Proyecto Montaña Rusa 2w472f

1. Denominación del proyecto. 1.1 Título Construcción de una montaña rusa casera.

2 Naturaleza del proyecto. El presente proyecto tiene como propósito principal la elaboración de una montaña rusa casera que servirá como una herramienta didáctica en la Unidad Educativa ‘’La Providencia”, el proyecto ayudará a explicar las leyes de Newton y teorías de la energía que actúan sobre la misma y con esto motivar e incentivar el interés en las ciencias exactas y sus aplicaciones en el estudiantado.

2.1 Objetivo General Motivar a las señoritas estudiantes de la Unidad Educativa ''La Providencia'' al gusto por las ciencias exactas mediante un juego didáctico que estimule y desarrolle sus conocimientos de una manera sencilla y clara.

2.2 Objetivos Específicos -Elaborar una montaña rusa que resulte atractiva y didáctica para el alumnado. -Aplicar los conceptos físicos y matemáticos para la ejecución del juego. -Emplear materiales de fácil para el estudiantado así como utilizar una metodología práctica y sencilla en la elaboración del proyecto. -Identificar correctamente las leyes de Newton y teorías de energía para la elaboración de la montaña rusa.

2.3 Metas -Elaborar una montaña rusa casera de bajo costo. -Despertar el interés del estudiantado en los principios aplicados en la construcción. -Dar una explicación breve y clara de las leyes físicas que abarcan el proyecto. -Conceptualización de las leyes de Newton y las teorías de la energía.

2.4 Grupo beneficiado Estudiantado cursante del presente Año Lectivo y estudiantado de las próximas generaciones de la Unidad Educativa ‘’La Providencia’’.

3 Metodología Para el presente proyecto se aplicará el método científico ya que este tipo de método puede definirse generalmente como aquel que se usa especialmente en la obtención o elaboración de aquellos conocimientos que provienen de las ciencias mediante un conjunto de pasos. Este conjunto de pasos que se siguen en el método científico son: primero, la observación que consiste en reunir o compilar ciertos hechos sobre el problema o asunto sobre el cual se investiga; segundo, el planteamiento del problema, aquí se debe abordar el problema por el que se realiza la investigación; tercero la hipótesis, donde se responde anticipadamente, como consecuencia de una posible solución de un problema, que aparece al intentar explicar un problema en particular, pero que debe ser verificado con la experimentación; cuarto la experimentación, donde se verifica la hipótesis, es decir que explica la validez de esta; y quinto, el análisis y las conclusiones, donde luego de haber realizados los pasos anteriores y al obtener cada uno de los datos, se determina si las hipótesis que se generaron son del todo verdaderas o no, y al realizar varios experimentos semejantes se alcanza siempre la misma conclusión, y se logra emitir una teoría. Siguiendo los pasos aplicados en el método científico primero se establecen las directrices usadas en el proyecto: Observación: Las montañas rusas utilizan sólo un motor en el inicio de su recorrido: para poder llegar hasta la altura indicada para luego iniciar la aventura. En lo que sigue del recorrido no se utiliza ningún mecanismo mecánico para ayudar a completar la trayectoria. Esto se debe a que el principio del funcionamiento de las montañas rusas se basa en la ley de la conservación de la energía y las leyes de newton. Planteamiento Del Problema: Partiendo de una falta de conceptualización en la vida diaria de conceptos físicos se establece como problemática el desconocimiento de fenómenos físicos que actúan en el funcionamiento de una montaña rusa y con esto la elaboración de una maqueta que nos sirva de herramienta para reconocer las leyes físicas. Hipótesis: Se cree que la esfera recorrerá el trayecto gracias a las tres leyes de newton y las teorías de energía. Se explicará, entonces el fenómeno producido y se comprueba el proyecto en sí. Experimentación: Para el desarrollo de este paso se realizará la construcción de un

modelo de montaña rusa con el cual se podrán evidenciar el funcionamiento de las leyes físicas. Para la elaboración de la montaña rusa se utilizaron los siguientes materiales: MATERIALES 1 batería de 9 voltios

1 motor pequeño de 6 voltios

2 planchas de cartón 6m Manguera pequeña Tubo de cartón

Ligas

Clips

1 Canica 2 codos de Pvc

Tijera, estilete, lápiz, regla, silicón caliente. 1 Piñón mediano

3 pedazos de tubos Pvc de 30 cm

6m Alambre

PROCEDIMIENTO 1. Colocamos 3 tubos de pvc en la base de cartón para dar rigidez a la montaña rusa. Introducimos el alambre dentro de la manguera. 2. Perforamos la manguera con el alambre para colocarle unos alambres pequeños para que se estabilice y también unas pequeñas perforaciones a los tubos de pvc con pequeños alambres para darle rigidez al camino. 3. Amoldamos la estructura de alambre dándole la forma de un camino. 4. Moldeamos el alambre para darle la trayectoria de curvas para que la canica de su recorrido. 5. Fabricamos un ascensor miniatura de accionamiento a motor para que la bolita de inicio a su recorrido desde la parte más alta de la montaña.

