Competencias Básicas
A través de las actividades, se trabajan todas las CCBB.
Científica
Matemática
Aprender a
aprender
Social y ciudadana
Cultural y artística
Tratamiento de la información y digital
Lingüística
Autonomía e
iniciativa personal
Diseño de actividades y programaciones didácticas en Física y Química.
Máster Universitario en Profesorado en Secundaria, Formación Profesional y Enseñanza de Idiomas.
Contextualización
Esta unidad es para 4º de Educación Secundaria Obligatoria.
La unidad se centra en el bloque de Energía y Transferencias de energía.
Los contenidos, dentro del RD 1631/2006, figuran en la asignatura de Física y Química de 4º de ESO.
Bloque 3: Profundización en el estudio de los cambios.
Bloque 2: Las fuerzas y los movimientos.
La ORDEN de 10 de agosto de 2007 añade:
Diversidad de las fuentes de energía
Contenidos
Dificultades de aprendizaje
No se tienen en cuenta las ideas previas del alumnado.

No se tratan las transferencias de energía y su degradación.

No tratan la Conservación de la Energía como una ley de toda la física sino como algo de la mecánica.
Conceptuales
Concepto de energía y tipos de energía.
Fuentes de energía
Energía mecánica. Componentes de la energía mecánica.
Principio de Conservación de la Energía Mecánica.
Transferencias de energía. Calor y trabajo.
Métodos de propagación del calor.
Procedimentales
Identificación de situaciones de la vida cotidiana en la que tengan lugar transferencias de energía.
Comprobación del principio de conservación de la energía mediante actividades sencillas relacionadas con atracciones.
Realización de ejercicios cuantitativos y cualitativos sobre transferencias de energía: calor y trabajo.
Investigación sobre fuentes de energía y explicación en clase.
Expresión oral y escrita correcta, sin errores ortográficos ni gramaticales.

Actitudinales
Reconocimiento de que la energía siempre está presente en nuestra vida y en las actividades que realizamos
Valoración de la importancia del Principio de Conservación de la Energía, y de sus aplicaciones en la vida diaria.
Concienciación de la importancia de utilizar un lenguaje preciso y no caer en el abuso del lenguaje con ciertos términos como calor, trabajo, etc.
Relación con otros años:
Ciencias de la Naturaleza (2º de Educación Secundaria Obligatoria)
Bloque 2: Materia y energía
Bloque 3: Transferencia de energía
Física y Química (1º de Bachillerato)
Bloque 4: La energía y su transferencia: trabajo y calor
Física (2º de Bachillerato)
Bloque 2: Interacción gravitatoria
Bloque 5: Interacción electromagnética
Instrumentos de calificación:
Sesión 1
Fase de inicio
Act 0: Ideas Previas
Act 1: Debate
Act 3: Actividad
para casa
Act 2:
Explicación con lectura
Explicación
de la metodología
Explicación de la metodología
En primer lugar se explicará la metodología de la unidad:
Sesiones.
Excursión + tarea -> Isla Mágica
Tareas a realizar.
Calificación.

Se reparte y explica el diccionario del alumno.
Ideas previas
Cuestionario con preguntas sobre atracciones.
Contenidos de dinámica y energía.
Debate
Explicación teórica
Explicación teórica sobre el concepto de energía y lectura de un texto sobre sus tipos.

Contenidos:
Energía.
Tipos de energía.
Actividad para casa:
Situaciones de la vida cotidiana
Buscar situaciones del día a día donde estén presente la energía.
Decir que tipo de energía está asociada y por qué.
Contribución a las CCBB
Competencia científica
(CC): Conceptos nuevos.
Localizar y obtener información.
Otras competencias
Aprender a aprender.
Lingüística.
Tratamiento de la información.
Autonomía e iniciativa personal.
Contribución a las CCBB
Competencia científica
Aplicar nociones, conceptos, etc. previamente aprendidos.
Identificar el conocimiento necesario para responder.
Otras competencias
Aprender a aprender.
Lingüística.
¿Por qué en las montañas rusas más altas se alcanza una mayor velocidad?


