1

ExploraLab. Parque de las Ciencias. Programa Experimenta. Memoria curso 2009-2010

Juan de Dios Jiménez Valladares.

Carlos Sampedro Villasán.

1. INTRODUCCIÓN Durante el curso 2009-2010 ExploraLab puso en marcha un programa de innovación en tecnología educativa aplicada a la enseñanza de las ciencias para llevar a los centros educativos la tecnología EXAO (experimentación asistida por ordenador). La tecnología EXAO permite la adquisición de datos físico-químicos y biológicos de interés para el desarrollo del currículo de ciencias y, de manera especial, para favorecer en el alumnado el desarrollo de competencias relacionadas con la investigación científica. El programa Experimenta se plantea como objetivos:

• Promover la introducción de EXAO en los centros educativos andaluces. • Investigar el entorno educativo EXAO, las condiciones para su mejor

aprovechamiento didáctico y sus efectos sobre el aprendizaje científico. • Elaborar materiales didácticos apropiados para el aprovechamiento

didáctico de EXAO. La elección de cada uno de estos objetivos se justifica por las siguientes razones: Promover la EXAO. La implantación de la tecnología EXAO en los centros educativos es aún muy escasa, algo que no deja de sorprender. Resulta paradójico comprobar que el impulso dado al uso las TIC en los centros andaluces no haya corrido parejo con la introducción en ellos de una tecnología como ésta que permita sacar provecho a los recursos que ya poseen la mayoría de los centros. Investigar el entorno educativo de la EXAO. El uso de sensores electrónicos en el laboratorio escolar debe ser investigado para conseguir un mejor aprovechamiento los mismos. Esta investigación es necesaria para evitar que, como ocurre a menudo al aplicar cualquier tecnología a la educación científica, los resultados conseguidos no respondan a las expectativas generadas, sea por limitaciones de la propia tecnología o bien porque no se conozca suficientemente como para poder sacarle provecho. En este sentido es claro el ejemplo de Cataluña, donde la considerable inversión realizada en medios técnicos y formación de profesorado para implantar técnicas EXAO no parece haber dado los resultados esperados (Pintó, 2009). Elaborar materiales didácticos apropiados. Como resultado del programa Experimenta y contando con la colaboración del profesorado participante en él, se quiere contribuir a la creación de una biblioteca de actividades adaptadas a las condiciones reales en que se desarrolla la enseñanza de las ciencias en nuestros centros.

2

EXPERIMENTA. PROGRAMA PILOTO 2009-2010. Durante el curso 2009-2010 se adquirió por parte de Exploralab el material básico necesario para iniciar el programa. Se optó por el material de la casa Vernier por considerarlo idóneo tras la experiencia que ya teníamos con sus equipos desde que en 2007-08 se desarrolló en el Parque de las Ciencias el programa “Ciencia sobre Ruedas” (AA.VV., 2009) Se dispuso una configuración que permitiera atender a un grupo ordinario de clase, hasta 30 estudiantes, distribuidos en grupos de tres o cuatro. Para ello se seleccionaron los sensores más adecuados al currículo de ciencias en una cantidad que permitiera la formación de ocho grupos de trabajo en el aula (ver anexo 1). Con el programa piloto se querían explorar las posibilidades de almacenamiento, manejo y transporte de estos equipos, analizar los problemas técnicos que pudieran presentar, valorar su robustez y su fiabilidad, así como los tiempos necesarios para su preparación y ubicación en un aula o laboratorio escolar ordinario. Se seleccionaron cuatro centros, tres de la provincia de Granada y uno de Almería, con los que ya se había colaborado antes en Ciencia sobre Ruedas y en el Primer Concurso de Cristalización en la Escuela (anexo 2). Se estableció como condición que cada profesor colaborador seleccionara un grupo de clase completo para participar en el programa. Metodología de trabajo. Se partía del hecho de que el profesorado participante carecía de experiencia en el uso de tecnología EXAO en el aula, aunque por su participación en programas anteriores sí la había utilizado como usuario e incluso disponía de un material básico en sus centros. La estrategia de formación diseñada incluía dos sesiones de trabajo planificadas por el equipo de Exploralab y una tercera sesión en la que tanto la elección de la temática como el diseño de la actividad fueran responsabilidad del profesorado. Se esperaba así ir familiarizándolo con este nuevo entorno al tiempo que su alumnado iba adquiriendo las nociones básicas de manejo de los equipos. La primera sesión se realizó en las instalaciones del Parque de las Ciencias. Se presentó el programa al alumnado y se inició, mediante experiencias sencillas (anexo 3), su formación en el uso de la tecnología EXAO. También se incluyó una presentación que mostraba aspectos básicos de la investigación científica y de los diseños experimentales. Se enseñó al alumnado a manejar con autonomía el equipo, conectando sensores, programando la captura de datos, realizando cálculos estadísticos, gráficas, etc. La sesión duró dos horas y en ella se realizaron cuatro experimentos utilizando el sensor de temperatura. Los conceptos que se abordaron fueron: el equilibrio térmico, la velocidad de transferencia de energía térmica, la diferente conductividad térmica de los materiales y los procesos de enfriamiento por evaporación (anexo 3). La segunda sesión se realizó en los centros educativos. Se esperaba poner a prueba la capacidad de transporte y manejo de los equipos fuera del museo así como nuestra capacidad para adaptarnos a las diferentes condiciones materiales de los centros.

3

Se eligió un área de conocimiento básico en la enseñanza de la física como es la noción de fuerza y su relación con el movimiento. En esta ocasión se emplearon sensores de posición y fuerza para realizar una actividad (anexo 4) que planteaba de forma directa uno de los mayores problemas de aprendizaje de la mecánica elemental: la asociación que erróneamente hace el alumnado entre fuerza (resultado de una interacción) y velocidad (cambio de posición en un marco de referencia), en lugar de relacionar la fuerza con la aceleración, o con los cambios de velocidad, como se hace en el marco de las teorías newtonianas. En la actividad propuesta se utilizó un muelle que llevaba colgado como peso un trozo de plastilina. El dispositivo iba conectado a un sensor de fuerza, y se le hacía oscilar sobre un sensor de posición. Con esta actividad se puso a prueba la capacidad del alumnado para comprender la representación gráfica que ofrece la tecnología EXAO y se intentó estudiar el impacto sobre su aprendizaje. La tercera sesión se desarrolló en los centros y la temática elegida por el profesorado fue diferente. El IES Nicolás Salmerón trabajo con los sensores de pH y conductividad. El IES Federico García Lorca y el IES Fray Luis de Granada trabajaron sobre la equivalencia calor-trabajo usando sensores de temperatura, voltaje e intensidad de corriente. Finalmente el IES Valle de Lecrín decidió profundizar en el estudio de las fuerzas de rozamiento y plano inclinado usando los sensores de posición y fuerza y, además, realizó una actividad de espectroscopia visible de emisión. Resultados y discusión. A continuación se describen los principales resultados obtenidos y se valoran desde la perspectiva de los objetivos marcados en el proyecto piloto. Primera sesión. Parque de las Ciencias Todos los grupos visitaron el Museo para esta sesión de trabajo. Se usó una guía (anexo 3) que permitió al alumnado trabajar autónomamente con la menor ayuda posible por nuestra parte. Se deseaba evaluar la capacidad de adaptación del alumnado al entorno de EXAO. También se deseaba poner a prueba la capacidad del museo para utilizar un espacio común, que se usa también para otras actividades educativas, evaluar el tiempo de montaje y desmontaje así como las dificultades imprevistas.

