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Contenido:
Sistema Internacional de Unidades
Indicadores de logro:
1.3. Realiza cálculos de magnitudes derivadas, a partir de fundamentales.
1.4. Escribe correctamente las expresiones y simbologías según el SI y el Reglamento Técnico Salvadoreño (RTS) de metrología.
Preparaciones previas
A. Calculemos el volumen
Organice equipos de trabajo de 3 a 4 integrantes, solicíteles un dado, una caja de zapatos y una regla en cm. Solicite una calculadora por equipo de trabajo.
B. Cálculo de la rapidez
A los equipos de trabajo, de 3 a 4 integrantes, solicíteles un carrito o una chibola (canica), cinta métrica o cinta de coser y cinta adhesiva. Facilite cualquier dispositivo que traiga incorporado un cronómetro.
C. Cálculo de la densidad
A los equipos de trabajo, de 3 a 4 integrantes, solicíteles una canica. Facilíteles una balanza y probetas o vaso de precipitado de 100 ml.
D. Cálculo de la aceleración de la gravedad
A los equipos de trabajo, de 3 a 4 integrantes, solicíteles una chibola, una moneda de $0.10, una cinta métrica o cinta de coser. Facilite cualquier dispositivo que traiga incorporado un cronómetro.
Notas docentes. Registre sus aportes al material educativo, según su experiencia con la implementación en el aula.
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Esta etapa busca que el estudiantado inicie la medición del volumen de un objeto sólido con forma regular (paralelepípedo), a partir de la medición directa de sus aristas. En este contexto, estas longitudes toman los nombres de ancho, largo y altura, las cuales son las dimensiones habituales que se conocen en la vida cotidiana.
A. Calculemos el volumen (Tiempo estimado: 40 min)
💡Indicaciones generales:
Indique a sus estudiantes que la magnitud a medir es el volumen. El volumen viene de la multiplicación de tres longitudes. Por esa razón, todo volumen tiene unidades SI de centímetros cúbicos, metros cúbicos, etc.
Indique a sus estudiantes que toda medida está formada por un número, un espacio y la unidad coherente a la magnitud física. El espacio que se deja representa una multiplicación.
🟣 Variante:
Puede medir otro objeto del entorno con forma geométrica similar a la de un dado.
🟢 Tratamientos del error:
Cuide que el estudiantado exprese sus mediciones de cm con dos decimales, y las mediciones de mm con un decimal. Esto aplica si el instrumento que usan tiene la división mínima de 1 mm en su escala.
Indique que el error sistemático lo puede reducir si comienza a medir la longitud a partir del 0 de la escala, y no desde el final de la regla.
🟠 Posible dificultad:
Es posible que sus estudiantes no estén familiarizados con la fórmula del volumen. Indique el origen del número 3 de cm3: viene de multiplicar cm1 x cm1 x cm1, los números 1 se suman, 1 + 1 + 1 = 3; por eso el resultado es cm3. El número 1 en cm1 o en cualquier unidad (s1, kg1, etc.) no se acostumbra a escribir.
🔵 Criterios de evaluación:
Calcula el volumen (magnitud derivada), a partir de la medida de la longitud (magnitud fundamental).
Escribe correctamente las unidades SI del valor del volumen.
A partir de dos mediciones de magnitudes físicas fundamentales se espera que el estudiantado calcule una magnitud derivada. Las dos magnitudes fundamentales para el SI que medirá son la longitud y el tiempo. El cociente longitud entre tiempo da origen a la rapidez.
B. Cálculo de la rapidez (Tiempo estimado: 50 min)
💡Indicaciones generales:
Con el recurso de Realidad Aumentada puede ilustrar de una forma amena el cálculo de la rapidez de una persona, dividiendo la distancia recorrida entre el tiempo que tarda en recorrerla.
Indique a sus estudiantes que la magnitud fundamental de la longitud en este contexto se llama distancia recorrida.
Oriente a sus estudiantes a leer y utilizar correctamente el cronómetro.
Indíqueles que deben expresar la distancia en cm y el tiempo en segundos.
🟣 Variante:
Puede usar una trayectoria circular. En este caso, la distancia es el perímetro, d = 2πR, donde R es el radio de la circunferencia que debe medirse. La rapidez queda v = 2πR/t, donde t es el tiempo que tarda en completar una vuelta.
🟢 Tratamiento del error:
El valor de la rapidez no puede quedar con más cifras significativas (c.s.) que las que posean la distancia (d) y el tiempo (t). Por ejemplo, en las medidas 176.00 cm y 6.42 s, el valor de la distancia presenta cinco c.s. y el del tiempo, tres c.s.
