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Fulcreando

Momento de una fuerza

En una palanca hay cuatro elementos básicos que deben considerarse:

  • El punto de apoyo o fulcro: permite que se apoye en él la barra de carácter rígido, funciona como un eje
  • La barra: tabla o barra que reposa en el punto de apoyo
  • La potencia: la fuerza que se emplea para mover o levantar el objeto
  • La resistencia: es la fuerza opuesta a la potencia

César Rincón. Palanca (CC BY-SA)

Al usar una palanca se aplica una fuerza alrededor del punto de apoyo para mover la carga, pero no produce el mismo efecto, dependiendo de la distancia entre el punto de apoyo y el punto de aplicación de la fuerza. Esto se conoce como el "momento" de una fuerza y explica, por ejemplo, por qué se necesita menos fuerza para abrir una puerta al empujar del lado más alejado de la bisagra que del lado más cercano a ella. Cuando se empuja la puerta cerca de la bisagra se debe emplear más fuerza porque la distancia es menor.

Vídeo interactivo: La poderosa matemática de la palanca

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Tarea: Jugamos a equilibrar bandejas

Tiempo:
1 sesión
Agrupamiento:
En parejas

Vamos a aplicar este concepto de momento de una fuerza con una actividad manual y lúdica. Para ello, nos reuniremos en parejas y seguiremos estas instrucciones:

  1. Comenzaremos repasando el vídeo anterior sobre la palanca: La poderosa matemática de la palanca (hay que poner los subtítulos en castellano en configuración).
  2. Después, cada pareja competirá para equilibrar una bandeja, aplicando lo conocido sobre el momento. Necesitaremos los  materiales especificados más abajo.
  3. Por último, haremos un informe personal, con las conclusiones obtenidas de la experiencia.

Materiales

  • Una bandeja de plástico de aproximadamente 45 × 30 cm
  • Un  papel rugoso para colocar dentro de la bandeja y hacer que no se resbalen los objetos
  • Un objeto con una base plana y una parte superior esférica que sirva de fulcro, por ejemplo, un pomo de armario
  • Bloques de construcción de madera u otros objetos de diferente tamaño y peso
  • Una balanza
Juego de la balanza
Mária Bilišňanská. Juego de la balanza (CC BY)

Si hemos comprendido bien el concepto de momento de una fuerza, no nos costará nada aplicarlo a esta actividad lúdica.

1. Antes de empezar a jugar, pensamos y contestamos en nuestro cuaderno

  • Comenzamos con la bandeja en equilibrio, ¿qué pasaría si agregamos un objeto en la bandeja?
  • Si colocamos un objeto en la bandeja en equilibrio, ésta se inclinará. ¿Dónde se debería colocar el objeto para causar la mayor inclinación posible?
  • Si colocamos un objeto sobre la bandeja de peso 0,6 N a una distancia de 0,1 m del punto de apoyo, ¿cúal será su momento?
  • Si colocamos el mismo objeto más lejos del punto de apoyo, por ejemplo 0,2 m más lejos, ¿se inclinaría más o menos?
  • ¿Dónde deberías colocar un objeto para que una bandeja vacía o en equilibrio permanezca en equilibrio?, ¿cómo deben de ser los momentos en cada brazo?
  • Si la posición del objeto es la misma pero cambias el peso, ¿qué efecto tiene sobre el momento?
Juego de la balanza
Mária Bilišňanská. Juego de la balanza (CC BY)

2. Jugamos

  • Medimos la bandeja y anotamos las distancias desde el fulcro.
  • Echamos a suertes quién será el primer jugador/a.
  • El primero/a coje un objeto, lo pesa y lo coloca en el lugar que quiera de la bandeja.
  • El segundo jugador/a, deberá elegir un objeto, pesarlo y calcular dónde ponerlo, haciendo la operación correspondiente, M= F.d. Si consigue mantenerla en equilibrio, gana un punto, si no, pierde un punto.
  • En caso de equilibrio, le toca comenzar el turno al ganador/a, que puede repetir la operación de colocar otro objeto en distinto lugar o encima del primero o mover uno de los que ya estén.
  • En caso de que no haya equilibrio, será el contrincante el que deberá calcular ahora con qué objeto contrarrestar, pudiendo poner otro o mover alguno de los que hay sobre la bandeja.

Gana el que más puntos obtenga. Se hace una segunda vuelta reordenando las parejas. Los ganadores se enfrentan entre sí y los perdedores también, etc.

3 Conclusiones  e informe personal

  • ¿Cómo podemos hacer para que el juego sea más difícil para el contrincante?
  • Si pensamos en nuestra experiencia, ¿cómo podemos aconsejar a un amigo/a para que sea el ganador/a?
  • ¿Qué parte del juego fue la más difícil?
  • ¿Qué nos sorprendió más del juego?
  • ¿Resultó importante la posición del objeto sobre la bandeja?
  • ¿Resultó importante el peso del objeto sobre la bandeja?

Reflexión y evaluación

Una vez que hemos finalizado la tarea, es un buen momento para reflexionar en nuestro diario de aprendizaje. Algunas sugerencias pueden ser:

  • ¿Qué he aprendido?
  • ¿Qué me ha sorprendido más de todo el proceso? ¿Por qué?
  • ¿He cambiado alguna idea previa? ¿Cuál?
  • ¿Qué me ha resultado más difícil? ¿Por qué?

Evaluación

Estas tareas se evaluarán mediante esta escala de valoración de un trabajo científico escrito (descargar en formato editable odt y en pdf):

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