Análisis del espacio utilizado y de las operaciones de montaje y desmontaje.

La actividad inicial se desarrolló en el espacio polivalente Einstein que cuenta con proyector y mesas amplias de reunión con capacidad para ocho personas. En ellas se instalaron ocho puestos de trabajo, cada uno para tres o cuatro alumnos. El número de participantes osciló en cada caso entre 20 y 30 personas. La sala Einstein se encuentra a menos de 10 metros del laboratorio Linneo lo que permite el suministro de agua y otro material complementario.

Alumnos del IES Valle de Lecrín

4

Los equipos de EXAO se encontraban almacenados en un espacio contiguo y para su traslado se empleó una caja de transporte. Para las operaciones de distribución y montaje de los equipos se necesitó poco más de una hora, con una persona trabajando a tiempo completo y el apoyo de otra en determinados momentos. Se utilizó un ordenador para proyección y ocho equipos que constaban de un sensor de temperatura, una consola de captura de datos, un recipiente de plástico para contener agua, servilletas, pajitas para cubrir la sonda de temperatura y una guía de trabajo. El desmontaje ocupó una media hora. La sesión de trabajo con el alumnado ocupó dos horas y contó con la asistencia de dos profesores del museo. En total la actividad supuso una ocupación de tres horas y media del espacio Einstein.

Traslado del alumnado. El alumnado llegó al museo por cuenta de su centro de procedencia. Tres de los cuatro grupos participantes aprovecharon la oportunidad para realizar una visita al resto de las instalaciones del museo.

Las opiniones del alumnado. Antes de comenzar el trabajo se les pasó una encuesta de valoración pidiendo que manifestaran su acuerdo con una serie de afirmaciones que valoraban de 1 a 5 –nada, poco, algo, bastante, mucho-. Se preguntaba sobre su experiencia con las materias científicas, uso de dispositivos electrónicos y preferencias para futuros estudios. En total participaron 96 alumnos y alumnas.

Item 1 2 3 4 5 6 Media cetros 3,0 3,2 3,7 3,7 2,4 2,0 Desv.típica 0,5 0,4 0,4 0,1 0,5 0,1

De los resultados de la gráfica 1 se desprende un cierto interés por las asignaturas de ciencias y la informática. Contrasta ese dato con el poco uso de las hojas electrónicas y destaca sobre todo la falta de experiencia con los instrumentos electrónicos de medida. Se refleja un nivel bajo-medio de trabajo experimental en el aula y no se observan grandes diferencias entre los cuatro centros participantes. Se puede concluir que en los participantes había una buena disposición para aprovechar la experiencia que se les ofrecía con el programa Experimenta.

1. He realizado experiencias de medida en las clases de ciencias 2. He realizado actividades experimentales en el laboratorio de ciencias. 3. Las clases de ciencias me interesan 4. La informática me interesa

5. Utilizo hojas de cálculo para realizar tablas y gráficas 6. He utilizado anteriormente aparatos electrónicos para realizar medidas de ciencias.

5

Se incluyeron preguntas sobre su interés hacia futuros estudios, su experiencia en pequeñas investigaciones y la utilización de videoconsolas. Los resultados se recogen en la gráfica 2. Se observa un interés moderado por futuros estudios científicos o técnicos y una percepción de que no son materias muy difíciles. La utilización de videoconsolas en el tiempo libre también se presenta de una forma moderada.

Finalizada la experiencia se les preguntó sobre la misma. Se recogen los resultados en la gráfica 3.

A la mayoría de los participantes les pareció muy interesante la experiencia, tanto por el uso de la tecnología como por el interés de los propios experimentos. No manifestaron dificultad a la hora de usar la nueva herramienta y las guías de trabajo les resultaron sencillas. Estos datos confirman nuestra hipótesis de partida respecto al interés intrínseco de la tecnología EXAO, a la facilidad con que pueden utilizar los equipos sin demasiada ayuda.

Manejo de los datos por parte del alumnado. Como se puede ver en el anexo 3, en la actividad inicial se adiestró al alumnado en la toma de datos con dos técnicas diferentes, una con registros continuos a lo largo del tiempo y otra de forma discontinua que permite seleccionar el momento

en el que se captura el dato. En el primer caso se trataron gráficamente los datos y se pidió a los participantes que interpretaran los resultados. En el segundo caso se tomaron datos de la temperatura de la mano de diferentes personas y se pidió un análisis estadístico básico de los resultados.

Arriba se observa la gráfica obtenida por un grupo de alumnos. Representa la variación de temperatura que experimenta el termómetro en diferentes

1. En el futuro estudiaré una carrera científica o técnica 2. Las asignaturas de ciencias me resultan fáciles 3. He realizado investigaciones en las clases de ciencias 4. Utilizo videoconsolas en mi tiempo libre

Item 1 2 3 4 Media 3,1 2,8 2,9 3,1

D.T. 0,5 0,3 0,3 0,2

1. Utilizar el Labquest me ha parecido interesante 2. La guía de trabajo me ha resultado sencilla de utilizar 3. Los experimentos han sido interesantes 4. El Labquest me ha parecido un aparato fácil de utilizar 5. Tras este primer contacto creo que podría utilizar el Labquest sin ayuda

Item 1 2 3 4 5 Media 4,3 4,0 4,3 3,8 3,6

D.T. 0,1 0,1 0,2 0,1 0,1

6

condiciones. Calentando con la mano, en uno de los casos la sonda se introdujo en una pajita de plástico y se dejó enfriar, en otro se sumergió en agua y se dejó enfriar y en el otro se hizo la experiencia dejando la sonda al aire. En el análisis gráfico se realizaron dos preguntas: ¿qué diferencias encuentras entre los tres experimentos? y ¿qué representa la inclinación de la gráfica? Casi todos los estudiantes relacionaron los experimentos con los datos presentados en forma gráfica e identificaron características relevantes como el hecho de que la pajita influyó debido a su capacidad de aislamiento o que en el agua el enfriamiento era muy brusco. Sin embargo, a la pregunta sobre la inclinación de la gráfica, que representa en cada momento la velocidad a la que cambia la temperatura, sólo la mitad respondió correctamente. ¿Identifican la pendiente con la velocidad?

