Lección Teach
Rango vertical del muelle: ¿qué cambia al aumentar la distancia inicial?
Usa tres grabaciones seleccionadas del laboratorio real de Muelle para comprobar si aumentos iguales de la distancia inicial producen cambios parecidos del rango vertical al comienzo de la oscilación.
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Resultados de aprendizaje
Usar el laboratorio remoto de Muelle para comparar tres distancias iniciales seleccionadas.
Distinguir distancia inicial, amplitud y rango vertical entre el valor alto y el bajo.
Calcular dos aumentos del rango vertical a partir de gráficas distancia-tiempo reales.
Expresar una relación general sin afirmar proporcionalidad exacta a partir de un seguimiento de video con ruido.
Vista previa de la actividad del estudiante
Contenido de la actividad
Solo vista previa. En una sesión de clase, los estudiantes pueden completar respuestas y entregar su trabajo al docente.
Dos incrementos iguales: ¿crece el rango vertical de forma regular?
7 min
Quienes diseñan la suspensión de un vehículo prueban cuánto se mueve el sistema después de distintas perturbaciones. Si la distancia inicial aumenta siempre en la misma cantidad, ¿crecerá también el rango vertical del muelle en cantidades parecidas o responderá de forma irregular?
Vas a comprobarlo con grabaciones reales del mismo muelle y la misma masa. Las distancias iniciales son 20 mm, 35 mm y 50 mm: dos aumentos iguales de 15 mm. En las grabaciones aparecen el amortiguamiento normal y pequeños saltos de seguimiento. Por eso buscarás una comparación general bien justificada, no números que coincidan a la perfección.
Montaje real del laboratorio de Muelle
Observa la masa cilíndrica roja de la derecha. Los marcadores de colores ayudan al laboratorio a convertir su movimiento en una gráfica distancia-tiempo.
Hay que distinguir dos magnitudes:
- Distancia inicial: el valor del deslizador antes de soltar la masa.
- Rango vertical inicial: el primer valor alto menos el valor bajo adyacente después de que la curva empiece a repetirse. Este rango alto-bajo es aproximadamente el doble de la amplitud y evita estimar la posición de equilibrio, aunque ambas lecturas de la gráfica siguen siendo aproximadas.
¿Qué predices para los dos aumentos iguales de 15 mm en la distancia inicial?
Usar siempre el mismo par alto-bajo inicial
5 min
Usa exactamente 20 mm, 35 mm y 50 mm, en ese orden. Ajusta cada valor con el deslizador vertical. El cuadro de texto situado al lado no es el control que usarás en esta actividad.
En cada experimento lee el primer valor alto y el bajo adyacente después de que la curva empiece a repetirse. Ignora el tramo de elevación y preparación anterior a la liberación y la parte final, más amortiguada. No combines un valor alto de un ciclo con un valor bajo de otro ciclo posterior. Estima el rango vertical así:
valor alto aproximado - valor bajo aproximado
Por ejemplo, un valor alto de 6 mm y uno bajo de -4 mm dan un rango de 6 - (-4) = 10 mm. Estos números solo muestran cómo restar; usa los valores de tu propia grabación.
¿Qué tramo proporciona la comparación más justa?
Realizar ensayos a 20 mm, 35 mm y 50 mm
20 min
Abre el laboratorio desde esta actividad y repite la misma secuencia tres veces.
Abrir el laboratorio de Muelle
Coloca el deslizador vertical en 20 mm y pulsa el botón verde Comenzar experimento / Start experiment now.
Observa la masa roja. Cuando la curva empiece a repetirse, lee en el eje vertical el primer valor alto y el bajo adyacente.
Cambia o desplázate de nuevo a esta actividad y completa la fila de 20 mm antes de reiniciar el laboratorio.
Pulsa Reiniciar experimento / Restart experiment. Repite los mismos pasos con 35 mm, completa su fila y después repite con 50 mm.
Cuando completes la fila de 50 mm, vuelve a esta actividad y marca el bloque de laboratorio como terminado.
Completa solo las tres filas preparadas. Si la tabla muestra otra fila vacía, déjala en blanco. Los valores altos y bajos pueden ser negativos. Usa estimaciones razonables con números enteros; no se exige precisión de un píxel. En Nota de calidad, anota una característica visible, por ejemplo primer par alto-bajo claro, pequeños saltos de seguimiento o se aprecia amortiguamiento.
Evidencias de los tres experimentos
Usa exactamente las tres filas preparadas. En cada experimento, lee el primer valor alto y el bajo adyacente después de que la curva empiece a repetirse, calcula el rango como alto menos bajo y añade una nota de calidad honesta. Deja en blanco cualquier fila adicional.
| Distancia inicial mm | Valor alto aprox. mm | Valor bajo aprox. mm | Rango alto-bajo mm | Nota de calidad |
|---|---|---|---|---|
Comparar los dos aumentos iguales de la distancia inicial
8 min
Calcula dos cambios con los datos de tu tabla:
- rango a 35 mm - rango a 20 mm
- rango a 50 mm - rango a 35 mm
¿Qué afirmación encaja mejor con tus tres experimentos?
Escribe una o dos frases que citen los tres rangos verticales y los dos aumentos que has calculado. Indica si los dos aumentos son parecidos en términos generales o no y usa un lenguaje aproximado acorde con tus lecturas.
Juzgar qué permiten afirmar las evidencias
2 min
La gráfica puede mostrar amortiguamiento, saltos de seguimiento o valores difíciles de leer con exactitud.
¿Cuál es la interpretación científicamente más sólida?
Responder a la pregunta de investigación
2 min
En 1 o 2 frases, responde: ¿Producen aumentos iguales de la distancia inicial aumentos parecidos del rango vertical al comienzo de la oscilación? Después indica si mantienes o corriges tu predicción inicial.
Los tres rangos, los dos aumentos calculados y la limitación de la medida ya están registrados arriba; no los repitas aquí. Se acepta una respuesta afirmativa o negativa respaldada.