Diversión en Coches de Blocky y Construcción de Cohetes
E S d E
Nombre: STEM
SEEd Normas
3.3.2 Identificar patrones en su movimiento que pueden usarse para predecir movimientos futuros
3.3.3 La fuerza gravitacional ejercida por la Tierra hace que los objetos se dirijan hacia abajo
S d E
SEEd Normas
3.3.2 Analice e interprete datos de observaciones y mediciones del movimiento de un objeto para identificar patrones en su movimiento que puedan usarse para predecir movimientos futuros. Ejemplos de movimiento con un patrón predecible podrían incluir un niño columpiándose en un columpio o una pelota rodando por una rampa. (PS2.A, PS2.C)
3.3.3 Construya una explicación de que la fuerza gravitacional ejercida por la Tierra hace que los objetos se dirijan hacia abajo, hacia el centro de la Tierra esférica. Enfatice que “hacia abajo” es una descripción local que depende de la posición de cada uno en la Tierra. (PS2.B)
Beth and Jake Hunter
Científico de la Tierra, Ingeniero Mecánico, STEMTaught
¡Prepárate para lanzar un cohete de papel! Esta es una de nuestras actividades favoritas en la revista STEMTaught. Puedes aprender mucho de un cohete de papel sobre cómo vuelan los cohetes reales. Algún día se podría diseñar un cohete que realmente vaya al espacio.
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Por Jake Hunter, Jamie Le, Sabrina Wong, Allanah Watson, Leighton Watson, Aysha Imtiaz y Beth Hunter.
El Movimiento es Predecible: Diversión en Coches de Blocky y Construcción de Cohetes
Edición para estudiantes ISBN 979-8-88987-148-4
Edición de profesor ISBN 979-8-88987-160-6
Edición 3
Autores contribuyentes destacados:
Alannah Watson
Profesora, Auckland, Nueva Zelanda
Leighton Watson
Doctorado en Vulcanología, Universidad de Stanford
Alannah es maestra de escuela primaria en Nueva Zelanda. Ella se sorprende constantemente por la creatividad de sus alumnos. Su consejo para los estudiantes es que tengan confianza y no tengan miedo de cometer errores. Leighton creció aventurero al aire libre, lo que le llevó a su pasión por las Ciencias de la Tierra. Estudia las erupciones volcánicas. Su consejo para los estudiantes es que mantengan la curiosidad y sigan haciendo preguntas.
Ancla de la lección
Un péndulo oscilante
¡Explora el fenómeno!
Un péndulo es un peso suspendido de un cable largo. Cuando se tira hacia un lado y se suelta, la gravedad hace que el peso oscile. Los péndulos pesados pueden oscilar hacia adelante y hacia atrás de manera muy suave, precisa y precisa.
cable largo
peso pesado
Este péndulo está suspendido de un techo alto en el famoso edificio del Panteón de París, Francia.
Credit: Rémih
Hacer un péndulo simple
Puedes hacer un péndulo fácil colocando un peso en el extremo de una cuerda.
Lo que necesitarás:
- un péndulo
- un dispositivo de medición
- un escritorio o mesa
¡Lossonpéndulos muy divertidos!
Qué harás:
1. Ate su peso a un trozo de cuerda para hacer un péndulo o use la cinta métrica Mezzie como péndulo.
2. Experimenta con un péndulo de 25 centímetros y responde las preguntas.
3. Experimenta con un péndulo de 50 centímetros y responde las preguntas.
¿Cómo afecta la longitud de un péndulo oscilante al ritmo de su oscilación?
pregunta de investigación
Observa el ritmo de oscilación de un péndulo
Experimenta con tus péndulos para responder las preguntas.
Haz un péndulo con una cuerda corta (25 cm)
Balancea tu péndulo con una cuerda de 25 centímetros. Vea con qué frecuencia oscila el péndulo aplaudiendo.
Dibuja tu configuración experimental. Describe el ritmo de tus aplausos mientras el péndulo oscila.
rápido medio lento
Puedes saber con qué frecuencia tu péndulo oscila hacia adelante y hacia atrás aplaudiendo cada vez que oscila.