Centro Nivel educativo No Si en % García Lorca 1º Bachiller 10 20 67 Valle de Lecrín 4º de ESO 8 11 58 Nicolás Salmerón 4º de ESO 16 10 38 Fray Luis de Granada 4º de ESO 14 7 33 Total 48 48

Este resultado es compatible con investigaciones que muestran que la mayoría de las personas puede extraer información básica de las gráficas pero tiene dificultades para hacer un análisis más profundo de las mismas. Se observa un resultado significativamente mejor en el grupo de alumnos de mayor nivel educativo compatible con un mayor conocimiento del concepto de velocidad y su representación matemática. Primera sesión de trabajo en los centros. La segunda sesión se realizó en los centros, trasladándose todo el equipo necesario salvo material que habitualmente existe en todos los centros. Los objetivos perseguidos con esta actividad son múltiples: por una parte se quería evaluar la destreza adquirida por el alumnado en el manejo de la consola de captura de datos, por otra, queríamos poner a prueba nuestra capacidad para trasladar el equipo a los centros escolares y, finalmente, se pretendía evaluar el impacto que había tenido la actividad en el conocimiento del alumnado sobre las relaciones entre los conceptos de fuerza y velocidad. Respecto a este último hay que considerar que para tres de los cuatro grupos fue su primer contacto con el tema, una dificultad no programada pero de la que se tratará de extraer alguna información. Unos días antes de realizar el trabajo práctico se pasó al alumnado una encuesta previa sobre los contenidos objeto de estudio. En ella se describían los problemas que iban a investigar.

Organización de los desplazamientos. Se trasladaron ocho equipos consistentes en una consola, un sensor de fuerza, un sensor de posición, un muelle y un bloque de plastilina utilizado como pesa. Todo el equipo se transportó en un contenedor y un carrito de transporte. Para los desplazamientos se usó el coche particular de uno de los profesores. Las

7

sesiones se realizaron martes y jueves, en horario de mañana. En total se recorrieron 441 km.

Características de los espacios en los centros. De acuerdo con lo esperado, los espacios disponibles en los centros fueron muy diversos. En todos se utilizaron los laboratorios pero éstos eran muy distintos dependiendo de la antigüedad de los centros. Mientras que en unos centros el espacio era más que suficiente, en otros la falta de espacio provocaba dificultades para moverse e interactuar con cada grupo de trabajo. En unos centros se dispuso de proyector y ordenador mientras que en otros no. En todos los casos se utilizó la pizarra convencional.

Estructura del trabajo realizado por los alumnos. La sesión de trabajo comenzó planteando el problema que se iba a investigar a partir de una discusión sobre las respuestas del alumnado al pretest. (anexo 4). La cuestión central era ¿qué mantiene el movimiento de la Tierra? A partir de esta pregunta se canaliza una discusión sobre las relaciones entre dos magnitudes que, en contra de lo que piensan muchos estudiantes, son completamente independientes: la fuerza y la velocidad. Mientras que la velocidad depende del sistema de referencia y de la “historia” del movimiento, la magnitud que verdaderamente se relaciona en cada instante con la fuerza es la aceleración, asociada con los cambios de velocidad. Responder a la pregunta sobre el movimiento de la Tierra plantea un reto extraordinario al alumnado pues “la velocidad” de la Tierra solo encuentra su explicación en el pasado, en la formación del sistema solar. El papel del Sol se limita a producir una aceleración hacia el centro, un cambio de dirección. De no existir éste la Tierra, según las leyes de Newton, se movería con igual rapidez pero en línea recta. Para afrontar este problema se hace un estudio experimental del movimiento de un trozo de plastilina que oscila suspendido de un muelle. Los sensores capturan su posición y la fuerza ejercida por el muelle. A partir de esta información se puede representar gráficamente la fuerza frente a la posición, la velocidad o la aceleración (magnitudes calculadas automáticamente por el equipo). En el anexo 5 se puede ver la secuencia completa seguida hasta que se hace ver que, en ésta situación, la velocidad de la pesa es máxima precisamente cuando la suma de todas las fuerzas que actúan sobre la pesa vale cero. Finalmente se establece que las únicas magnitudes relacionadas de una forma directa son la fuerza y la aceleración.

Desarrollo de la actividad y valoración de los resultados. En primer lugar resaltamos que la temática elegida despertó el interés del alumnado. En todos los centros se inició la actividad con un intenso debate y hubo sorpresas a lo largo del desarrollo experimental. La manipulación y programación de las consolas se realizó sin apenas ayuda. El alumnado fue capaz de tomar la iniciativa e incluso nos mostraron capacidades del equipo que no conocíamos, como la selección directa de las variables representadas en las gráficas sin tener que acceder a los menús específicos de control. El punto de partida del alumnado se recoge en la tabla siguiente.

8

¿Identifica correctamente las causas del movimiento de la Tierra?

%

Se debe a la gravedad. 61 Ausencia de fuerzas o equilibrio entre las existentes

25

No contesta a la pregunta. 14 ¿Qué fuerza actúa sobre un objeto lanzado? % Fuerza inercial hacia arriba. 86 Fuerza peso y rozamiento con el aire. 14

Las respuestas se presentan de forma agrupada para todos los centros ya que no se encontraron grandes diferencias entre ellos. Más de la mitad del alumnado identificó a la fuerza de la gravedad como la causa del

movimiento de la Tierra, especificando en muchos casos que se trata de una fuerza de atracción entre el Sol y la Tierra y en algunos otros que la fuerza ejercida por el Sol sobre la Tierra es mayor que la ejercida por esta sobre aquel. Esta respuesta manifiesta las dificultades del alumnado para asumir la existencia de un movimiento en este caso acelerado en dirección y sentido hacia el centro de la trayectoria, sin que intervenga en todo momento una fuerza que lo mantenga. Estas respuestas obedecen a un esquema bien conocido en el que las causas se identifican con los efectos de una manera superficial. Al identificar la causa (fuerza) con el efecto (velocidad) las respuestas parecen del todo coherentes. En términos generales ese esquema lleva a considerar que un cuerpo se mueve hacia donde indica la fuerza que actúa sobre él, un esquema muy robusto que coincide con nuestra experiencia diaria en un mundo donde actúan multitud de fuerzas de rozamiento que habitualmente no son tenidas en cuenta. Este esquema se repite mayoritariamente en la segunda pregunta donde la inmensa mayoría necesita identificar una fuerza “acumulada en el lanzamiento” y que mantiene subiendo al objeto hasta que, agotada la fuerza, el objeto se detiene y comienza a descender. De nuevo se identifica erróneamente la fuerza con la causa y la velocidad con el efecto. Esta forma espontánea de ver las cosas está bien documentada y ha sugerido diversas interpretaciones más o menos asimilables a esquemas teóricos vigentes en diversos momentos de la historia de la mecánica (teoría del ímpetus, por ejemplo). El trabajo de investigación propuesto al alumnado aborda frontalmente este problema tras identificar las fuerzas que actúan sobre el bloque de plastilina que oscila suspendido del muelle. Una vez que se familiarizaron con el movimiento se pidió que identificaran los momentos en los que la fuerza resultante fuera máxima y mínima y que, una vez identificados, se centraran en la situación de movimiento o reposo en la que se encontraba el bloque.