Qué atracción alcanzará una mayor velocidad para una misma altura, ¿una en la que vayas montado en un carro sobre un raíl metálico o una en la que vayas en una barca sobre el agua? ¿Por qué?
Debate sobre las preguntas del cuestionario.
No se da la respuesta correcta.
Se irá volviendo a él en las explicaciones durante toda la unidad.
Contribución a las CCBB
Competencia científica
Analizar resultados.
Argumentar racionalmente.
Otras competencias
Aprender a aprender.
Lingüística.
Social y ciudadana.
Contribución a las CCBB
Competencia científica
(CC): Conceptos nuevos.
Localizar y obtener información.
Otras competencias
Aprender a aprender.
Lingüística.
Tratamiento de la información.
Contribución a las CCBB
Competencia científica
Identificar el conocimiento necesario para responder.
Aplicar nociones, conceptos, etc. previamente aprendidos.
Realizar observaciones.
Percibir adecuadamente el espacio físico...
Localizar y obtener información.
Otras competencias
Aprender a aprender.
Lingüística.
Tratamiento de la información.
Social y ciudadana.
Tarea Puzzle
Se divide a la clase en N grupos de N miembros.
Se manda a cada grupo un pequeño trabajo que deberán hacer entre todos.
Fuentes de energía.
Tras un tiempo, se divide a la clase en grupos de N personas, con una persona de cada grupo.
La sesión 7 será utilizada para este fin.
Los miembros de cada grupo deben explicar al resto su fuente de energía. Además, se entrega una copia del trabajo al profesor.
Tras la explicación de todos los grupos, los alumnos rellenan un pequeño cuestionario de V/F sobre el tema, contestándolo con la información de las exposiciones. Además, se incluye una pregunta del tipo:
"¿Qué grupo te ha gustado más? ¿Por qué?"
La calificación de esta tarea se elabora con:
Cuestionarios
Trabajos
Opinión de los compañeros sobre las exposiciones de los demás
Sesión 2
Fase de desarrollo
Act 1: Corrección
actividad para casa
Act 2: Explicación
Act 3: Resolución de
cuestiones y problemas.
Corrección de la actividad para casa
Se completará una lista entre las actividades de varios alumnos.
De esta manera, se ampliarán los ejemplos de la vida diaria encontrados por cada uno.

Contenidos:
Tipos de energía.
Explicación teórica
Explicación teórica del profesor sobre la energía mecánica.
Esta se realizará mediante ejemplos de situaciones usuales, y realizando preguntas al alumnado, de manera que ellos sean los que razonan y van contestándose entre sí.

Contenidos:
Energía potencial gravitatoria.
Energía cinética.
Energía mecánica.
Resolución de cuestiones
Para afianzar el conocimiento explicado, se proponen cuestiones de reconocer factores que influyen en los tipos de energía, así como de cálculo.
Contribución a las CCBB
Competencia científica
Identificar el conocimiento necesario para responder.
Aplicar nociones, conceptos, etc. previamente aprendidos.
Argumentar racionalmente.
Analizar sistemas complejos.
Realizar observaciones.
Percibir adecuadamente el espacio físico...
Otras competencias
Aprender a aprender.
Lingüística.
Social y ciudadana.
Contribución a las CCBB
Competencia científica
(CC): Conceptos nuevos.
Localizar y obtener información.
Otras competencias
Aprender a aprender.
Contribución a las CCBB
Competencia científica
Aplicar nociones, conceptos, etc. previamente aprendidos.
Analizar y representar información.
Argumentar racionalmente.
Identificar el conocimiento necesario para responder.
Obtener conclusiones.
Otras competencias
Aprender a aprender.
Lingüística.
Matemática.
Sesión 3
Fase de desarrollo
Act 1: Repaso de la
sesión anterior
Act 2: Explicación
con vídeo
Act 3: Ejercicios de práctica
Corrección de la actividad para casa
Preguntas sobre la sesión anterior como repaso.

Contenidos:
Energía mecánica.
Explicación teórica
Explicación teórica del profesor sobre la Ley de Conservación de la Energía.
Se acompañará de un vídeo sobre el funcionamiento de las montañas rusas debido a este fenómeno.

Contenidos:
Ley de Conservación de la Energía.
Degradación de la energía.
Resolución de ejercicios
Ejercicios de práctica sobre la Conservación de la Energía
Temática centrada en el contexto.

