Trabaja las fuerzas con LEGO Education WeDo 2.0 | #LessonPlans

Jugar nos activa para explorar, practicar y probar nuevas maneras de afrontar los diferentes retos que luego, en el mundo de fuera del juego, nos encontraremos. Así pues, os proponemos, como recurso educativo para el aula, una actividad para investigar los efectos de las fuerzas equilibradas y no equilibradas sobre el movimiento de un objeto. Los estudiantes pondrán en práctica habilidades tales como la resolución de problemas, el impulso de la creatividad, la empatía, la comunicación con los demás y el trabajo en equipo.

– Con esta actividad se trabaja: ciencia, ingeniería, STEM, programación y robótica educativa

– Curso: 1º-3º de Educación Primaria

– Duración de la actividad: + de 120min.

– Dificultad: intermedia

OBJETIVOS DE LA ACTIVIDAD:

Los estudiantes deberán:

  • Explorar qué son las fuerzas y como éstas hacen que los objetos se muevan.
  • Crear y programar un Pull-Robot para investigar los efectos de las fuerzas equilibradas y no equilibradas en el movimiento de un objeto.
  • Documentar y presentar los hallazgos sobre las fuerzas.

MATERIAL NECESARIO:

RECURSOS ADICIONALES:

HOJA DE TRABAJO DEL ESTUDIANTE:

PASO A PASO

  1. FASE DE EXPLORACIÓN (30-60min)

Ha pasado mucho tiempo desde que los humanos intentamos mover objetos grandes por primera vez. Desde las civilizaciones antiguas hasta la edad moderna, varias herramientas se han utilizado para empujar o tirar objetos.

Cuando no logras tirar de algo, es porque lo empujan en la dirección opuesta con la misma fuerza o una mayor. Cuando un objeto comienza a moverse, esto significa que la fuerza es mayor en la dirección del movimiento. En la Tierra, la fricción juega un papel muy importante. En una superficie con menos fricción, será más fácil tirar del mismo peso que si estuviera en una superficie rugosa.

Este tema sobre la fuerza y el movimiento fue explorado y explicado en detalle por Isaac Newton en el S.XVII. A día de hoy, seguimos experimentando diariamente las leyes de la física que él definió.

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 Preguntas de debate

  1. Indica varias maneras de hacer que un objeto se mueva.Para hacer que se mueva, tira de él, empújalo o, hablando en términos más generales, aplícale una fuerza.
  1. Explica en qué consiste la fricción. ¿Resulta más fácil tirar de un objeto sobre una superficie normal o sobre una superficie resbaladiza?

Esta pregunta hace referencia a la fricción. Resulta más fácil mover un objeto sobre una superficie resbaladiza que sobre una rugosa. En función de la masa del objeto en cuestión, puede resultar también más difícil mover el objeto sobre una superficie resbaladiza, ya que hay menos puntos de agarre para empujar o tirar.

  1. Predice lo que ocurrirá si la fuerza de tracción es mayor en una dirección que en la otra.

Esta respuesta deberá basarse en las predicciones iniciales de los estudiantes. Esto significa que, llegados a este punto, las respuestas de los estudiantes pueden ser incorrectas. Siguiendo la lección, los estudiantes deberán ser capaces de hablar del hecho de que el movimiento del objeto se produce en la dirección en la que se esté aplicando la fuerza de presión o tracción mayor.

  1. ¿Puedes deducir la relación que existe entre las fuerzas equilibradas y la capacidad que tienen los objetos para moverse?

Las fuerzas no equilibradas pueden provocar un cambio en el movimiento de un objeto (aceleración, ralentización, etc.).

  1. FASE DE CREACIÓN (45-60min)

2.1 Construye y programa un Pull-Robot.

Los estudiantes deben seguir las instrucciones de construcción del robot. Este tirará de algunos objetos colocados en su cesta. Este ejercicio puede realizarse sobre diferentes superficies como madera o alfombras. Aún así, es importante utilizar la misma superficie durante toda la actividad.