9

Tras realizar la experiencia surgió la sorpresa de que precisamente cuando el bloque viaja más deprisa es cuando se encuentra en equilibrio, actuando sobre él una fuerza resultante igual a cero. Se pidió al alumnado que representara gráficamente la velocidad y la aceleración frente a la fuerza al objeto de ver la relación existente entre esas magnitudes. Como se ve en la gráfica siguiente, y es una imagen que sorprendió a todos los participantes en la experiencia, la velocidad y la fuerza resultante tienen comportamientos opuestos. Cuando el objeto está en reposo la fuerza tiene sus valores máximos y, por el contrario, cuando la fuerza alcanza el valor cero el objeto se mueve a la mayor velocidad. En la representación de la fuerza frente a la aceleración, cambio de velocidad, se observa la proporcionalidad recogida en todos lo libros de texto como segunda ley de Newton. La experiencia se modificó aumentando la superficie de contacto con el aire de modo que la fuerza de rozamiento aerodinámico fuera mayor y diera lugar a un mayor amortiguamiento. La gráfica de la izquierda permite apreciar circunferencias cada vez de menor radio, lo que indica que el objeto pierde velocidad en cada ciclo de oscilación.

Establecida experimentalmente esta relación entre fuerza y aceleración se volvió a la discusión inicial reinterpretando las respuestas de los alumnos buscando un nuevo punto de equilibrio. En relación con el movimiento de la Tierra se redefinió el papel del Sol, que ahora se presenta como responsable de la aceleración de la Tierra –cambio de dirección en su velocidad - y no del movimiento en sí, cuyo origen hay que buscarlo en las circunstancias en las que se formó el sistema solar. Igual ocurre con el lanzamiento vertical. El objeto lanzado, si no contamos con el rozamiento del aire, siempre se encuentra sometido a una única fuerza, el peso, que produce una aceleración constante que le hace frenar, detenerse y volver a caer. El desarrollo de la actividad en los cuatro centros transcurrió dentro de los tiempos previstos sin que se presentaran problemas en los equipos o en la gestión de las discusiones a que dieron lugar las actividades. La participación del alumnado fue muy intensa y satisfactoria. Segunda sesión de trabajo en los centros.

10

Esta última sesión se dejó abierta para que el profesorado seleccionara libremente su temática y tuvieran la ocasión de confeccionar sus propios guiones de trabajo. Dos de los profesores confeccionaron su propio guión en colaboración con el equipo de Exploralab y otros dos adaptaron una propuesta que se les hizo a raíz de un intercambio de ideas. Las actividades diseñadas por el profesorado versaron sobre (1) conductividad y pH de disoluciones y (2) caída libre, caída en un plano inclinado y medida de rozamiento. La actividad experimental propuesta por ExploraLab consistió en la medida de la equivalencia entre calor y trabajo, es decir, la obtención del equivalente mecánico del calor (ver anexo 6).

Desarrollo de la actividad y resultados. La dinámica fue la misma que en la actividad anterior salvo que en las dos propuestas elaboradas por los profesores ellos se hicieron responsables de los materiales específicos, limitándonos nosotros a suministrarles las consolas y sensores. También se procuró que la gestión de la actividad con los alumnos recayera en manos de sus profesores. En todos los casos la experiencia resultó muy satisfactoria tanto para el profesorado como para el alumnado. Tanto en esta sesión como en la primera la principal dificultad fue encajar la actividad en el desarrollo ordinario del programa del curso. Aunque el profesorado hizo un esfuerzo por hacer coincidir la intervención con las actividades ordinarias de clase, las necesidades de organización y disponibilidad del programa Experimenta obligó a realizar ciertas concesiones. Al igual que en la primera sesión, en la mayoría de los centros la experiencia con las consolas se utilizó como punto de arranque de una nueva temática lo cual, como se discutirá más adelante, presenta ventajas e inconvenientes.

11

Encuesta final de valoración. Al acabar el curso se pidió al profesorado participante que pasara a su alumnado una encuesta que incluía cuestiones tanto de valoración de su experiencia como relativas a los contenidos abordados en las mismas. La aplicación de la encuesta no fue controlada por ExploraLab, aunque el carácter informal de la actividad, que en ningún caso tuvo repercusión académica, y el grado de implicación que mostró el alumnado en todas las actividades, nos lleva a pensar que sus respuestas fueron sinceras y por tanto aceptables para nuestros propósitos. El tiempo transcurrido entre el primer contacto y la encuesta final osciló entre tres y cuatro meses. Las últimas sesiones se realizaron al menos con un mes de antelación. También se encuestó al profesorado y se pidieron sugerencias de mejora del programa. Los resultados de estas encuestas se muestran a continuación.

¿Recuerda el alumnado las experiencias realizadas? Se interrogó al alumnado sobre las experiencias realizadas en sus centros. Se les pedía una somera descripción de los experimentos, su finalidad y las conclusiones que se obtuvieron. Salvo contadas ocasiones todo el alumnado recordó las experiencias, los sensores utilizados, las manipulaciones que se hicieron, etc. Sin embargo, a la hora de recordar con precisión cuales eran los objetivos de la investigación y qué conclusiones se habían extraído de ella, se encontraron diferencias relevantes que se muestran a continuación.

Respecto a la investigación sobre las relaciones entre fuerza y velocidad, ¿recuerdan el objetivo principal y las conclusiones? %

Respecto a la investigación elegida por el profesor, ¿recuerdan el objetivo principal y las conclusiones? %

SI 36 SI 64 NO 64 NO 36

Las diferencias entre centros fueron grandes: en uno de ellos más de la mitad del alumnado recordó perfectamente el objetivo y las conclusiones a pesar de ser el centro para el que más tiempo había transcurrido. En dicho centro la actividad experimental sirvió de punto de partida para el desarrollo del tema y posiblemente hicieron referencias a él a lo largo del tiempo. Los malos resultados globales también pueden atribuirse a la dificultad de la temática elegida pues, tal y como se mostró anteriormente, el alumnado mantenía unas ideas alternativas bien ancladas que son difíciles de modificar. Respecto a la segunda investigación se observa un mejor resultado. Las diferencias entre centros también son relevantes pues en algunos casos alcanzan el 90 % de acierto mientras que en el peor de los casos llegó al 30%. Carecemos de la información suficiente para explicar estas diferencias pero sí hemos observado que cuanto mejor se eligió el momento de la actividad en relación con la programación, los resultados fueron mejores. También parece influir el tipo de actividad experimental desarrollada, la diferencia entre el mejor y el peor resultado, desde este punto de vista, es que en el mejor la

12

actividad no manejó conceptos demasiado abstractos ya que se utilizaron conductivímetros y pHmetros para clasificar diferentes disoluciones mientras que en en el centro que obtiene peor resultado se midió la equivalencia entre las unidades de trabajo y calor, una noción muy abstracta que necesitó de conceptos muy débilmente disponibles entre el alumnado a pesar de que, en teoría, se deberían conocer.