Aplaudir, Aplaudir.
Haz un péndulo con una cuerda larga (50 cm)
Balancea tu péndulo con una cuerda de 50 centímetros. Vea con qué frecuencia oscila el péndulo aplaudiendo.
Dibuja tu configuración experimental. Elige uno.
El péndulo largo completa sus oscilaciones más rápido que el péndulo corto.
El péndulo largo realiza oscilaciones más lentamente que el péndulo corto.
¿Qué patrones puedes ver cuando tu péndulo oscila? ¡Explica el fenómeno!
Los patrones son predecibles
Un patrón en el movimiento de un objeto es predecible o repetible. Ejemplos de patrones de movimiento predecibles ocurren cuando balanceas o mueves el péndulo. Los patrones se pueden utilizar para predecir movimientos futuros.
Gira hacia arriba... ... luego vuelve a bajar
El patrón de un péndulo oscilante.
1. El péndulo oscila hacia abajo.
péndulo cadena
2. El péndulo está en el punto más bajo de su oscilación.
importa balancearse en?
3. El péndulo sube y regresa.
¿Cómo
oscila un péndulo?
Cuando un péndulo oscila, se mueve a lo largo de una trayectoria curva guiado por su cuerda.
A medida que el péndulo desciende, gana velocidad porque es atraído por la gravedad.
Gravedad
El péndulo se acelera a medida que desciende.
La velocidad máxima se alcanza en la parte inferior del swing.
Gravedad
El péndulo se ralentiza a medida que asciende.
Movimiento
En el punto más bajo de su oscilación, el péndulo va lo más rápido que puede. Luego deja de ganar velocidad porque ya no puede caer más.
Gravedad
A medida que el péndulo oscila hacia arriba, lucha contra la gravedad y se ralentiza. En la cima de su oscilación, se detiene y luego cambia de dirección.
Investigación del columpio
Sienta los patrones en movimiento al balancearse.
Lo que necesitarás:
- un columpio para el parque infantil o su péndulo.
- un socio
Qué harás:
Explora usando un columpio o tu péndulo. Utilice la lista de verificación para guiar sus observaciones.
Recuerde, no agregue energía a su swing moviendo las piernas mientras realiza observaciones.
(//>.<//) , Aaaahhhhh! Ahh! Aahh!
(Nota: divídanse en grupos y trabajen con sus compañeros. Todos deberían tener la oportunidad de balancearse y observar).
Lista de verificación de investigación oscilante:
Marque los patrones cuando los note.
Veo que el columpio sigue una trayectoria de movimiento curva.
Veo que el swing pierde velocidad a medida que sube.
Veo que el swing gana velocidad a medida que baja.
El columpio se detiene en la parte superior de su movimiento de balanceo.
El columpio va más rápido en la parte inferior de su movimiento de balanceo.
A medida que el columpio va hacia adelante y hacia atrás, ¿alcanza la misma altura cada vez?
¿Cuáles fueron sus observaciones?
¿Cuántas veces el columpio avanza y retrocede antes de detenerse?
¿Por qué crees que el swing se ralentiza?
Sí veces No
¿Cómo cambian las cosas si agregas más peso al columpio? (Intente llevar una mochila llena de libros).
Patrones como estos ayudan a los científicos a comprender el movimiento.
Algunos patrones se repiten
Algunos patrones repiten sus movimientos en un ciclo. El movimiento de su péndulo se repite cuando avanza y retrocede varias veces. Un columpio, una pelota que rebota, un bote que se mece y una canica que se mueve hacia adelante y hacia atrás en un cuenco también son ejemplos de patrones que se repiten.
¿Cuáles de estos son ejemplos de un movimiento periódico a?
El movimiento de un columpio.
El movimiento de la pelota.
El balanceo de un barco. Dirigir un coche.
El movimiento del skater.
Una pelota que rebota.
Predecir un patrón de movimiento
Adivina qué pasará cuando muevas un péndulo aún más largo.
