La Magia del Equilibrio: Experimentando con Palancas Caseras
La física puede ser muy entretenida cuando la experimentamos de primera mano. Con estos experimentos de palancas caseras, se busca comprender de manera sencilla conceptos como fuerza, equilibrio y centro de masa. ¡Es la manera perfecta para que niños y adultos aprendan sobre ciencia mientras se divierten!
Palancas caseras
¿Sabías que los principios físicos que rigen el equilibrio están presentes en nuestra vida diaria? Desde abrir una puerta hasta jugar en un sube y baja, las palancas están en todas partes. En el siguiente artículo se expone una práctica demostrativa donde utilizamos palitos de madera y plastilina con estudiantes de grado 4° y construimos nuestras propias palancas caseras con el objetivo de comprender cómo funciona este simple pero poderoso principio.
El principio de la palanca
La palanca es una máquina simple que permite amplificar la fuerza aplicada a un objeto, facilitando así el movimiento o el levantamiento de cargas pesadas. Funciona a través de un punto de apoyo fijo, llamado fulcro, alrededor del cual una barra rígida se mueve. Al aplicar una fuerza (potencia) en un extremo de la barra, se genera una fuerza mayor (resistencia) en el otro extremo, siempre y cuando el brazo de potencia (distancia del fulcro al punto de aplicación de la fuerza) sea mayor que el brazo de resistencia. Este principio, enunciado por Arquímedes, se resume en la frase: “Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo“.
¿Cómo se puede explicar este principio con una experiencia demostrativa?
Creemos nuestras propias palancas caseras
En el aula de clase los aprendizajes se favorecen cuando se hace visible lo invisible. Esto se logra si los estudiantes son capaces, por su propia cuenta, de aproximarse a los fenómenos físicos, para esto, usando dos palitos de madera (exactamente iguales) y bolitas de plastilina, se le solicito a cada estudiante lo siguiente:
Metodología de la creación de palancas caseras
- Tomar un palito de madera y buscar equilibrarlo en su dedo. (Con esto se hace una aproximación al concepto de centro de masa).
- Hacer una marca en el punto de equilibrio, luego romper el palito por dicho punto y responder: ¿Qué tienen en común estas dos mitades? (Aquí se presentan respuestas como: su longitud, su peso, su volumen) Nos interesa que los estudiantes se queden con la respuesta de sus masas. Es decir, las masas de las dos mitades son iguales.
- Ahora, se pide que en el otro palito se realice lo mismo pero esta vez se debe poner en un extremo una bolita de plastilina. Los estudiantes deben buscar el punto de equilibrio de este nuevo sistema. Una vez encontrado dicho punto romper el palito por la mitad y responder: ¿Qué cambio con respecto a la primera experiencia? ¿El punto de equilibrio es el mismo? ¿Hacia qué lado se desplazo? ¿Qué tienen en común esta dos partes? Nos interesa en esta segunda experiencia que los estudiantes comprendan que si bien el centro de masa se desplazo y que en un extremo hay una parte más larga de palito que en el otro las masas de estas dos partes siguen siendo iguales.
- Se pide responder a preguntas adicionales como las siguientes: ¿Podemos con estas experiencias encontrar la equivalencia de masa entre una parte de palito y la bolita de plastilina? ¿Cómo podríamos llamar al punto de equilibrio? ¿En qué situaciones de tu vida cotidiana has encontrado sistemas o artefactos que funcionen de esta manera?
Resultados y aplicación
¿Qué obtenemos al realizar nuestras propias palancas caseras?
- Los estudiantes registraron sus observaciones anotando la posición del centro de masa en cada caso y respondiendo a las preguntas.
- Se discutió con la clase cómo se modificaba el centro de masa al agregar la plastilina y qué magnitudes siguen siendo iguales.
- Se llegó a la conclusión de que el centro de masa se desplaza hacia el lado donde se agrega la masa de plastilina pero que al momento de partir por dicho punto las dos partes poseen la misma masa.
- Se explicó que el palito de madera puede considerarse una palanca, donde el punto de apoyo o flucro, es el centro de masa.
- Se demostró que si se rompe el palito exactamente por el centro de masa, las dos partes resultantes tendrán el mismo peso, a pesar de que una de ellas tenga la bola de plastilina.
Observaciones, ¿qué debemos considerar al hacer las palancas caseras?
- Los estudiantes crearon sus propias palancas caseras y se exploro el principio de esta máquina simple de forma más interactiva.
- Los estudiantes mostraron gran interés en la actividad y participaron activamente en la discusión.
- Algunos estudiantes tuvieron dificultades para comprender inicialmente el concepto de centro de masa, pero lograron superarlo con la ayuda de los ejemplos y las explicaciones.
- La actividad podría ampliarse utilizando objetos de diferentes formas y tamaños para explorar cómo influye la distribución de la masa en el centro de masa.
Créditos
Autores: Licenciado en física Daniel Francisco Hernández Rodriguez
Editor: Master Ingeniero Carlos Ivan Pinzón Romero
Código: UCDECCOL
Universidad: Universidad Central
Fuentes
García, J. L. (2018). Aplicaciones de las palancas en la vida cotidiana. Educación y Ciencia, 34(1), 7-15.
Sánchez, M. A. (2015). La palanca: Una herramienta simple con un gran impacto. Revista de Física Escolar, 12(2), 35-42.
Khan Academy. (s.f.). Máquinas simples: Palancas. Recuperado de [https://es.khanacademy.org/science/5-secundaria-cyt/x5d16a9784ed319c3:las-leyes-de-newton/x5d16a9784ed319c3:tercera-ley-de-newton/a/simple-machines-and-how-to-use-this-tutorial]