La opinión del alumnado. A continuación se muestran los resultados de la encuesta, su valor medio y la desviación típica.

Pregunta Valoración D.T. 1. Participar en este proyecto me ha parecido positivo 4,3 0,2 2. Realizando las actividades he aprendido cosas que no sabía 4,2 0,2 3. Las experiencias fueron interesantes 4,1 0,4 4. Las experiencias han sido fáciles de realizar 3,7 0,1 5. Las explicaciones y guías fueron fáciles de comprender 4,0 0,1 6. Tras las experiencia he podido sacar conclusiones claras 3,8 0,3 7. Las duración de las sesiones ha sido la adecuada 3,8 0,4 8. Después de esta experiencia creo que podría utilizar el Labquest sin ayuda de un profesor

3,7 0,2

9. Para el próximo curso me gustaría hacer nuevos experimentos 4,5 0,2 10. Me gustaría elegir el tema de investigación y diseñar las experiencias 3,7 0,4

Destaca en primer lugar que la expectación despertada en la primera sesión se mantuvo a lo largo de la experiencia, al alumnado le gustaría continuar el próximo curso realizando actividades de este tipo, como se desprende de la respuesta la pregunta número nueve. Esa opinión positiva se mantiene en el resto de las respuestas incluso cuando se pregunta si sabrían utilizar la tecnología sin ayuda del profesor (8) o si les gustaría preparar sus propios experimentos (10). También se les pedía que hicieran sugerencias de mejora. Quienes las hicieron se manifestaron en el sentido de aumentar las sesiones de trabajo con esta tecnología dentro del desarrollo normal del curso, es decir, consideraron que la realización de actividades experimentales de investigación con captura electrónica de datos constituye un buen complemento para el desarrollo de las clases de ciencias.

La opinión del profesorado. El profesorado que participó en la experiencia ya había colaborado en otros programas promovidos por el Parque de las Ciencias y la relación con el equipo de ExploraLab fue de completa confianza y cordialidad, lo que constituyó un factor

13

decisivo para poner en marcha el programa Experimenta y mantener una relación muy fluida en la que pudieron expresar sus expectativas y planificar las diferentes actuaciones. El proyecto Experimenta fue valorado muy positivamente por el profesorado, así nos lo hicieron saber a lo largo de la experiencia en los contactos mantenidos y en la encuesta final. La valoración positiva se refiere tanto a la organización de la actividad, la implicación de su alumnado, el aprendizaje realizado en el manejo de la tecnología de captura electrónica de datos y, lo que consideramos como más valioso de acuerdo con los objetivos que nos habíamos planteado, en las posibilidades que encuentran para la utilización sistemática de esta tecnología en sus aulas. La encuesta recogida más abajo refleja la puntuación media en una escala en la que se valora de 1 a 5 su acuerdo con la frase enunciada que va del 1 al 5. Resultados de la encuesta al profesorado Valoración 1. El programa EXPERIMENTA se ha desarrollado tal y como estaba previsto inicialmente. 4,5 2. El programa EXPERIMENTA ha merecido el tiempo dedicado con mi alumnado. 5 3. El programa EXPERIMENTA ha contado con el apoyo y comprensión de mi centro educativo. 4,75 4. El grupo de alumnos me ha manifestado una valoración positiva de las experiencia. 4,25 5. Las actividades realizadas han despertado su interés 4,25 6. Las actividades realizadas fueron relevantes para el desarrollo del programa del curso 4,25 7. Tras las experiencias hemos dedicado algunas clases a estudiar los resultados 3,75 8. Los medios utilizados en las experiencias han sido suficientes 4,5 9. La realización de las actividades me ha supuesto un esfuerzo extraordinario 2,5 10. Me gustaría realizar actividades similares el próximo curso 4,5 11. Tras la experiencia de este año podría manejar con autonomía los equipos 3,75 12. Me gustaría desarrollar mis propias actividades experimentales a lo largo del próximo curso. 4 13. Motiva al alumnado en general. 4,5 14. Interesa especialmente al alumnado más capacitado para las ciencias 4,5 15. Desmotiva al alumnado con peor rendimiento académico 1,5 16. Interfiere negativamente en el normal desarrollo del programa 1,25 17. Ayuda a comprender los conceptos científicos tratados en cada experiencia 4,5 18. Permite establecer nuevas relaciones entre los conceptos científicos estudiados 4,5 19. Fomenta las habilidades necesarias para el diseño de experimentos 4,25

14

20. La representación gráfica de datos reales es fácil de interpretar por la mayoría del alumnado 3,5 21. La representación gráfica desarrolla las competencias matemáticas del alumnado 3,75 22. El uso de datos reales facilita la inclusión de técnicas sencillas de análisis de datos 4 23. La facilidad y rapidez con que se toman los datos permite centrar el interés sobre el análisis de los resultados 4,75

