Mediciones con distintas magnitudes físicas

Preparaciones previas

A. Las unidades que nos rodean

• Organice al estudiantado en equipos de trabajo de 3 a 4 integrantes. Solicite a cada equipo una botella señalizada de 1 L y otra de 1 galón, y también uno o dos recipientes vacíos de productos líquidos de capacidades varias, que tengan la viñeta del fabricante.

B. Medición de magnitudes fundamentales

• Organice al estudiantado en equipos de trabajo de 3 a 4 integrantes. Solicite a cada equipo hilo de nailon (o cordel delgado), una pila de 1.5 V (nueva o usada) y cualquier objeto de poco peso. Prepare el multímetro para medir voltaje directo en la escala de 20 y enseñe a leer las escalas del termómetro, metro, cronómetro y multímetro.

En esta etapa se espera que el estudiantado mida un volumen desconocido, utilizando distintas unidades de medida. Esta etapa permite comprender que el mismo volumen de materia, sea el estado físico (sólido, líquido, gaseoso, plasma, etc.), temperatura, densidad o presión en que se encuentre, puede expresarse en más de una unidad de medida.

💡Indicaciones generales:

• Inicie la actividad preguntando a sus estudiantes sobre las unidades de la rapidez (la imagen de arriba) y del volumen (la imagen de abajo) del Site del Estudiante -Semana 1.

• Anímelos a que mencionen toda la medida, es decir, el número y la unidad.

A. Las unidades que nos rodean (Tiempo estimado: 75 min)

La actividad A consiste en aprender a realizar la medida directa del volumen (una magnitud derivada) de un recipiente, por medio del conteo de cuántas veces cabe este en los patrones de medida de 1 litro y 1 galón. Los objetos de estudio son los recipientes que se hayan llevado a la clase.

💡Indicaciones generales:

• Mencione al estudiantado que las unidades identifican lo que representa un número específico. Por ejemplo, el número 20 se puede usar para representar 20 litros (volumen), 20 gramos (masa), 20 °C (temperatura), 20 cm (longitud), 20 gatos (cantidad). Sin estas unidades adjuntas, ningún número tiene sentido.

• Mencione a sus estudiantes que del paso 4 al 6, el patrón n.° 1 de medida es la botella de 1 litro.

• En el paso 7, el patrón n.° 2 de medida es el recipiente de 1 galón.

• Oriéntelos sobre que algunas viñetas, para expresar la cantidad del producto del recipiente, traen unidades que no son SI.

• Anímelos a encontrar la correspondiente unidad SI.

• Indique que a las cantidades que no se pueden definir, ni medir empleando magnitudes más sencillas, se las llama cantidades básicas o magnitudes fundamentales.

• Enfatice que en el Sistema Internacional hay siete magnitudes fundamentales.

• Los símbolos de la tabla son los de las unidades, y no los símbolos de las magnitudes fundamentales.

Por medio del uso de diversos instrumentos calibrados se espera que sus estudiantes midan magnitudes fundamentales y magnitudes derivadas.

B. Medición de magnitudes fundamentales (Tiempo estimado: 75 min)

💡Indicaciones generales:

• En el recurso de Realidad Aumentada se muestra un multímetro, este nos permite realizar medidas directas de magnitudes fundamentales y magnitudes derivadas del Sistema Internacional.

• Explique a sus estudiantes que la multiplicación y la división de unidades fundamentales originan todas las unidades derivadas.

• No se recomienda poner al estudiantado a memorizar la tabla de algunas magnitudes derivadas como primera actividad. El uso frecuente de las magnitudes derivadas y de sus unidades, en contextos concretos, se lo facilitará.

• Revise las unidades de la escala del densímetro y luego consulte en Fundamento teórico, el título «Densímetro: tipos». Esto podría ayudarle a identificar el tipo de líquido que mide su densímetro; o consulte el manual de usuario del aparato.

• Oriente a sus estudiantes para utilizar el densímetro y realizar la medida directa de la densidad (magnitud derivada) de dos líquidos (agua y aceite), por separado.

• Se recomienda dejar al estudiantado expresar sus razonamientos con libertad. Puede escribir en la pizarra las ideas del grupo; y, por último, evaluar objetivamente todos los argumentos.

🟠 Posibles dificultades:

• Facilíteles en el paso 4 la expresión del valor promedio para tres medidas: Valor promedio = (Valor 1 + Valor 2 + Valor 3) ÷ 3.

• Explique cómo hallar el valor promedio en la calculadora.

• Indique el número de cifras significativas de las medidas, el cual coincide con el dato que da la etiqueta.

🟢 Tratamiento del error:

Si la pantalla del cronómetro tiene el formato 0’ 00’’ 00, esto significa: 0 minutos, 00 segundos y 00 centésimas de segundo. Ejemplo: dada una lectura 3’ 07’’ 58, se leerá: 3 minutos y 7.58 segundos. El error de la medida es 0.01 segundos, o sea, una centésima de segundo.

🔵 Criterios de evaluación: 

• Escribe correctamente las mediciones de la corriente eléctrica, la temperatura y el tiempo.

• Mide directamente la densidad (magnitud derivada) de algunos líquidos, en unidades del SI.

• (Actividad variante) Calcula la densidad (magnitud derivada), a partir de la masa y el volumen (magnitudes fundamentales).

• Reconoce una medida directa de una indirecta.

C. Medición de magnitudes derivadas (Tiempo estimado: 50 min)

💡Indicaciones generales:

• En caso de no disponer del densímetro, se sugiere hacer la variante, aunque la medida de la densidad se vuelva una medida indirecta, a partir de dos medidas directas: la masa (con una báscula) y el volumen (con dos probetas).

• Se recomienda dibujar en la pizarra la escala del densímetro, detallando la mínima división, los valores máximo y mínimo.

• Explíqueles cómo leer la escala del densímetro.

🟣 Variante:

Si no dispone de un densímetro, se sugiere medir con una balanza la masa de los líquidos (agua y aceite) en diferentes probetas graduadas, a volúmenes conocidos, por ejemplo, 10, 20, 30 ml, etc., y luego calcular la densidad de cada líquido.

🟢 Tratamiento del error: 

• Advierta al estudiantado de no cometer un error de paralaje mientras lee la escala del densímetro o de la probeta.

• Indíqueles las dos acciones que pueden reducir el error de paralaje cometido en la toma de medidas con la probeta y con el densímetro: 1) Ponerse en una visión más alineadamente posible con el menisco (la parte curva del líquido) y la escala del instrumento y 2) No acercar demasiado los ojos al menisco.

Se busca que el estudiantado concluya que las medidas directas son las que se obtienen a partir de un instrumento calibrado, y que pueden ser las magnitudes fundamentales o las magnitudes derivadas.

D. Muestra tus resultados (Tiempo estimado: 100 min)

💡Indicaciones generales:

• Motívelos a decir las dificultades encontradas en las actividades y cómo las resolvieron.

• Asegúrese de que escriban en forma correcta las medidas: el número, un espacio en blanco después y la unidad de medida (no termina con punto final a menos que sea el punto final de la oración y debe estar escrita correctamente).