¿Un péndulo más largo de 75 cm oscilará más rápido o más lento que los péndulos más cortos?
Haz una predicción:
¡No sé! ¯\(•‘~`•)/ˉ
¡Piensa, empareja, comparte!
¿Qué tan rápido oscilaría un péndulo más largo en comparación con un péndulo más corto?
Pon a prueba tu predicción:
Haz un péndulo de 75 centímetros. ¿Qué tan rápido oscilaba en comparación con tus péndulos más cortos?
Tu sabes que esperar
Hay cosas que podemos esperar que sucedan de cierta manera porque las hemos visto suceder así antes. Si ves rocas en precario equilibrio, esperas verlas caer fácilmente al suelo: ¡es un patrón!
Cuando vemos objetos delicadamente equilibrados, ¡esperamos que caigan!
¿Cuáles son algunos ejemplos de patrones predecibles que no se repiten?
estrella de guía pregunta
Se necesita trabajo para levantar un objeto
Se necesita trabajo para levantar un objeto y elevarlo más alto. Si levantas un objeto por encima del suelo, puede volver a caer; ¡este es un patrón predecible!
Un remonte hace todo el trabajo para llevar a los esquiadores a la cima de la montaña. Luego los esquiadores pueden deslizarse montaña abajo. ¡Esto es predecible!
Los esquiadores pueden deslizarse montaña abajo después de subir en el telesilla porque la gravedad ayuda a bajarlos. ¡Es bueno dejar que la gravedad haga el trabajo!
Los patrones en movimiento están en todas partes
Los patrones de movimiento se pueden ver a nuestro alrededor y podemos usarlos para predecir movimientos futuros.
El movimiento de un resorte:
Cuando tiramos o empujamos algo elástico, podemos esperar que rebote.
Movimiento ondulatorio:
El movimiento ondulatorio del agua hacia arriba y hacia abajo es predecible. Una vez que una ola ha comenzado, puede viajar largas distancias a través del agua hasta estrellarse en la orilla.
El movimiento de una rueda:
Una rueda gira alrededor de su centro. ¡Saber esto sobre las ruedas nos ayuda a diseñar muchas cosas increíbles!
Movimiento lineal:
Las cosas que avanzan en dirección hacia adelante continúan avanzando.
Trayectoria curva de movimiento:
Cuando lanzas una pelota, sigue una trayectoria curva de movimiento de manera predecible.
Movimiento de vaivén:
Cuando tocas la cuerda de una guitarra, se mueve hacia adelante y hacia atrás: ¡otro patrón!
Movimiento orbital:
Los planetas giran alrededor del Sol en un movimiento circular llamado órbita. La Luna orbita la Tierra siguiendo un patrón circular similar y predecible.
Describe un patrón de movimiento que viste hoy.
Conviértete en un detective de movimiento
Explora para ver qué tan lejos puede rodar Blocky desde una rampa baja y una rampa alta. Utilice sus medidas y observaciones para predecir qué tan lejos rodará Blocky desde una altura de rampa media.
Estos estudiantes trabajan juntos para medir qué tan lejos rueda Blocky desde una rampa baja.
Lo que necesitarás:
- dos autos Blocky
- cuatro ruedas
- dos ejes
- rampa Roxy
- cinta métrica Mezzie
Qué harás:
1. Construye tu auto Blocky.
2. Haga rodar su automóvil por una rampa de altura media y mida qué tan lejos llega.
3. Haz rodar tu auto por una rampa alta y mide qué tan lejos llega.
4. Haz una gráfica de tus medidas.
5. Usa tu gráfica para predecir qué tan lejos rodará Blocky desde una rampa de altura media.
6. ¡Prueba para ver si tenías razón!
Este estudiante mide hasta dónde llegó Blocky.
¿Cómo podrías predecir qué tan lejos se desplazará Blocky desde una nueva altura de rampa antes de intentarlo?
¿Cómo podrías predecir qué tan lejos se desplazará el auto Blocky desde una altura de rampa media?