4 Cálculo de Recursos y Presupuesto El costo de los materiales e insumos fue el siguiente -Motor $5 -Piñón $1.25 -Codos $1.53 - Manguera $3.42 -Tubos de Pvc $3 -Transporte $5 - Tijera, estilete, lápiz, regla, silicón caliente, alambre, canicas, ligas

fueron materiales de los que ya se disponían no se considera para el presupuesto. El presupuesto inicial para la construcción de la montaña rusa se plantea en 16,50 dólares.

5 Cronograma Para el desarrollo y ejecución del proyecto fueron necesarios 44 días distribuidos como se puede observar en la imagen a continuación:

Capitulo II 6 Desarrollo del proyecto 6.1 Fundamentación En concordancia con las diferentes aplicaciones y su alto nivel de importancia, la interpretación y aplicación de las leyes de Newton y la teoría de energía son sin duda contenidos principales en la enseñanza de la física en el grado décimo y primero de bachillerato. Sin embargo, los procesos de aprendizaje e interpretación de dichas leyes por parte de las estudiantes generalmente están caracterizados por diversas dificultades relacionadas con su comprensión y aplicación en la solución de estas situaciones. Dificultades como el aprendizaje memorístico, la falta de interpretación de conceptos y el uso incomprensivo de fórmulas, entre otras, dependen de diferentes factores, como por ejemplo la didáctica y la metodología empleada para la enseñanza de estos principios newtonianos por parte del docente. Marco Teórico El funcionamiento de una montaña rusa esconde gran cantidad de conocimientos avanzados sobre física que hacen de esta atracción una de las más solicitadas en los parques de atracciones. LA PRIMERA LEY DE NEWTON, conocida también como Ley de inercia, nos dice que si sobre un cuerpo no actúa ningún otro, este permanecerá indefinidamente moviéndose en línea recta con velocidad constante (incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad cero). LA SEGUNDA LEY DE NEWTON, se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. La

constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relación de la siguiente manera:

F = m·a F = fuerza m= masa a= aceleración La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s2, o sea, 1 N = 1 Kg · 1 m/s2

LA TERCERA LEY, también conocida como Principio de Acción y Reacción nos dice que si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual y de sentido contrario. Hay que destacar que, aunque los pares de acción y reacción tengan el mismo valor y sentidos contrarios, no se anulan entre sí, puesto que actúan sobre cuerpos distintos.

ENERGÍA CINÉTICA, de un objeto puntual (un cuerpo tan pequeño que su dimensión puede ser ignorada), o en un sólido rígido que no rote, está dada en la ecuación:

Donde "m" es la masa y "v" es la velocidad del cuerpo. Se considera la consecuencia de la acción de una fuerza, porque cuando una fuerza externa actúa sobre una partícula o un sistema de partículas en equilibrio produce un cambio en la energía cinética. ENERGIA DE CONSERVACIÓN, las cuales las montañas rusas utilizan solo un motor en el inicio de su recorrido: para poder llegar hasta la altura indicada para luego iniciar la aventura. Luego, no se utiliza ningún mecanismo mecánico para ayudar a completar la trayectoria. Esto se debe a que el principio del funcionamiento de las montañas rusas se basa en la ley de la conservación de la energía.

ENERGÍA POTENCIAL, es una energía que resulta de la posición o configuración del objeto. Un objeto puede tener la capacidad para realizar trabajo como consecuencia de su posición en un campo gravitacional (energía potencial gravitacional), un campo eléctrico (energía potencial eléctrica), o un campo magnético (energía potencial magnética). Puede tener energía potencial elástica como resultado de un muelle estirado u otra deformación elástica.

Capitulo III 7 Conclusiones y recomendaciones 7.1 Conclusiones Para construir la montaña rusa, respecto a la física, ha sido fundamental el principio de conservación de la energía, a la hora de pensar la estructura y por supuesto de la parte teórica del proyecto. Con respecto a la estructura hubo la necesidad de variar las alturas y los loopings para conseguir la energía que necesitábamos, transformándola continuamente de energía potencial a cinética. La diferencia con una montaña rusa real estaría en los tamaños, aquí tienen que ser exactos y no pueden ser cambiantes. En nuestra montaña se trabaja con una bola que no ocasiona ningún daño pero si hay errores y es una montaña real hay personas que pueden sufrir un percance o accidente. El modelo realizado es didáctico para su explicación y se pueden observar todos los fenómenos físicos planteados de una manera sencilla y clara.

7.2 Recomendaciones Utilizar protección en el momento del trabajo práctico. Emplear materiales de buena calidad.

Realizar una planificación optima que asegure la entrega del proyecto en los plazos establecidos.

8 Bibliografía Hyperphisics (Web de la Universidad del Estado de Georgia) http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/newt.html Coasterpedia http://rollercoaster.wikia.com/wiki/Roller_Coaster_Wiki RCDB.- Rollercoaster Data Base http://rcdb.com/ Leyes de Newton http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd98/Fisica/02/leyes.html