DE PÉNDULOS Y RESORTES: DESCUBRIENDO EL MUNDO DE LAS OSCILACIONES
En las últimas décadas se ha transformado la manera en que se adquiere el conocimiento, especialmente en la educación secundaria; en este sentido, una de las estrategias que han impactado a nivel educativo son los retos lúdicos, donde se capta la atención de diversas maneras hacia el aprendizaje significativo del alumno. En estas actividades son innumerables los beneficios, ya que mediante ellas, el estudiante adquiere conocimiento y apropiación frente a los retos globales.
Por consiguiente, el presente trabajo tiene como objetivo plantear una estrategia lúdica para fortalecer y generar más espacios dinámicos, donde la comunidad educativa se relacione a partir de sus pre-saberes y lo asimile mediante diversos procesos enfocados hacia el desarrollo cognitivo, específicamente en comprender tanto los fundamentos teóricos como los experimentales en el fascinante mundo de las oscilaciones. Además, uno de los alcances es la apropiación y realización de las actividades planteadas, desarrollando diferentes destrezas, enfocando la educación con sentido, donde el estudiante es el centro del quehacer docente, creando, participando y siendo activo.
El dinamismo, seguridad, autoestima, alegría, curiosidad, diálogo, participación y entusiasmo son algunas de las manifestaciones en que la lúdica ha demostrado características inherentes en el estudiante. Ahora bien, la actividad lúdica no significa recreación, si no un desarrollo de actitudes que promueven la imaginación y de aprecio por lo que enseña el docente.
Teniendo en cuenta lo descrito anteriormente, se formuló la siguiente pregunta:
¿Cómo generar aprendizaje significativo en los estudiantes de grado décimo del colegio Colsubsidio Ciudadela mediante la lúdica como estrategia didáctica para la enseñanza de las oscilaciones?
Hacer parte de las experiencias fundamenta el crecimiento intelectual; por ende, cabe destacar que los estudiantes tendrán mayor empatía en los temas enfocados en las ciencias naturales, si es demostrado de manera lúdica, diferenciando algunos preceptos tradicionales donde se han reflejado vacíos en el proceso de enseñanza-aprendizaje; es por ello necesaria la implementación de esta estrategia para comprender y mejorar la enseñanza de las ciencias naturales, en este caso las oscilaciones.Tomando como referencia lo mencionado por el científico Albert Einstein, los juegos son la forma más elevada de la investigación.
El ritmo oculto de lo cotidiano.
Un día, Andrés estaba en la casa de su abuela cuando notó un viejo reloj de péndulo en la sala. Atraído por su movimiento, le preguntó a su abuela cómo funcionaba. Ella sonrió y le dijo: “Ese péndulo se mueve de un lado a otro en un movimiento constante. Este tipo de movimiento se llama oscilación.
Intrigado, Andrés decidió indagar más. Observó cómo el péndulo oscilaba y notó que siempre tardaba el mismo tiempo en ir de un extremo al otro. “Esto es lo que mantiene el reloj en hora”, pensó.
Más tarde, mientras jugaba con su gato en el jardín, Andrés vio cómo las ramas de los árboles se movían con el viento. “¡Más oscilaciones!”, exclamó. Se dio cuenta de que las oscilaciones estaban en todas partes, desde el reloj de péndulo hasta las ramas de los árboles.
Esa noche, Andrés se fue a dormir con una nueva apreciación por los movimientos oscilatorios que había descubierto en su día. “Las oscilaciones hacen que el mundo se mueva”, pensó mientras se quedaba dormido.
Herramientas del Ritmo: Materiales Esenciales para Experimentar las Oscilaciones
Kit de experimentos para estudiar las oscilaciones.
Desafío en Movimiento: Una Metodología Lúdica para Dominar las Oscilaciones
Lograr que el resorte y el péndulo coincidan en su movimiento en por lo menos 20 ciclos.
A pensar…
Previo al experimento
¿Cuál es el significado de una oscilación y en qué situaciones podemos ver este evento en nuestro día a día?
¿Cuáles son los factores que consideras que pueden afectar la frecuencia de oscilación de un objeto?
¿Qué distingue a la frecuencia, periodo y amplitud en un movimiento oscilatorio?
¿Qué energía está presente en un sistema oscilante y de qué manera se convierte?
En el transcurso de la prueba
¿Qué ocurre si modificamos la longitud del péndulo (o la masa del resorte)? ¿Qué impacto tiene esto en el tiempo de oscilación?
¿Influye la amplitud inicial de la oscilación en la frecuencia o el periodo del movimiento?
¿Podrías reconocer y explicar el punto en el que se equilibra tu sistema de oscilación?
¿Qué tipos de comportamiento notas en el sistema a medida que se repiten las oscilaciones?