2.2 Construcción del robot.

El módulo de bamboleo utilizado en el proyecto utiliza un engranaje cónico. Este engranaje cónico cambia el eje de rotación, de vertical a horizontal, llevando el movimiento del motor a las ruedas. La canasta tiene algunos ladrillos deslizantes para reducir la fricción.

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Instrucciones de montaje de WeDo 2.0

Programa el robot para tirar: La tira de programación mostrará los números 3,2,1 antes de que el motor se encienda durante 2 segundos a potencia 10.

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Sugerencia: Antes de que los alumnos comiencen a investigar, pídeles que cambien de parámetros el programa para que lo entiendan por completo.

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Prueba el robot:

A través de esta actividad, los estudiantes deberán poder investigar sobre las fuerzas de atracción.

  1. Añade objetos pequeños en la cesta y luego objetos más pesados hasta que el dispositivo deje de moverse.

Los estudiantes pueden utilizar cualquier objeto mientras no sea demasiado pesado pues el objetivo de la actividad es alcanzar el equilibrio. En este punto, los estudiantes tienen fuerzas equilibradas frente a ellos. Se pueden utilizar flechas para remarcar la dirección de la fuerza.

También se pueden utilizar los neumáticos pequeños en la cesta. Aumentarán la fricción.

  1. Utilizando la misma cantidad de piezas, coloque los neumáticos grandes en el modelo y observe qué sucede.

Los estudiantes pondrán neumáticos al robot. Esto provocará que la fricción entre las ruedas y la superficie sea mayor en el lado del robot, aumentando la fuerza que tira en esa dirección. El sistema rápidamente se desequilibrará. Esta evidencia respalda la idea de que cuando la fuerza de atracción es mayor que las fuerzas que se oponen a ella, los objetos deberán moverse.

  1. Encuentra el objeto más pesado que puedas mover con tu modelo cuando esté equipado con los neumáticos. Este paso final dependerá de la fricción de la superficie en la que estén trabajando los estudiantes.

INVESTIGA MÁS (opcional)

El robot con el que los estudiantes están trabajando utiliza un mecanismo de engranaje cónico para cambiar la dirección de la rotación del motor. No aumenta en gran medida la fuerza del movimiento.

  1. Contruye un Pull-Robot diferente. Haz que los estudiantes exploren nuevos diseños. Que construyan su propio modelo, hagan las mismas pruebas que con el primer modelo de Pull-Robot y que comparen los hallazgos de las dos investigaciones.
  2. Sugerencia de colaboración: Que los propios estudiantes decidan cuál es el robot más fuerte de entre todos los construidos en el aula. Cuando todos los grupos hayan terminado las pruebas es interesante organizar un concurso entre los diferentes robots.
    1. Conecta los robots de dos equipos espalda con espalda con la cadena LEGO.
    2. Haz que los equipos coloquen cantidades iguales de peso y masa en la canasta antes del concurso.
    3. Pídeles que enciendan el motor a la señal de tal manera que se separen el uno del otro.
    4. ¿Cuál es el más fuerte?

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3. COMPARTIR LOS RESULTADOS (45min)

Completar la hoja de trabajo del estudiante

Los estudiantes pueden documentar su proyecto de varias maneras. Algunas sugerencias son:

  • Que hagan capturas de pantalla de sus resultados.
  • Que comparen las capturas de pantalla con imágenes de la vida real.
  • Que graben un vídeo de ellos mismos describiendo su proyecto.
  • Que recopilen los datos en tablas u hojas de cálculo y hagan gráficas de sus resultados.

Una vez hayan completado la hoja de trabajo, los estudiantes deben presentar los resultados que han obtenido en su investigación.

A la hora de presentar los estudiantes deben:

  • Utilizar palabras como fuerza equilibrada, fuerza no-equilibrada, empujar, tirar, fricción y peso.
  • Utilizar flechas para representar la fuerza.
  • Poner la explicación en contexto.
  • Analizar sus proyectos en términos de situaciones de la vida real en las que hayan observado fuerzas equilibradas y fuerzas no-equilibradas.
  • Debatir la conexión entre sus hallazgos y las situaciones particulares.
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