Considerando globalmente las respuestas, la valoración de Experimenta fue muy positiva, la actividad no supuso pérdidas de tiempo, esfuerzos adicionales o inconvenientes excesivos para el profesorado. Manifestaron que se trata de un tipo de actividad que fomenta entre el alumnado el desarrollo de procedimientos y estrategias de investigación, les ayuda en el aprendizaje de conceptos relevantes y les permite trabajar de una manera diferente el manejo de gráficas de cara a la construcción de conceptos científicos. Al igual que su alumnado, consideran que podrían manejar con autonomía esta tecnología y que estarían dispuestos a diseñar sus propias actividades experimentales. También destaca la apreciación de que el uso de EXAO no desmotiva al alumnado que normalmente presenta peor rendimiento académico. Esta observación también coincide con la realizada por uno de los autores de este informe que desde el curso 2006-2007 utiliza tecnología EXAO en el aula, incluso con alumnos más pequeños, de 2º de ESO. Se ha constatado que los aprendizajes realizados en el contexto de una investigación de este tipo son muy robustos y significativos. También conectan con el alumnado que normalmente es más reacio a los aprendizajes en contextos meramente académicos. Esta afirmación, que puede hacerse de cualquier actividad de investigación en el aula, adquiere un significado especial en este caso porque las experiencias “entregan” los datos en un formato muy formal como son las gráficas o las tablas de datos. CONSIDERACIONES FINALES Y EXPECTATIVAS DE FUTURO El programa Experimenta ha cumplido plenamente con los objetivos planteados al inicio. Hemos comprobado la atracción que esta tecnología ejerce sobre el alumnado, la facilidad y autonomía con que la manejan y el interés que manifiestan para incorporarlo en sus actividades de clase. Nos ha permitido evaluar las dificultades prácticas de manejo tanto en el museo como en los centros escolares. Hemos adquirido la experiencia necesaria para abordar un trabajo más amplio en el que podamos atender a un mayor número de centros escolares y de profesores. También quedó de manifiesto que los beneficios del trabajo experimental con captura electrónica de datos se maximiza cuando las actividades han sido planeadas por el profesorado y encajadas en el desarrollo ordinario de sus clases. En este sentido también se observó que el profesorado debe experimentar una transición hacia una nueva forma de diseñar sus actividades experimentales para dar cabida a las características de la captura electrónica de datos, concretamente debe asumir las posibilidad de monitorizar procesos en lugar de tomar datos en situaciones estáticas.

15

El modelo de formación del profesorado que hemos puesto en marcha, basado en el trabajo tutelado en una situación real de clase con su grupo de alumnos, ha funcionado satisfactoriamente. Con una pequeña inversión de tiempo el profesorado ha visto en la práctica que es posible introducir esta tecnología en clase y que aporta una visión diferente y complementaria a las actividades experimentales tradicionales. La experiencia nos ha permitido también probar los materiales didácticos diseñados para las actividades con lo que esperamos mejorarlos para próximas ediciones. Finalmente, consideramos que el programa Experimenta posee un largo recorrido dentro de ExploraLab como una línea de investigación y de divulgación de un nuevo enfoque de las actividades experimentales en los centros educativos. En esa línea se considera necesario continuar y ampliar la actividad para el curso próximo y siguientes de forma que se afronten los trabajos de formación y realización autónoma de actividades por parte de profesorado y alumnado, sin olvidar el trabajo, con un nivel de autonomía mayor, con el profesorado que ha colaborado en esta primera fase del programa. Se plantea así como necesidad la adquisición de nuevos equipos semejantes a los ya disponibles, de forma que pueda compatibilizarse la formación de más profesorado y alumnado en el Parque de las Ciencias con la cesión de material, durante periodos cortos de tiempo, al profesorado que, teniendo ya la formación necesaria para trabajar de forma autónoma con estos materiales y habiendo presentado un proyecto de actividades para realizar en su centro con su alumnado, se comprometa a evaluar dichas actividades conjuntamente con Exploralab. Respecto al equipo utilizado confirmamos que cumple con las expectativas despertadas y que dispone del software adecuado para trabajar en la plataforma Guadalinex lo que puede facilitar el aprovechamiento de los recursos TIC disponibles en los centros. AA.VV (Ciencia sobre Ruedas en Granada. Una experiencia de actualización científica y Tecnológica en el Aula.

PINTÓ, R. (2009) TRABAJO EXPERIMENTAL MEDIANTE SISTEMAS DE CAPTADORES DE DATOS: DIFICULTADES A SUPERAR. VIII CONGRESO INTERNACIONAL SOBRE INVESTIGACIÓN EN LA DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS (ISSN 0212-4521)

AA.VV. (2009) CIENCIA SOBRE RUEDAS EN GRANADA. UNA EXPERIENCIA DE ACTUALIZACIÓN CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA EN EL AULA. VIII CONGRESO INTERNACIONAL SOBRE INVESTIGACIÓN EN LA DIDÁCTICA DE LAS CIENCIAS (ISSN 0212-4521)

16

ANEXOS Anexo 1. Relación de sensores y equipos utilizados. Artículo número Lab Quest 8 Sensor temperatura -20 ºC -110ºC 14 Sensor pH 8 Barómetro 1 Sensor presión gas 8 Accesorios presión 8 Humedad relativa 8 Sensor movimiento 8 Sensor de fuerza de doble rango 8 Sensor de oxígeno disuelto 3 Monitor de ritmo cardiaco 8 Monitor de respiración 8 sensor de conductividad 8 Sensor CO2 gas 3 Sensor Oxígeno gas 3 Sensor de luz 8 Sensor intensidad corriente 8 Sensor voltaje 8 Sensor campo magnético 8 Colorímetro 3 Cubeta colorímetro 3 Espectrofotómetro 3 Sondas con fibra óptica para espectros de emisión 3 Go Link 4 ANEXO 2. RELACIÓN DE PROFESORADO Y CENTROS PARTICIPANTES. Jose Ignacio Moreno Gómez I.E.S.Fray Luis Granada Carlos Sampedro Villasán I.E.S. Federico García Lorca Asunción Galera Moreno I.E.S. Nicolás Salmerón Joaquín López Martí I.E.S. Valle de Lecrín –

17

ANEXO 3. GUÍA DE ACTIVIDADES INICIALES. En esta sesión de trabajo aprenderás a utilizar con autonomía el Labquest. Usaremos el sensor de temperatura para hacer experimentos sencillos. INVESTIGACIÓN 1: ¿CUÁNTO DEBEMOS ESPERAR PARA MEDIR LA TEMPERATURA DE LA MANO?

Conecta el Labquest pulsando el botón metálico situado arriba a la izquierda y espera a que aparezca una pantalla VERDE.

Inserta en la parte superior el conector del termómetro. Aparecerá una pantalla ROJA con el valor actual de la temperatura.

Mide la temperatura de tu mano. PROGRAMAMOS EL LABQUEST PARA TOMAR DATOS. Extrae el puntero verde de plástico que hay en la base del labquest y pulsa el icono.

Pulsa la casilla Modo y selecciona En el tiempo. Selecciona la Rapidez, cuántos datos tomarás cada segundo. Selecciona la Duración del experimento. Pulsa OK.

