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Sistema Pasco que incluye el software Pasco capstone software + Plataforma de fuerza, diversos materiales blandos/absorbentes de golpes (algodón, arena, plástico de burbujas, espuma de poliestireno, hojas, hierba, materiales de embalaje, etc.), bola de madera, cinta métrica, bandeja de aluminio, Bolas tristes/felices
Preparación
Pide al alumnado que traiga a clase diversos materiales absorbentes de impactos (si el parque tiene una cubierta de material granular, pueden traer también una muestra de éste). Reúne materiales de repuesto para la actividad (materiales de embalaje, plástico de burbujas, esponjas, espuma de poliestireno, arena, etc.). Coordina con un laboratorio que disponga de un sistema Pasco o similar (en las escuelas secundarias).
Objetivos, mensajes y conceptos
Objetivos específicos
- Comprender los aspectos de riesgo y seguridad del parque infantil.
- Medir la propiedad de absorción de impactos de los diferentes tipos de superficie del suelo.
- Comprobar las propiedades de absorción de impactos del revestimiento del suelo del parque infantil.
Mensajes específicos
- El diseño de revestimiento del suelo del parque infantil debe tener en cuenta la resistencia a los impactos y factores como la resistencia a la intemperie, al deslizamiento y al agua.
- La absorción de impactos puede medirse con un acelerómetro.
- Cuanto mejor sea la absorción de impactos, menor será la fuerza aplicada sobre la superficie.
Conceptos clave
- absorción de impactos
- fuerza
Prácticas y habilidades
Prácticas STEM
- Analizar e interpretar datos
- Elaborar explicaciones y diseñar soluciones
- Argumentar a partir de pruebas
- Usar las matemáticas y el pensamiento computacional
- Plantear preguntas y definir problemas
- Planear y llevar a cabo investigaciones
Habilidades sociales
- Gestionar incertidumbre
- Trabajo en equipo y colaboración
Habilidades de gestión
- Planificación
- Uso de recursos
Desarrollo de la actividad
step 1
El reto consiste en reducir la fuerza del impacto con el suelo, durante una caída en el parque infantil. Cuando un objeto cae, es posible calcular su velocidad, aceleración y energía almacenada, pero es mucho más difícil calcular la intensidad del impacto.
step 2
Demostración de bola triste, bola feliz:
- Muestra al alumnado 2 pelotas de aspecto idéntico que tengan un peso similar (deja que lo sientan).
- Deja caer las pelotas al mismo tiempo: una pelota rebota y la otra se queda en el suelo.
- Deben plantear diferentes hipótesis, es decir, que las pelotas están hechas de materiales diferentes: la pelota que rebota está hecha de caucho sintético (neopreno), y la otra pelota está hecha de un material especial (polinorborneno) que absorbe la energía y evita que rebote.
- Ampliación: ¿Por qué rebota la pelota "feliz"? ¿Qué pasó con la energía de la pelota "triste"? Conclusión: El impacto con el suelo depende de varios factores, como el material de la pelota, el material de la superficie del suelo, y es relativamente complicado calcular la intensidad del impacto.
step 3
A continuación, realizarán un experimento mental: ¿De qué depende la intensidad del impacto? Alguien imagina que se coloca una bola de bolos en su pie. Los alumnos y las alumnas estudiarán cuál es la diferencia entre esto y si hubieran dejado caer esa bola desde la altura de la cintura, explicando la física que hay detrás de los resultados. Por último, si se colocara una esponja u otro material blando sobre el pie considerarán qué ocurriría y por qué.
step 4
A continuación, realizarán un experimento lanzando un huevo contra una sábana tensada. Esto les introduce en el concepto de amortiguación. Se discute cómo medir la capacidad de absorción de impactos de una superficie.
step 5
Pregunta de investigación: ¿Qué superficie es la más adecuada para el parque infantil? Trabajando en grupos, realizarán una lluvia de ideas para un experimento que ponga a prueba la capacidad de absorción de impactos de los diferentes materiales. Identificar la mejor manera de probar este evento, teniendo en cuenta que es muy rápido (en la escala de milisegundos - ¡milésimas de segundo!)
step 6
Experimento de caída de objetos:
- En esta actividad se utilizará un sensor de fuerza Pasco para ayudar a medir la fuerza de impacto de una bola de masa conocida que se deja caer desde una altura fija.
- Coloca un recipiente con diversos materiales en la plataforma y deja caer la pelota en él, comprobando la fuerza del impacto cada vez.
- El alumnado presenta diferentes materiales posibles para la prueba (tanto materiales granulares como sólidos).
- Experimenta con la profundidad de llenado de los materiales granulares, comparando cómo el tamaño del grano y la altura de la caída afectan a la fuerza del impacto.
- Trabajando en grupos, cada uno medirá una variable concreta, formulará una pregunta de investigación y planteará una hipótesis (véase el método detallado en los recursos).
- Discutir qué tipo de material fue el más absorbente del impacto, y las desventajas de este material. Revisa qué actividades se llevaron a cabo durante la prueba para incluir la fuerza ejercida por una bola que cae sobre la superficie. ¿Cuánta fuerza se considera peligrosa? Esta es una pregunta compleja: hay muchos factores que influyen en ella, y recuerda que una pelota no simula con exactitud la caída de un niño o una niña.
step 7
Explica cómo se prueban las superficies de los parques infantiles para garantizar que cumplen las normas de seguridad, simulando la caída de un niño o una niña y comprobando la intensidad del impacto. Explora otros factores de diseño, como la durabilidad, la higiene, la facilidad de mantenimiento, la ausencia de deslizamiento, la resistencia al agua e intemperie, etc. ¿Cumple la superficie seleccionada estos requisitos? ¿Es la superficie apta para sillas de ruedas, muletas o discapacidades visuales?
step 8
Pregunta plenaria: ¿Qué revestimiento del suelo sería el más adecuado para construir un parque infantil?
step 9
Ampliación: Realiza el 'Desafío del huevo' en el parque infantil, teniendo en cuenta lo aprendido en esta unidad.