Pregunta guía
¡En sus marcas, listos, fuera!
Haz rodar Blocky varias veces. Si tienes una mala tirada, vuelve a intentarlo y recopila más datos.
Mis medidas de hasta dónde rueda Blocky
Rampa Baja
¿Cuál es la altura de tu rampa baja?
¿Qué tan lejos rodó Blocky?
Prueba 1
Rampa alta
¿Cuál es la altura de tu rampa alta?
¿Qué tan lejos rodó Blocky?
1
Prueba 2
2
pulgadas pulgadas
Prueba 3
3
Prueba
Prueba
Prueba
¡Grafica tus medidas!
Pon un punto en la tabla para cada una de tus medidas para mostrar qué tan lejos rodó Blocky. Dibuja una línea a través de tus puntos. La línea te ayudará a hacer tu predicción de qué tan lejos se desplazará Blocky desde una rampa media.
¿Cómo graficarás tus medidas de altura de rampa y distancia recorrida?
¡Piensa, empareja, comparte!
¿Hasta dónde rodó Blocky?
¿Dónde debería encajar tu rampa de altura media en el gráfico?
Altura de la rampa (pulgadas)
1 2 3 4 5 0 Distancia recorrida (pulgadas)
¡Piensa, empareja, comparte!
¡Haz una predicción a partir de tus datos!
Una predicción es una suposición fundamentada sobre lo que sucederá en el futuro. Para hacer una predicción de qué tan lejos rodará Blocky, usa tus medidas. Busca patrones en tu gráfica.
Consulta tu gráfica y la línea que dibujaste para ayudarte a hacer una predicción.
Rampa de altura media
¿Cuál es la altura de su rampa de altura media? pulgadas
Mi predicción:
¿Qué distancia crees que recorrerá Blocky cuando baje rodando por una rampa de altura media?
¿Cómo hiciste tu predicción? pulgadas
¡Pon a prueba tu predicción!
¡Veamos si tu predicción fue correcta! Haz rodar a Blocky por la rampa de tamaño mediano y mide qué tan lejos rueda.
Altura de rampa media
¿Qué tan lejos rodó Blocky?
Grafica tus nuevas medidas en un color diferente. ¿Qué tan bien coincidieron los resultados medidos con su predicción?
¡Puedover elfuturo!
Los patrones nos ayudan a diseñar cohetes
La capacidad de hacer predicciones es importante en ingeniería. Los ingenieros estudian patrones de movimiento para diseñar cosas realmente interesantes, como misiones espaciales. Al igual que usted, los ingenieros miden y grafican cosas para comprender las fuerzas.
Si vas a lanzar un cohete, debes responder muchas preguntas sobre las fuerzas.
¿Cuánta fuerza se necesita para empujar el cohete hacia arriba? tiempo¿Cuántotardaría enllegara Plutón?
¿A qué velocidad debe ir el cohete para orbitar la Tierra?
¿Cuánto combustible para cohetes necesitarás?
¿A qué velocidad debe ir el cohete para salir de la Tierra?
¿Qué preguntas te gustaría hacer para diseñar una misión espacial? ¡Piensa, empareja, comparte!
Los motores de cohetes queman combustible para proporcionar empuje y ayudar al cohete a acelerar. Para liberarse de la atracción gravitacional de la Tierra, un cohete debe ir a más de 40.000 km/h; esto se llama “velocidad de escape”.
New Horizons exploró Plutón
La NASA lanzó un cohete en 2006 para explorar Plutón. ¡Nueve años después, la nave espacial New Horizons llegó a Plutón! Todo lo que sabemos sobre Plutón proviene de esta misión espacial.
En la punta cónica de este cohete se colocó una sonda espacial.
New Horizons descubrió que Plutón tiene atmósfera, volcanes de hielo y un campo de hielo fluido con forma de cola de ballena.
Vista 1: Atmósfera
New Horizons tomó estas fotografías de la superficie de Plutón.
