Proyecto - Tiro parabólico

PROYECTO DOCENTE
TÍTULO: Tiro
parabólico
ETAPA EDUCATIVA: Bachillerato
CURSO: 1º
ASIGNATURA: Física y Química
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Resumen de la actividad.
Se trata de un recurso útil para visualizar el tiro parabólico, uno de los tipos de
movimiento que estudian en física de bachillerato.
Permite comprender los conceptos de velocidad horizontal y vertical, sus
correspondientes aceleraciones y la trayectoria seguida por el móvil.
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Introducción.
La actividad consiste en establecer unos ejes de coordenadas cartesianas y
comenzar una interacción con el usuario para fijar los valores de velocidad
inicial y ángulo de lanzamiento.
A partir de ahí, el programa realizará los cálculos necesarios para establecer la
trayectoria y mostrará los resultados en la pantalla.
Ya existen otros recursos similares, en su mayoría realizados con Java, que
cumplen un objetivo similar (applets of physlets), aunque en este caso
utilizaremos Scratch para llevar a cabo la programación.
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Contexto docente.
Se aplicará en la asignatura de Física y Química de 1º de bachillerato, en el
bloque de contenidos correspondiente a la cinemática.
Los alumnos poseen los conocimientos básicos para realizar los cálculos y los
conocimientos previos sobre las leyes físicas básicas del movimiento, así como
las distintas magnitudes y unidades que intervienen en el proceso.
Esta aplicación se puede usar tanto para afianzar los conocimientos adquiridos
por los alumnos como para apoyar las clases teóricas del profesor con el uso
del ordenador.
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Objetivos docentes.
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Identificar las diferencias y similitudes que existen entre los
movimientos: rectilíneo uniforme y uniformemente acelerado.
Aplicar las ecuaciones generales de movimiento uniformemente
acelerado en una dimensión para determinar magnitudes como:
distancia, desplazamiento, velocidades (inicial y final), aceleración y
tiempo
Analizar cualitativamente el movimiento parabólico de un proyectil
Diseñar una experiencia en relación al
tiro parabólico para
Bachillerato, que incluya un procedimiento novedoso y motivador, sin
dejar de ser altamente educativo.
Valorar las posibilidades metodológicas de este tipo de experiencias
interactivas en Bachillerato.
Ejemplificar como se puede optimizar al máximo los objetivos de
aprendizaje de cualquier trabajo experimental concreto.
Detalle de la actividad.
Un movimiento cualquiera se puede descomponer en movimientos simples y
simultáneos. Este procedimiento simplifica el estudio de los movimientos
compuestos. En esta unidad, nos limitaremos al estudio del movimiento
compuesto en el plano.
Ya Galileo, en el siglo XVI, utilizaba este recurso cuando enunció el principio de
independencia de los movimientos.
"Cuando un cuerpo sigue un movimiento compuesto por dos movimientos
simples y simultáneos, su posición en un tiempo dado es independiente de
cómo actúen los movimientos simples, simultánea o sucesivamente".
Para estudiar estos movimientos compuestos debemos:
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Distinguir claramente la naturaleza de cada uno de los movimientos
simples componentes.
Aplicar a cada movimiento componente sus propias ecuaciones.
Obtener las ecuaciones del movimiento compuesto teniendo en cuenta
que:
o
La posición de un móvil se obtiene sumando vectorialmente los
vectores de posición de los movimientos componentes.
o
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La velocidad de un móvil se obtiene sumando vectorialmente los
vectores velocidad de los movimientos componentes.
El tiempo empleado en el movimiento compuesto, es igual al tiempo
empleado en cada uno de los movimientos componentes.
Por tanto la actividad se plantea del siguiente modo:
Consideremos un objeto que es lanzado desde el suelo con cierto ángulo α
menor de 90º con la horizontal. El objeto experimenta un movimiento de subida
y bajada a lo largo del eje Y y un movimiento de avance a lo largo del eje X.
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A lo largo del eje X es un MRU horizontal de velocidad Vox constante.
A lo largo del eje Y es Un MRUA vertical con velocidad inicial Voy hacia
arriba.
La composición de un movimiento uniforme y otro uniformemente
acelerado resulta un movimiento cuya trayectoria es una parábola.
Este movimiento está estudiado desde la antigüedad. Se recoge en los libros
más antiguos de balística para aumentar la precisión en el tiro de un proyectil.
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Planificación temporal de la actividad.
La actividad se desarrollará en una o dos horas lectivas, durante el segundo
trimestre, como complemento a la teoría y problemas relacionados con el tema
de cinemática.
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Mecanismos de evaluación.
Realiza los siguientes ejercicios
1. Modifica a tu gusto la velocidad y el ángulo de inclinación y observa los
resultados. ¿Qué tipo de trayectoria sigue la pelota? Si se modifica la
velocidad de lanzamiento o el ángulo de tiro, ¿cambia la trayectoria de la
pelota? ¿Cómo influyen la velocidad y el ángulo de inclinación en la
trayectoria de la pelota?
2. ¿Con qué ángulo obtienes el máximo alcance? Para ese ángulo, ¿cuál
es la máxima altura que alcanza la pelota?
3. Fija la velocidad en 40 m/s. Vete variando ahora el ángulo de
lanzamiento. ¿Con qué ángulo obtienes el máximo alcance? Para ese
ángulo, ¿cuál es la máxima altura que alcanza la pelota?
4. Repite ahora el mismo proceso para otras velocidades: 20 m/s y 60
m/s... ¿Obtienes el mismo resultado en todos los casos? Escribe tus
conclusiones. ¿Cuál es el alcance de este cañón, es decir, la máxima
distancia a la que podemos lanzar una pelota?
5. Halla la ecuación de la parábola cuando el ángulo de tiro es de 45º y la
velocidad 40 m/s. Comprueba tu resultado con la aplicación.
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Enlace al proyecto en Scratch.
http://scratch.mit.edu/projects/39822466/
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Conclusiones.
Esta actividad fue diseñada inicialmente para servir de recurso didáctico al
profesor y de material de apoyo para el alumno.
Se podría complementar con una rejilla a modo de ejes coordenados para
poder analizar más de cerca la trayectoria. También sería interesantes poder
calcular automáticamente algunos datos como altura máxima, alcance máximo,
etc.
Aparte de esta utilidad de cara al usuario final de la actividad, también se
podría adaptar para introducir la programación en la asignatura de TIC.
Dada la etapa a la que se dirige, el proyecto podría ser realizado, es decir,
planificado y programado en la asignatura de TIC de bachillerato, haciendo así
a los alumnos más partícipes en su proceso de aprendizaje.