Plan de lecciones sobre fuerza, trabajo y energía para el cuarto grado
Contenidos
Para algunos alumnos, éste será un tema de repaso sobre temas bastante bien comprendidos. Por esta razón, es conveniente exponer la física básica con claridad y brevedad al principio del tema para que los alumnos tengan el mayor tiempo posible para realizar el experimento.
En estos episodios, los alumnos pueden realizar algunos experimentos útiles con carros, pesas, poleas, etc. Será de gran ayuda que se familiarice de antemano con estos equipos y que se asegure de que las ruedas de los carros y las poleas tengan la menor fricción posible.
Prepárese para enfrentarse a experimentos en los que los resultados parecen no mostrar que la energía se conserva; esto se debe a las transferencias de energía debidas a la fricción. Sus alumnos deben entender que ningún sistema práctico puede ser perfecto; aproveche la situación para abrir un debate sobre la idea de la eficiencia energética.
También en estos episodios, encontrará que hay oportunidades para el registro de datos. Es imposible proporcionar recetas experimentales que se ajusten a cada variedad comercial de datalogger, por lo que tendrás que estar preparado para adaptarte al equipo del que dispongas. Consulte la documentación de apoyo del fabricante para conocer los experimentos sugeridos.
Conclusión del informe de laboratorio sobre trabajo y energía
Esto significa que cuando se aplica una fuerza a un objeto a través de una distancia, la energía total del objeto se verá afectada. El objeto se acelerará o se frenará, lo que provocará un cambio en su energía cinética (que se ve en la figura 1), o tendrá una energía potencial alterada si, por ejemplo, se levantó una determinada altura bajo la fuerza de la gravedad[1].
Figura 1. Un lanzador trabaja sobre una pelota de béisbol para aumentar su energía cinética. Su brazo retrocede todo lo posible y luego avanza todo lo posible para maximizar la distancia a la que se aplicó la fuerza[2].
El trabajo también se extiende más allá de lo que una persona puede ver físicamente. También puede afectar a las propiedades microscópicas de un sistema, como la temperatura. En 1843 los científicos comenzaron a explorar esta idea,[3] y sus resultados condujeron a la formulación de lo que hoy se conoce como termodinámica. Realizar un trabajo en un sistema puede afectar a su energía interna, al igual que añadir calor. Sin embargo, los dos procesos son fundamentalmente diferentes, y pueden ser explorados en la página de calor vs trabajo.
Informe de laboratorio sobre trabajo y energía
¿Qué ocurre cuando estiras una goma elástica y la sueltas? ¿Por qué? Explicar cómo se almacena y transfiere la energía y cómo se relaciona con el movimiento y el impulso de los objetos en movimiento implica comprender la energía potencial y cinética. Esta es un área de la ciencia en la que poner en práctica el almacenamiento, la transferencia y la liberación de energía ayuda a los alumnos a conectar con lo que está sucediendo. Cuando los estudiantes estiran algo y éste vuela en la distancia, o hacen rodar una canica por una montaña rusa de papel y observan si puede subir la pendiente de un bucle, ven la ciencia en acción y pueden investigar, de forma práctica, cómo el cambio de diferentes variables afecta a la velocidad, la distancia recorrida o el impulso de un objeto.
Estas actividades y planes de lecciones alineados con los NGSS ayudan a los educadores a crear oportunidades de aprendizaje práctico para enseñar sobre la energía potencial y cinética en el aula, como parte del aprendizaje a distancia, o para la exploración independiente o familiar en casa.
Nota: Los planes de lecciones de Science Buddies contienen materiales para apoyar a los educadores que dirigen el aprendizaje práctico de STEM con los estudiantes. Los Planes de Lección ofrecen alineación con las NGSS, contienen materiales de fondo para inspirar confianza en los profesores incluso en áreas que pueden ser nuevas para ellos, e incluyen recursos complementarios como hojas de trabajo, vídeos, preguntas de discusión y materiales de evaluación.
Laboratorio 6a1: trabajo y energía
Amanda ha enseñado ciencias en la escuela secundaria durante más de 10 años. Tiene un Máster en Fisiología Celular y Molecular por la Escuela de Medicina de Tufts y un Máster en Enseñanza por el Simmons College. También está certificada en educación especial secundaria, biología y física en Massachusetts.
Como estudiantes diligentes que somos, todos hemos sentido que tenemos demasiado trabajo que hacer. En ese sentido, el trabajo puede ser algo que tienes que terminar o aprender en un tiempo determinado. Pero en física, definimos el trabajo de forma un poco diferente. El trabajo es una fuerza aplicada sobre una distancia. Así, por ejemplo, empujar una caja con 10 newtons de fuerza durante 15 metros es trabajo. Pero memorizar la ecuación del trabajo no es trabajo real en física.
El trabajo también puede definirse como el cambio de energía de un objeto. La energía potencial gravitacional (EPG) es la energía almacenada debido a la posición vertical o a la altura, y este es el tipo de energía que usaremos para calcular el trabajo hoy. En este laboratorio, vas a trabajar ejerciendo una fuerza a lo largo de una distancia subiendo las escaleras. Tu peso es igual a la fuerza debida a la gravedad, así que ésa es tu fuerza. La altura de las escaleras será la distancia. La fórmula para calcular el GPE es masa*tracción gravitatoria*altura (m*g*h). Por lo tanto, necesitarás tu masa, la altura a la que has subido y la aceleración debida a la gravedad (atracción gravitatoria), que siempre es de 9,8m/s2 – a menudo redondeada a 10m/s2 . Después de calcular el trabajo mediante la fuerza, podemos compararlo con tu GPE para responder a la pregunta: “¿Cómo se relaciona el trabajo con la energía?”.