Contenidos:
Ley de Conservación de la Energía Mecánica.
Degradación de la energía.
Contribución a las CCBB
Competencia científica
Identificar el conocimiento necesario para responder.
Aplicar nociones, conceptos, etc. previamente aprendidos.
Argumentar racionalmente.
Otras competencias
Aprender a aprender.
Lingüística.
Contribución a las CCBB
Competencia científica
(CC): Conceptos nuevos.
Localizar y obtener información.
Otras competencias
Aprender a aprender.
Tratamiento de la información.
Contribución a las CCBB
Competencia científica
Aplicar nociones, conceptos, etc. previamente aprendidos.
Analizar y representar información.
Argumentar racionalmente.
Identificar el conocimiento necesario para responder.
Obtener conclusiones.
Otras competencias
Aprender a aprender.
Lingüística.
Matemática.
Sesión 4
Fase de desarrollo
Sesión 5
Fase de síntesis
Sesión 6
Fase de síntesis
Sesión 7
Fase de síntesis
Sesión 8
Evaluación
Explicación
teórica
Ejercicios
Explicación teórica
con vídeo
Ejercicios
Explicación teórica
Explicación teórica.
Transferencias de energía: Trabajo

Contenidos:
Trabajo
Potencia
Ejercicio: Trabajo y potencia
Se realiza un ejercicio de práctica en clase, para repasar el concepto de manera aplicada.
Explicación con vídeo
Esta explicación consta de 3 etapas:
Ejercicio: Calor
Se realiza un ejercicio práctico, para reforzar el concepto de calor y sus transferencias de forma aplicada.
Contribución a las CCBB
Competencia científica
(CC): Conceptos nuevos.
Localizar y obtener información.
Otras competencias
Aprender a aprender.
Contribución a las CCBB
Competencia científica
Aplicar nociones, conceptos, etc. previamente aprendidos.
Analizar y representar información.
Argumentar racionalmente.
Identificar el conocimiento necesario para responder.
Obtener conclusiones.
Otras competencias
Aprender a aprender.
Lingüística.
Matemática.
Contribución a las CCBB
Competencia científica
Aplicar nociones, conceptos, etc. previamente aprendidos.
Analizar y representar información.
Argumentar racionalmente.
Identificar el conocimiento necesario para responder.
Obtener conclusiones.
Otras competencias
Aprender a aprender.
Lingüística.
Matemática.
Explicación del concepto de calor.
Introducción teórica y vídeo
Explicación de la ecuación de obtención del calor.
Explicación de las formas de transferencia del calor.

Contenidos:
Calor.
Formas de transferencia del calor.
Contribución a las CCBB
Competencia científica
(CC): Conceptos nuevos.
Localizar y obtener información.
Otras competencias
Aprender a aprender.
Tratamiento de la información.
Durante esta sesión, se realizarán ejercicios de repaso.
Problemas.
Rellenar un mapa conceptual de la unidad.
Contribución a las CCBB
Competencia científica
Aplicar nociones, conceptos, etc. previamente aprendidos.
Analizar y representar información.
Argumentar racionalmente.
Identificar el conocimiento necesario para responder.
Obtener conclusiones.
Otras competencias
Aprender a aprender.
Lingüística.
Matemática.
Tratamiento de la información.
¡Nos vamos de excursión! Planning
Durante esta sesión tendrá lugar la realización del examen de evaluación.
Contribución a las CCBB
Competencia científica
Aplicar nociones, conceptos, etc. previamente aprendidos.
Analizar y representar información.
Argumentar racionalmente.
Identificar el conocimiento necesario para responder.
Obtener conclusiones.
Otras competencias
Aprender a aprender.
Lingüística.
Matemática.
Tratamiento de la información.
Contribución a las CCBB
Otras competencias
Casa de la Ciencia:
Social y ciudadana.
Aprender a aprender.
Tratamiento de la información.