🔵 Criterios de evaluación:
Escribe correctamente las unidades del valor de la rapidez en cm/s.
Calcula la rapidez, a partir de las mediciones de la longitud y el tiempo.
C. Cálculo de la densidad (Tiempo estimado: 50 min)
💡Indicaciones generales:
Oriente a sus estudiantes para que realicen los pasos, de acuerdo con el orden sugerido.
Verifique que la balanza se encuentra calibrada.
Explique que la densidad del objeto se obtiene dividiendo la masa entre el volumen.
Explique a sus estudiantes que la densidad es una propiedad que tiene la materia en cualquiera de los nueve estados físicos (líquido, sólido, gaseoso, plasma, condensado de Bose-Einstein, superconductor, superfluido, materia degenerada y el plasma de quark-gluones).
🟣 Variante:
Puede utilizar una canica en lugar del bloque cilíndrico.
🟠 Posible dificultad:
Cuide que el estudiantado haga correctamente la operación de la división en la calculadora.
🟢 Tratamientos del error:
Revise la división mínima de la escala de la probeta. Si es 1 ml, el volumen más pequeño que puede medirse con ella es 0.5 ml (porque 1 ml ÷ 2 = 0.5 ml).
Si este es el caso, exprese con un decimal la medida del volumen. Por ejemplo: 83.0 ml, 21.3 ml, etc.
Identifique en la balanza la escala con menor rango. Algunas balanzas pueden ser de 10 gramos. Lea el tamaño de la mínima división, por ejemplo, 0.2 g. Para esta balanza, la masa más pequeña que podría medir es: 0.1 g (0.2 g ÷ 2).
Verifique cuál de las dos medidas tiene la menor cantidad de cifras significativas, si la masa o el volumen.
🔵 Criterios de evaluación:
Calcula la densidad (magnitud derivada), a partir de las medidas de las magnitudes fundamentales masa y volumen.
Escribe correctamente las unidades SI del valor de la densidad.
Calcula la aceleración, a partir de las medidas de la longitud y el tiempo.
Escribe correctamente las unidades SI del valor de la aceleración: m/s2, o bien usando un prefijo, cm/s2.
D. Cálculo de la aceleración de la gravedad (Tiempo estimado: 100 min)
💡Indicaciones generales:
Pida al estudiantado hacer uso de la calculadora para encontrar el valor de la aceleración, g.
Explique a sus estudiantes que otra manera de escribir la fórmula de la aceleración es: g = (2 x h)/(t x t)
Auxilie a sus estudiantes para el montaje del experimento.
Indíqueles que es importante que inicien el conteo del tiempo con el cronómetro marcando 00:00.00
Explique a sus estudiantes que el valor de la aceleración de la gravedad terrestre se obtiene midiendo la altura (es una longitud) desde donde se suelta la moneda, y el tiempo que esta tarda en caer al suelo.
🟢 Tratamientos del error:
Si las escalas de la cinta métrica y la cinta de coser tienen la división mínima de 1 mm, esto significa que los valores de la longitud, en mm, deben expresarse con un decimal. Por ejemplo, 36.0 mm; y en cm, esta misma medida quedará como 3.60 cm (siempre con tres cifras significativas). En la Semana 4 se abordarán los métodos de conversión de unidades.
En la lectura del cronómetro (paso 7), si presenta el formato 00:00.00 (es decir, 00 min y 00.00 s), significa que la división mínima de tiempo es 0.01 s. Por tanto, los segundos deben expresarse con dos decimales. Por ejemplo, 2.80 s.
Verifique cuál de las dos medidas tiene la menor cantidad de cifras significativas, si la altura o el tiempo.
Los valores de la densidad y de la aceleración no deben expresarse con más cifras significativas (c.s.) que los valores constitutivos de sus fórmulas.
En esta etapa, se espera que el estudiantado describa detalladamente, por medio de los nuevos términos científicos, el procedimiento para obtener las medidas indirectas de las magnitudes derivadas, calculadas en unidades SI. Además, que comparta los resultados con el resto de la clase explicando las dificultades encontradas.
💡Indicaciones generales:
Puede realizar un resumen de todos los términos abordados en la lección.
Motive a sus estudiantes a que mencionen las dificultades encontradas y cómo las lograron resolver.
E. Muestra tus resultados (Tiempo estimado: 60 min)
🔵 Criterios de evaluación:
Comunica de manera ordenada los procedimientos realizados.
Expresa las mediciones directas e indirectas con nomenclatura científica.
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