Ya estás preparado para medir la temperatura, coge la punta del termómetro con la mano y comienza a medir. EXPERIMENTA varias veces, usa el vaso de agua para enfriar el termómetro. Sécalo siempre con la servilleta de papel. ANTES de cada nueva medida inicia una nueva Serie (Run) que será almacenada en una columna diferente. Puedes descartar los datos anteriores si no creas una nueva serie. A lo largo de la experiencia verás cómo los datos aparecen en una gráfica hasta que finaliza el tiempo programado. Siempre puedes interrumpirlo pulsando sobre el icono rojo. GUARDA LOS DATOS. Concluido el experimento debes guardar los datos. 1. Inserta la memoria USB en la ranura frontal. 2. Pulsa ARCHIVO 3. Selecciona GUARDAR y ponle un nombre que luego puedas recordar. 4. Selecciona EXPORTAR para crear un fichero CSV que luego podrás abrir con cualquier hoja de cálculo en un ordenador. ANALIZA Y REFLEXIONA. Pulsa GRÁFICA. Selecciona MOSTRAR GRÁFICA. Elige la que desees ver y reflexiona: al medir la temperatura de un cuerpo tenemos que situar el termómetro junto a él y esperar a que alcance el equilibrio térmico. Eso lleva su tiempo:

¿Cuánto debemos esperar para medir la temperatura de la mano? ¿La temperatura cambia uniformemente?, ¿cuándo lo hace más

rápidamente?

18

INVESTIGACIÓN 2: ¿A QUÉ TEMPERATURA TENEMOS LAS MANOS? La temperatura del cuerpo humano en condiciones normales está comprendida entre 36,4ºC y 37, ºC. Se trata de un dato promedio y puede haber personas con una temperatura ligeramente diferente. Si medimos la temperatura de la mano las diferencias entre unas personas y otras es aun mayor y depende de las condiciones ambientales. PROGRAMAMOS EL LABQUEST PARA TOMAR DATOS.

Pulsa el icono de medida Selecciona modo “eventos con

entrada” , marca 1 columna y en nombre escribe “temperatura de la mano”, deja las demás ventanas en blanco.

Comienza a tomar datos de tus compañeros de trabajo.

Aparece un icono rojo y un círculo gris. Cada vez que pulses el círculo gris guardarás la temperatura que registre el termómetro y te pedirá que identifiques a quién corresponde este dato. Es la forma de identificar medidas independientes.

Cuando tengas todos los datos pulsa el icono rojo para terminar. Puedes ver los resultados gráficamente o en una tabla pulsando

ANALIZA Y REFLEXIONA. Pulsa analizar y selecciona estadísticas. Elige la variable temperatura y te mostrará el valor mínimo, el máximo , el medio y la desviación estándar. ¿A qué temperatura tenemos las manos? ¿Encuentras diferencias entre unas personas y otras?, ¿a qué se deberán? GUARDA y EXPORTA los datos en tu memoria USB. Selecciona salir INVESTIGACIÓN 3. ¿CÓMO FUNCIONA EL FRIGORÍFICO? Generalmente es más sencillo calentar que enfriar. Basta con frotarse las manos para notar cómo se calientan. Puedes frotar el termómetro con la servilleta de papel y verás lo que ocurre. ¿Cómo hacer que algo se enfríe? Ese es el trabajo de los frigoríficos, ¿cómo funcionan? EXPERIMENTA

Mide la temperatura de la habitación. Envuelve el termómetro con un trozo de la servilleta de papel y sumérgelo

en el agua. Programa en el tiempo para tres minutos. Inicia la captura de datos y mueve el termómetro en el aire. ANALIZA Y REFLEXIONA.

Compara la temperatura alcanzada con la temperatura inicial de la habitación. ¿Qué observas?, trata de dar una explicación. GUARDA y EXPORTA los datos en tu memoria USB.

19

INVESTIGACIÓN 4:¿CÓMO SE ENFRÍA EL TERMÓMETRO? El CALOR es un intercambio de ENERGÍA entre cuerpos que están en contacto y a diferente temperatura. La energía fluye desde el cuerpo más CALIENTE al cuerpo más FRÍO. La velocidad a la que se produce este intercambio depende de la diferencia de temperatura y de las características térmicas de la superficie de contacto.

Otra forma de intercambiar la energía es la RADIACIÓN. No es necesario el contacto con ningún material y la energía escapa en forma de onda electromagnética. La radiación también es absorbida por la materia aumentando su temperatura.

EXPERIMENTA cómo se calienta y enfría el termómetro al ponerlo en contacto con la mano y utilizando diferentes materiales de contacto. Realizarás tres experimentos en tres series de datos.

PROGRAMA el labquest para un tiempo de dos minutos con una rapidez de dos datos por segundo.

Enfría el termómetro con el agua, sécalo con la servilleta de papel con cuidado de no calentarlo.

Experimento 1. Comienza a tomar datos de temperatura y coge el termómetro con la mano. Espera a que pase el primer minuto. Mantén el termómetro en el aire y deja libre el extremo metálico. Observa cómo se enfría.

Experimento 2. Repite el experimento pero en esta ocasión, cuando haya pasado el primer minuto enfría el termómetro sumergiéndolo en el agua.

Experimento 3. Sitúa el termómetro dentro de la pajita y repite el proceso 1, deja que se enfríe en el aire.

ANALIZA y REFLEXIONA

Selecciona gráfica, pulsa y selecciona Todas las series. En la gráfica aparecerán todos los experimentos que has realizado.

¿Qué diferencias encuentras entre las tres gráficas?

La temperatura del agua y del aire son muy parecidas. ¿Por qué se enfría más rápido en el agua?

¿Qué información podemos extraer de la inclinación de las gráficas?

GUARDA y EXPORTA los datos en tu memoria USB.

PROFUNDIZA.

La velocidad es una magnitud física que expresa cómo cambia la posición de un cuerpo. También podemos definir la velocidad de enfriamiento como la variación de la temperatura a lo largo del tiempo. Con el Labquest puedes calcular la velocidad a la que cambia cualquier magnitud que hayas medido.

La función matemática que te permite hacerlo es la DERIVADA, una medida de la variación.

Visualiza los datos de tus experimentos, entra en TABLA

Selecciona nueva columna calculada. En la nueva ventana selecciona en Ecuación la derivada -1st Derivative (Y,X)- Pulsa OK. Aparece una gráfica que representa la velocidad a la que se calentó y enfrió el termómetro. Pulsa Gráfica y selecciona Todas las gráficas. ANALIZA EL RESULTADO.

20

ANEXO 4. PRETEST FUERZA MOVIMIENTO. ¿Es la fuerza la causa del movimiento? Desde pequeños estamos acostumbrados a empujar, tirar o arrastrar cada vez que deseamos que algo se mueva. Por eso estamos convencidos de que la fuerza es la causa del movimiento. Esta idea no funciona cuando miramos al cielo. La Luna gira entorno a la Tierra mientras que ésta viaja por el espacio a gran velocidad rodeando el Sol. ¿Qué fuerzas mantienen estos movimientos?

Actividad 1. Realiza una propuesta razonada: ¿qué mantiene el movimiento de las Tierra alrededor del Sol?

La idea de que el movimiento necesita una fuerza nos dificulta también entender cosas más cercanas. Por ejemplo, lanzamos una piedra hacia arriba y observamos cómo sube después de separarse de nuestra mano. ¿Qué le hace subir?, ¿por qué se detiene a cierta altura?, ¿qué le obliga a bajar?