Isla Mágica
Aprender a aprender.
Lingüística.
Matemática.
8:00 - Salida del centro educativo.
10:15 - Llegada a Sevilla
10:15 - 12:30 - Visita a la Casa de la Ciencia, un centro de divulgación del CSIC.
13:00 - Llegada a Isla Mágica, y reparto de la tarea a completar.
13:00 - 20:00 - Disfrute del día en Isla Mágica.
20:00 - Vuelta a Málaga. Llegada sobre las 22:00
• Que alguno o varios del grupo se monten en la Anaconda. Al bajar, contestad a la siguiente pregunta: ¿En cuál de los tres descensos alcanza la barca mayor velocidad? ¿Por qué?


• La atracción de El Desafío tiene una caída de 55 m. ¿Qué velocidad máxima se debería tener en el momento de frenar? La velocidad máxima alcanzada por la atracción es de 14 m/s. ¿A qué se debe esa diferencia entre la velocidad teórica y la real?
Cuestionario de ejemplo
Durante esta sesión, tendrá lugar la actividad del puzzle.
Entrega del trabajo y división por grupos.
Exposición por grupos: 6-8 minutos.
Cuestionario sobre las fuentes de energía.
Contribución a las CCBB
Tarea Puzzle
Se trabajan numerosos aspectos de la Competencia Científica, así como otras muchas de las CCBB:
Trabajo +Exposición
Cuestionario
Competencia científica
Analizar sistemas complejos.
Analizar y representar información.
Argumentar racionalmente.
Diferenciar el conocimiento científico de otras formas.
Discutir y analizar el interés de situaciones concretas.
Localizar y obtener información.
Percibir adecuadamente el espacio físico...
Valorar el conocimiento científico...
(ACI) Demostrar espíritu crítico en la observación de la realidad...
(ACI) Evitar caer en actitudes simplistas...
(ASC) Tomar decisiones sobre el mundo físico.
(ASC) Adquirir hábitos de consumo racional
(ASA) Tomar conciencia sobre la influencia humana...
(CTS) Conocimiento de las implicaciones humanas...
(CC) Nuevos conceptos.
Otras competencias
Aprender a aprender.
Lingüística.
Matemática.
Tratamiento de la información.
Artística y cultural.
Social y ciudadana.
Autonomía e iniciativa personal.
Competencia científica
Aplicar nociones, conceptos, etc. previamente aprendidos.
Argumentar racionalmente.
Discutir y analizar el interés de situaciones concretas.
Identificar el conocimiento necesario para responder.
Obtener conclusiones.
Otras competencias
Lingüística.
Aprender a aprender.
Tratamiento de la información.
Social y ciudadana.
Matemática
Lingüística.
Aprender a aprender.
Tratamiento de la información.
Artística y cultural.
Social y ciudadana.
Autonomía e iniciativa personal.
¡SON TODAS!
Atención a la Diversidad
Actividades de refuerzo y ampliación
Refuerzo
Destinadas a reforzar los conceptos
Ampliación
Dos tipos, según se desee.
Un avión está en la pista dispuesto a despegar. Se eleva y alcanza una determinada velocidad. La transformación energética realizada ha sido:
a) Energía potencial → Energía cinética.
b) Energía química → Energía cinética.
c) Energía química → Energía cinética + Energía potencial gravitatoria.
d) Energía calorífica → Energía cinética
Problemas de dificultad más elevada.



Diseño de una montaña rusa
Se lanza un cuerpo de 2 kg por un plano horizontal en el que el coeficiente de rozamiento vale 0,2. Si la velocidad inicial es de 4 m/s, calcula el trabajo total realizado por la fuerza de rozamiento hasta pararse.
Utilizando la Ley de Conservación de la Energía, y los conocimientos de Cinemática y Dinámica (MRUA, Movimiento Circular, Rozamiento, etc.), diseña una montaña rusa (sin tener en cuenta los materiales necesarios para resistir el peso, etc. solo el recorrido) y calcula la velocidad y la aceleración que habrá en cada tramo (mínimo 3 elementos: caídas, loopings, giros, etc.)
Competencia científica
Casa de la Ciencia:
(CC): Conceptos nuevos.
Realizar observaciones.

Isla Mágica:
Aplicar nociones, conceptos, etc. previamente aprendidos.
Analizar y representar información.
Argumentar racionalmente.
Identificar el conocimiento necesario para responder.
Obtener conclusiones.
Realizar observaciones.
(SCI): Modo en que la ciencia genera su conocimiento.
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