Vista 2: Volcanes
Vista 3: Campo de hielo
New Horizons pasó cerca de Plutón
Como la sonda espacial no pudo reducir la velocidad, cuando finalmente llegó, pasó velozmente por Plutón en tan solo un día; esto lo habían planeado los científicos. Cuando la sonda controlada remotamente pasó por el planeta, apuntó todos sus sensores hacia Plutón para recopilar datos y tomar tantas fotografías como pudiera para nosotros.
Ver 1
La sonda New Horizon nos mostró Plutón con sorprendente detalle.
Antes de la misión, esta foto borrosa era nuestra mejor imagen de Plutón y su luna.
Ver 3
Recuerde, ¡los planetas enanos también son planetas!
Ver 2
Cola de ballena
cohete de papel ingeniería
¡Construye y lanza un cohete de papel!
Tendrás que recoger botellas de refresco vacías y llevarlas a la escuela el día del lanzamiento.
Si no tienes un lanzador de botellas de refresco, simplemente haz volar el cohete desde el extremo del tubo.
Hacer un cohete
Es hora de que seas ingeniero espacial. ¡Puedes explorar los efectos de las fuerzas en un cohete de papel que diseñes!
Lo que necesitarás:
- tijeras
- cinta
- papel (o cartulina)
- un trozo de tubo de PVC
Qué harás:
Haz un cohete de papel y lánzalo al aire. Describe los patrones que ves en su movimiento.
Estos estudiantes saltan sobre sus botellas de refresco para hacer que sus cohetes se eleven en el aire.
Definir el problema de diseño
Los ingenieros que diseñaron la misión New Horizons se preocuparon por la forma de su cohete. Hicieron un cohete que podía volar alto y rápido.
La necesidad:
¡La gente quiere explorar el espacio y otros planetas de nuestro sistema solar!
Su problema de diseño:
¿Cómo se puede hacer un cohete que vuele lejos o alto?
investigación de ingeniería pregunta
Para volar alto, ¿qué características deberá tener tu cohete de papel?
¿Qué cosas de nuestro sistema solar te gustaría explorar a continuación?
Ser ingeniero aeroespacial
La gente desarrolla nuevos objetos, herramientas y tecnologías, como cohetes, para hacer posible la exploración espacial. Su cohete de papel se comportará y volará como un cohete grande: esta ciencia es escalable. Cuando te acercas al diseño de cohetes con tu modelo de cohete de papel, ¡estás haciendo verdadera ciencia espacial!
¿Cuáles son algunas similitudes y diferencias entre su modelo de cohete de papel y el cohete New Horizons?
¿Cómo sabrás si has descubierto las características que ayudan a un cohete a volar alto? ¿Cómo harás tus observaciones?
Lanza tu cohete, haz modificaciones para mejorarlo y luego lánzalo nuevamente.
Cómo hacer un cohete de papel:
1. Enrolle el papel sobre un tubo y péguelo con cinta adhesiva para formar un tubo.
Rollo y cinta
2. Aplasta la punta del cohete de papel y cierra el tubo del cuerpo con cinta adhesiva para que su extremo quede hermético.
Aplastar el extremo y cinta
3. Recorta las aletas y pégalas con cinta adhesiva a tu cohete. Decora y colorea tu cohete.
Agregar aletas
4. ¡Lanza tu cohete!
Nom, nom, nom.
Rodar alrededor de la tubería para formar el tubo del cuerpo del cohete.
Tubo del cuerpo del cohete
Cono de la nariz (Opcional) Recortar y pegar con cinta adhesiva formando un cono.
Aletas Recorta y pega con cinta adhesiva para lanzar un cohete o diseña tus propias aletas.
¡Despega!
Cohete de papel 3-2-1,
Para obtener un cohete más duradero, utilice papel de cartulina.
Aplastar sobre tubería y cinta
Atlas 5
Cortar
Charon Hydra
Nix Pluto
¡Reglas de seguridad para el día del lanzamiento!
Siga estas reglas para mantenerse seguro en el sitio de lanzamiento de cohetes.
