Física y Química

Currículo de Física y Química

Competencia específica de la materia Física y Química 4: 

CE.FQ.4. Utilizar de forma crítica, eficiente y segura plataformas digitales y recursos variados, tanto para el trabajo individual como en equipo, para fomentar la creatividad, el desarrollo personal y el aprendizaje individual y social, mediante la consulta de información, la creación de materiales y la comunicación efectiva en los diferentes entornos de aprendizaje. 

Descripción 

Los recursos, tanto tradicionales como digitales, adquieren un papel crucial en el proceso de enseñanza y aprendizaje en general, y en la adquisición de competencias en particular, pues un recurso bien seleccionado facilita el desarrollo de procesos cognitivos de nivel superior y propicia la comprensión, la creatividad y el desarrollo personal y social del alumnado. La importancia de los recursos, no solo utilizados para la consulta de información, sino también para otros fines como la creación de materiales didácticos o la comunicación efectiva con otros miembros de su entorno de aprendizaje, dota al alumnado de herramientas para adaptarse a una sociedad que actualmente demanda personas integradas y comprometidas con su entorno. Es por este motivo por lo que esta competencia específica también pretende que el alumno o alumna maneje con soltura recursos y técnicas variadas de colaboración y cooperación, que analice su entorno y localice en él ciertas necesidades que le permitan idear, diseñar y fabricar productos que ofrezcan un valor para uno mismo y para los demás. 

POTENCIA: FUERZA vs VELOCIDAD 

La actividad propuesta tiene como objetivo comprender el concepto de potencia y su relación con la fuerza y la velocidad.

Habitualmente el alumno piensa que una máquina con mucha potencia es capaz de desarrollar mucha fuerza y se sorprende de que una máquina con menos potencia pueda desarrollar más fuerza. Se trata pues de ver la relación entre la potencia y las variables de las que ésta depende, cuales son la fuerza y la velocidad (Potencia = Fuerza * Velocidad). 

La potencia que desarrolla el motor del cochecito-robot será siempre la misma, así que el producto de la fuerza por la velocidad es constante. Al modificar la velocidad del coche con los distintos sistemas de transmisión conseguiremos que la fuerza que ejerce el motor cambie de manera inversamente proporcional a la velocidad. Con un sistema de transmisión normal dada la velocidad, podemos ejercer una fuerza. Con un sistema de transmisión reductor, disminuyendo la velocidad en un factor, aumentaremos la fuerza en el mismo factor. Con un sistema de transmisión multiplicador disminuiremos la fuerza en la misma proporción en la que aumentemos su velocidad.

La práctica consistirá en ver la relación entre la velocidad y la fuerza del cochecito-robot y la transmisión. Cuanto mayor sea la transmisión, mayor será la velocidad que el cochecito adquiere. Cuanto menor sea la transmisión, mayor será la fuerza que el cochecito puede ejercer.

Para ver la relación entre la transmisión y la velocidad lo que haríamos es programar la placa microbit para que el cochecito se desplace en línea recta y medir los tiempos que le cuesta recorrer una determinada distancia para las distintas transmisiones. Así veríamos que cuanto mayor es la transmisión, mayor es la velocidad que adquiere el coche. 

Para ver la relación entre la transmisión y la fuerza lo que haríamos es forzar al cochecito a subir un plano inclinado. Así veríamos que si para una determinada inclinación y con la transmisión alta el cochecito no puede ascender, reduciendo la transmisión el cochecito, aunque más lento, asciende, es decir, es capaz de desarrollar más fuerza.

POTENCIA: FUERZA vs VELOCIDAD

El proyecto consiste en elaborar todo lo necesario para efectuar la susodicha práctica.

Antes de poder realizar la práctica necesitaríamos disponer de todos los materiales y combinarlos adecuadamente. Para ello necesitamos de una labor de planificación de operaciones y de desarrollo de los materiales necesarios. Por ejemplo, en la práctica anterior no sólo necesitamos un cochecito-robot con una placa microbit, sino también unas ruedas reductoras que deberemos acoplar al robot. Así pues sería necesario una labor de diseño previa, pues los tamaños de las ruedas reductoras son distintos y por tanto hay que diseñar un acople al robot compatible con estas dimensiones.

Así pues antes de empezar a ejecutar la práctica necesitamos elaborar un proyecto que nos va a llevar tantas sesiones como la ejecución de la práctica misma.

Necesitaremos un cochecito-robot, su correspondiente placa microbit programada para que ejecute los movimientos necesarios y las ruedas de  transmisión con los distintos engranajes. Estos diferentes sistemas de transmisión del motor a las ruedas, que podríamos reducir a tres casos (normal, reductor y multiplicador), imitarían la caja de cambios de un coche.

Los diferentes sistemas de transmisión se conseguirían combinando engranajes con distinta cantidad de dientes.  El engranaje se conectaría al motor con una arandela y la rueda que desplaza al robot se conectaría en el engranaje adyacente. 

En todo caso la potencia del motor del robot sería siempre la misma y por lo tanto el producto de la velocidad que adquiriera el cochecito por la fuerza que desarrollara su motor sería un valor constante.