Actividad 2. Dibuja (a) un objeto subiendo tras ser lanzado, (b) el mismo objeto justo cuando alcanza la máxima altura y (c) ese mismo objeto bajando. Añade unos vectores (flechas) que representen las fuerzas que actúan sobre la piedra en las tres direcciones. Justifica qué fuerza es la más importante para explicar el movimiento observado en cada caso.

Al finalizar la investigación volveremos sobre estas cuestiones para sacar una conclusión final. Nuestra investigación. Tenemos un soporte vertical con un sensor capaz de medir la fuerza, de él hemos colgado un muelle con una pesa (bloque de plastilina). En el suelo, justo debajo del muelle, situamos un sensor que mide la distancia hasta la pesa.

Actividad 3. PREDICE. En la experiencia vamos a dejar que la pesa oscile durante diez segundos. Los sensores medirán la fuerza que actúa sobre el muelle y la distancia de la pesa al suelo. Realiza tres gráficas de cómo crees que van a variar la fuerza, la posición y la velocidad a lo largo del tiempo.

La pesa se moverá arriba y abajo, acelerando y frenando. Sobre ella actúan dos fuerzas, si excluimos el rozamiento con el aire,

a) la fuerza que hace el muelle b) la fuerza que hace la Tierra sobre la pesa, es decir, su peso.

Actividad 4: dibuja la pesa cuando se encuentra (a) arriba del todo, (b) pasando por el punto de equilibrio, (c) abajo del todo. Sobre ella dibuja mediante vectores el valor de las fuerzas que hacen el muelle y la Tierra sobre la pesa. Suma las dos fuerzas, ¿en alguna situación la suma de las fuerzas vale cero?

21

ANEXO 5. INVESTIGACIÓN SOBRE FUERZA Y VELOCIDAD. COMIENZA LA INVESTIGACIÓN

Vamos a investigar si la velocidad que tiene un cuerpo depende de las fuerzas que actúan sobre él en ese momento (fuerza resultante).

Usaremos una bola de plastilina suspendida de un muelle. Sobre la bola actuarán dos fuerzas, el peso, que será constante a lo largo de todo el experimento, y la fuerza realizada por el muelle, que será variable y dependerá de lo estirado que esté.

Para empezar dedica unos minutos a leer tus respuestas al cuestionario inicial ¿Es la fuerza la causa del movimiento?

1. Observa atentamente las gráficas que dibujaste en la actividad 3, a continuación diseña un experimento para comprobarlas.

Explica cómo vas a programar el Labquest.

DISCUSIÓN EN GRUPO.

Realiza el experimento y observa las gráficas, ¿coincide con lo que habías predicho en la actividad 3?

Describe y justifica las posibles diferencias entre tu predicción y lo que has observado.

DISCUSIÓN EN GRUPO. 2. Refinamos el experimento.

Deseamos ver la relación existente entre la fuerza resultante y la velocidad. Lee tu respuesta a la actividad 4 del cuestionario ¿Es la fuerza la causa del movimiento? ¿Qué fuerzas actúan sobre la bola de plastilina?

DISCUSIÓN EN GRUPO.

Experimento definitivo, ¿es la fuerza la causa del movimiento? Sobre la bola actúan dos fuerzas, el peso y la que ejerce el muelle. Cuando la bola está en equilibrio la suma de esas dos fuerzas, la resultante, es cero. Deseamos investigar cómo varía esa fuerza cuando la bola esté en movimiento y qué relación guarda con la velocidad y la aceleración.

Deja la bola en la posición de equilibrio y espera a que deje de oscilar. Cuando apenas se mueva , pulsa y selecciona, poner a cero.

Empuja un poco la bola y verás que la fuerza oscila entre valores positivos y negativos. Programa para diez segundos, 10 datos cada segundo, y realiza la medida.

b) Representa en el eje Y la fuerza, la velocidad y la aceleración frente al tiempo (eje X). ¿Qué nos dicen los datos del experimento?, ¿qué magnitudes están mejor relacionadas?

c) Realiza dos nuevas gráficas. Representa cómo varía la fuerza en función de la velocidad, por un lado, y cómo varía la fuerza resultante en función de la aceleración, por el otro. ¿Cual de las dos magnitudes, velocidad o aceleración, es proporcional a la fuerza?

SACA CONCLUSIONES

A la vista de los resultados contesta a la pregunta inicial, ¿está relacionada la velocidad de un cuerpo con la resultante de las fuerzas que actúan sobre él?, ¿puede

22

moverse un cuerpo a pesar de que la suma de todas las fuerzas que actúan sea CERO?

Razona tu respuesta.

Aplica los resultados de la investigación para revisar tus respuestas iniciales. La aceleración es una medida de la rapidez con que cambia la velocidad de un cuerpo. La velocidad es una magnitud vectorial que posee módulo y dirección. Cualquier cambio en el módulo o en la dirección de la velocidad de un objeto es una aceleración. Revisa con estas ideas la actividad 1. ¿Qué efecto produce sobre la Tierra la atracción gravitatoria con el Sol?

Revisa las actividades 2 y 3. ¿Qué ocurriría si tu respuesta inicial fuera correcta?, ¿cómo se movería el objeto lanzado?

5. Un experimento adicional. Cuando hay fuerzas ocultas. Guarda los datos en la memoria USB.

Modifica el programa de captura de datos para tomarlos durante 5 minutos. Repite el proceso experimental anterior y saca tus propias conclusiones a la vista de los resultados. ¿A qué se debe que la oscilación vaya disminuyendo?, ¿qué podrías hacer para que el efecto observado fuera más patente?

SACA CONCLUSIONES.

La presencia de rozamiento en la mayoría de las situaciones cotidianas nos lleva a formarnos una idea equivocada pues no hace falta una fuerza para que un objeto se mantenga en movimiento. Son los cambios de movimiento, es decir, la aceleración, lo que necesita de una fuerza resultante para producirse.

6. Un cálculo adicional. Los datos que has conseguido te permiten realizar dos cálculos interesantes basándote en dos leyes físicas.

La 2ª ley de Newton (F=ma, siendo m la masa y a la aceleración) te permite calcular la masa, y la ley de Hooke (F=kDl, siendo Dl la deformación del muelle y k la constante de elasticidad) te permite calcular la constante elástica del muelle que hemos utilizado.

Utiliza el LABQUEST para hacerlo. Sólo tienes que pulsar “análisis de datos” y seleccionar AJUSTE LINEAL. El programa calculará la recta más cercana a los datos recogidos, la pendiente te dará la información que necesitas.

Masa: Constante elástica:

7. Para terminar. Una vez que calcules la masa, usa F=mg (g=9,8 N/kg) para calcular el peso de la bola de plastilina. Compara con el medido en 3 y comenta el resultado.