Tras la realización del experimento.
¿Están de acuerdo los resultados logrados con tus predicciones originales? ¿Cuál es la razón?
¿Cuáles podrían haber sido las influencias externas, como la fricción o la resistencia del aire, en los resultados?
¿De qué manera podrías perfeccionar el diseño del experimento con el fin de obtener resultados más exactos?
¿Cuáles son las posibles utilidades de los principios de oscilación en tecnologías actuales o en procesos naturales?
Sistematización del conocimiento
Primera impresión: Presentación del concepto de oscilaciones.
Las oscilaciones se refieren a los movimientos repetitivos alrededor de un punto de equilibrio que son frecuentes en sistemas mecánicos, eléctricos y naturales.
Ejemplos comunes: Relojes con péndulos, resortes, sonido viajando en ondas y el vaivén de un columpio.
Movimiento Armónico Simple
El movimiento armónico simple (MAS) es un tipo de movimiento de vaivén en el cual una partícula se mueve de manera repetitiva alrededor de una posición de equilibrio, debido a una fuerza restauradora proporcional a la distancia desde esa posición. Este fenómeno puede ser caracterizado como un movimiento idealizado, común en sistemas físicos como un péndulo simple, un resorte o una masa colgante.
Particularidades del Movimiento Armónico Simple
- Posición de equilibrio: La partícula se mueve alrededor de un punto central conocido como posición de equilibrio, en la cual la fuerza total sobre la partícula es igual a cero.
- Fuerza restauradora: La fuerza que regresa la partícula a su posición de equilibrio es proporcional al desplazamiento desde esa posición y apunta hacia el punto de equilibrio.
Principales elementos:
Período:
Tiempo que tarda una oscilación de un movimiento periódico. Como ejemplo, en un movimiento oscilatorio de un péndulo o un resorte, el período es el tiempo que tarda en culminar el desplazamiento a la misma posición.
Frecuencia:
Número de oscilaciones que ocurren en un determinado tiempo (s), es decir, inversamente proporcional al periodo, si uno aumenta el segundo disminuye.
Amplitud:
Altura máxima desde el punto medio de una onda, independientemente que sea arriba o abajo.
Fase:
En función de un momento dado resalta la posición relativa en un ciclo de una onda.
Factores que influyen en las oscilaciones
Longitud.
Gravedad.
Masa.
Resorte (Ley de Hooke).
Observaciones experimentales: Validación y descubrimiento
Dependencia del período
En el péndulo, al aumentar la longitud se incrementa el periodo.
En un resorte, el periodo también se incrementa al aumentar la masa.
Independencia de la amplitud
En el caso de movimientos oscilatorios pequeños (aproximación armónica), el periodo y la frecuencia no están influenciados por la amplitud.
Balance en movimiento
En el punto de equilibrio, la velocidad alcanza su máximo y la energía se manifiesta como cinética.
En los extremos de la posición, la energía potencial es máxima y la velocidad es nula.
Crítica analítica: Evaluación del ensayo
Defectos y restricciones
La fricción y la resistencia del aire pueden disminuir la amplitud de las oscilaciones con el tiempo.
Resultados pueden ser impactados por mediciones inexactas en tiempo y longitud.
Verificación de los resultados
Contrastar datos empíricos con cifras teóricas.
Reflexionar acerca de diferencias y su posible causa.
Aplicaciones prácticas y transversales
Tecnología
Relojes mecánicos, diseño de amortiguadores y sistemas d e suspensión.
Fenómenos naturales
Oscilaciones en puentes colgantes, péndulo de Foucault y ondas sísmicas.
Física avanzada
Aplicación de oscilaciones armónicas en mecánica cuántica y electromagnetismo.
Conclusión
Este método estructura el entendimiento desde una fundamentación teórica hasta su comprobación en experimentos, finalizando en implementaciones prácticas. Fomenta el análisis riguroso, la capacidad para resolver problemas y la conexión entre ideas científicas y la realidad.
Por otro lado, la lúdica es fundamental, ya que los estudiantes la tienen dentro de sí mismos; su desarrollo permite que los estudiantes aprendan de forma divertida y natural.
Créditos
Autor: Lic. en Química Pedro Andrés Chitiva; Lic. en biología Mayra Alejandra Soto; Lic. en biología Alejandra Merchán.
Editor: Magíster e Ingeniero Carlos Iván Pinzón Romero
Código: UCDECCOL
Universidad: Universidad Central
Bibliografía
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Cecilia, M. E. M., & Johanna, R. J. E. (2016). La lúdica como herramienta de enseñanza de las ciencias naturales. Repositorio Institucional de la Universidad del Tolima – RIUT. https://repository.ut.edu.co/entities/publication/18658539-3651-4268-b6ac-3b7dd8fd5336
