Contextualización

Introducción Teórica

La fuerza elástica es un concepto fundamental en física que describe la tendencia de un objeto elastomérico (como un resorte, una banda de goma o un polímero) a volver a su forma original después de ser deformado. El físico británico Robert Hooke fue el primero en estudiar la fuerza elástica en detalle, y la ley que lleva su nombre (Ley de Hooke) es el punto de partida para cualquier discusión sobre este tema.

La Ley de Hooke establece que la fuerza aplicada es proporcional a la deformación causada. En otras palabras, cuanto más estires o comprimas un resorte, mayor será la fuerza que ejerce para volver a su forma original. Esta relación se expresa generalmente como F = -kx, donde F es la fuerza, k es la constante elástica del objeto y x es la extensión o compresión del objeto.

Sin embargo, esta ley solo es válida para ciertos límites de deformación, más allá de los cuales el objeto puede no ser capaz de volver a su forma original o incluso puede romperse. Esta limitación se llama límite de elasticidad.

Contextualización

La fuerza elástica tiene innumerables aplicaciones prácticas. La suspensión de un automóvil, por ejemplo, utiliza resortes que absorben las irregularidades del camino, gracias a la fuerza elástica. Las catapultas de los antiguos castillos aprovechaban la fuerza almacenada en un arco u otra estructura elástica para lanzar proyectiles. Incluso en un área aparentemente desconectada como la medicina, la fuerza elástica es esencial. Por ejemplo, los vasos sanguíneos son ligeramente elásticos para responder mejor a la presión sanguínea.

En este proyecto, profundizaremos en nuestro entendimiento de la fuerza elástica a través de una serie de experimentos y discusiones en grupo. La fuerza elástica es un concepto fundamental en física, y al dominarlo, estarán mejor preparados para entender una variedad de fenómenos, desde el vuelo de una flecha hasta la expansión del universo.

Actividad Práctica

Título de la Actividad: Desafío de la Catapulta

Objetivo del Proyecto

La misión principal del grupo será construir una catapulta utilizando materiales comunes y luego realizar una serie de experimentos para explorar la fuerza elástica y sus aplicaciones prácticas. Además, deberán redactar un informe detallado explicando el concepto de fuerza elástica y cómo se aplicó en la construcción de la catapulta.

Descripción Detallada del Proyecto

Cada grupo de 3 a 5 estudiantes deberá diseñar y construir una catapulta utilizando materiales económicos como palitos de helado, elásticos, cinta adhesiva y cucharas de plástico. Utilizarán la fuerza elástica para lanzar un objeto pequeño, como un corcho o una bolita de papel, a una distancia máxima.

Durante este proceso, los estudiantes deberán investigar y comprender qué factores influyen en la distancia que volará el objeto, como la tensión en el elástico, el peso del objeto lanzado, el ángulo de lanzamiento, etc.

Una vez que las catapultas estén listas, los grupos llevarán a cabo una serie de pruebas, registrando diferentes mediciones y variables como la distancia alcanzada, el peso del objeto, el ángulo de lanzamiento, entre otros. Luego, utilizarán esta información para analizar el rendimiento de su catapulta y mejorarlo.

Materiales Necesarios

• Palitos de helado (50-100 unidades)
• Elásticos (10-20 unidades)
• Cinta adhesiva
• Cuchara de plástico
• Objetos pequeños para lanzar (bolita de papel, corcho, etc.)
• Regla o cinta métrica
• Balanza (si está disponible)
• Proyector (para la presentación final del trabajo)

Paso a Paso Detallado

1. Investigación Preliminar: Antes de comenzar la construcción, los estudiantes deberán realizar una investigación sobre la fuerza elástica, el trabajo de Robert Hooke y cómo se aplican en la construcción de catapultas.

2. Diseño de la Catapulta: Después de la investigación, los estudiantes deben esbozar y planificar su catapulta, identificando dónde y cómo se utilizará la fuerza elástica.

3. Construcción de la Catapulta: Con el diseño en mano, los estudiantes deben construir la catapulta utilizando los materiales sugeridos.

4. Pruebas y Experimentos: Una vez que la catapulta esté lista, los estudiantes deben realizar una serie de pruebas, modificando variables como el peso del objeto y la tensión en el elástico, y registrar los resultados.

5. Análisis de los Resultados: Los estudiantes utilizarán los datos recopilados para identificar patrones y relaciones, discutir sus resultados y encontrar formas de mejorar el diseño de su catapulta.

6. Redacción del Informe: Los estudiantes deben basarse en lo aprendido y en sus experiencias durante el proyecto para redactar el informe. Debe contener una introducción con la teoría de la fuerza elástica, el desarrollo del trabajo con una explicación detallada de cómo se realizó la construcción de la catapulta y las pruebas, las tablas y gráficos elaborados con los resultados obtenidos y, finalmente, las conclusiones, discutiendo los resultados y lo aprendido. ¡No olviden citar todas las referencias utilizadas en la bibliografía!

7. Presentación del Trabajo: Cada equipo presentará su trabajo a la clase, explicando el diseño de su catapulta, las pruebas realizadas, sus resultados y conclusiones.

Se espera que cada estudiante dedique al menos 12 horas a este proyecto, dividiendo el tiempo entre investigación, construcción, experimentación, análisis y redacción del informe.

Entregables del Proyecto

Al final del proyecto, cada grupo deberá entregar:

1. La catapulta construida.
2. Un informe escrito con: Introducción (contextualizando el tema y su objetivo); Desarrollo (explicando la teoría de la fuerza elástica, detallando el paso a paso de la construcción de la catapulta y las pruebas realizadas, además de presentar los resultados obtenidos); Conclusiones (concluyendo el trabajo retomando sus puntos principales, explicitando los aprendizajes obtenidos y las conclusiones extraídas sobre el proyecto) y la Bibliografía utilizada.
3. Una presentación oral del proyecto.

Las habilidades técnicas y socioemocionales adquiridas serán evaluadas durante todo el proceso, desde la construcción de la catapulta hasta la presentación del trabajo.