No propagues gérmenes
Para inflar su botella de refresco, ahueque su mano para soplar o sople a través de un conector recto de PVC para no propagar gérmenes.
conector recto de PVC
Use protección para los ojos
Use gafas protectoras o de seguridad cuando lance.
Aléjate de la plataforma de lanzamiento
Los observadores deben permanecer alejados de la plataforma de lanzamiento. Acércate a la plataforma de lanzamiento solo cuando sea tu turno de pisar fuerte.
Pisotear juntos
Una vez cargados todos los cohetes, todos deben pisar fuerte al mismo tiempo. No pisotees mientras alguien más está cargando un cohete.
Qué harás:
1. Ensamble su lanzador.
conector recto
2. Lanza tu cohete varias veces para ver qué tan lejos o qué tan alto llega.
3. Haz una estación de reparación cerca del sitio de lanzamiento con tijeras, cinta adhesiva y papel para que puedas modificar tu cohete y volver a intentarlo.
¿Qué características especiales tiene tu cohete?
Dibuja tu cohete aquí. Etiqueta sus características.
Pisotear cohete: Concéntrate en las fuerzas
¿Qué hace que un cohete vuele alto?
Dibuja y etiqueta flechas para representar las fuerzas involucradas en el vuelo de tus cohetes.
¿Qué patrones de movimiento repetibles se pueden observar en el vuelo de su cohete?
¿Qué patrones de movimiento puedes ver en el vuelo de tu cohete?
pregunta de observación
Busque los patrones de vuelo de su cohete y realice un seguimiento de sus observaciones aquí.
¿Qué buscarás durante el vuelo de tu cohete? pregunta de observación
Escribe o dibuja notas del vuelo de tu cohete aquí.
Baloncesto Luna
¿Qué patrones de movimiento notas en la historia?
Sally estaba afuera practicando baloncesto. ¡Quería hacer mates como una estrella!
Saltó con todas sus fuerzas, pero por más que lo intentó no pudo llegar tan alto.
Sally se preguntó cómo podría alguna vez hacer un mate.
¡Sally corrió a su garaje y construyó una nave espacial!
¡Quería encestar una pelota de baloncesto en la Luna!
Sally recordó una película de un astronauta saltando a la Luna. ¡De repente, tuvo una gran idea!
Encendió los motores de su cohete y se lanzó al espacio. Al cabo de un tiempo llegó a la Luna.
Se puso las botas lunares, se subió la cremallera del traje espacial y se puso el casco.
Sally respiró hondo y entró en el paisaje lunar.
¡Era como si estuviera saltando en su trampolín con resortes! Podía saltar y saltar como el astronauta que había visto en la película.
Ella dio un gran paso. ¡Se sentía tan ligera al caminar sobre la luna!
A lo lejos, Sally vio una bandera que habían colocado en la superficie de la Luna.
Mientras saltaba hacia la bandera, notó una pequeña figura sombría. Sacó su linterna para mirar más de cerca.
¡Parecía ser un hombre, tal vez un astronauta!
Sally creyó oírlo hablar.
“Mi nombre es Niel
Armstrong”, le pareció oírle decir.
¡Guau! ¡Fue la primera persona en caminar sobre la luna!
“Me gustaría poder jugar baloncesto aquí todo el tiempo”, dijo Sally. “Pero debería llegar a casa antes de que mamá vea que me he ido. ¡Gracias Neil!” dijo Sally mientras se despedía con la mano.
Sally dio un último salto gigantesco a la luna y voló de regreso a su garaje justo a tiempo para guardar su nave espacial antes de cenar.
Hablar sobre la historia
¿Qué patrones de movimiento notas en la historia?
¡Piensa, empareja, comparte!
Describe un patrón de movimiento que hayas notado en la historia.
Cuando Sally imaginó que estaba saltando alto sobre la superficie de la Luna, ¿qué estaba haciendo realmente?
¿Puedes explicarlo?
¿Cómo puede la observación de un movimiento ayudarte a predecir movimientos futuros en tu automóvil o experimento con cohetes?
