Masa que rueda por un plano inclinado con rodamientos, ejemplo del uso de videos en una clase

Me tope con este interesante video sobre mecánica, ideal para cualquier curso o fin de semana con apetito a ciencia:

En este momento, estoy pensando en los instructores de física, que cómo yo usan videos para complementar sus cursos. Este video es útil para ilustrar conceptos de descomposición de fuerzas, conservación de ímpetu, tercera ley de Newton.

Sin embargo, se requiere un compromiso instructor/estudiante con una actividad que involucre activamente el proceso. Es insuficiente que los estudiantes vean el video, también deben confrontar sus ideas previas con lo visto en el video, y deben llegar a una nueva conclusión de tal proceso. Ahora, esta es la actividad básica que te sugiero:

Instrucciones del ejercicio:

1) Mira el video hasta el segundo 11. Responde esta pregunta: ¿Cuál es la diferencia entre el movimiento de un cilindro rodando en una rampa con rodamientos y un rampa fija en la base?

Platícalo con tus compañeros e instructor.

2) Mira de nuevo el video y detenlo en el segundo 45. Trata de explicar nuevamente el efecto que viste en el video entre la rampa con rodamientos y la masa deslizante.

Ahora, contesta las siguientes preguntas.

a) Si la rampa se deslizara, sin giros, una masa. ¿cambiaria el efecto en la rampa?

b) Cuando es más evidente el efecto: en una rampa casi vertical, o en una rampa casi horizontal (Piensa en la desconposicion de fuerzas y en la fuerza normal a la superficie)

c) ¿En que puntos de estos cuerpos se presenta fricción?, de presentarse, ¿es fricción estática o cinética?

d) Desde el punto de vista de conservación del ímpetu, ¿ha dónde se desplazó el centro de masa del sistema rampa-masa que cae?

Efectivamente, los videos pueden ser un detonador de preguntas, una inspiración para hacer nuevos experimentos o ejercicios teóricos; pero también ser parte de una actividad completa y bien estructurada en mecánica u otro tópico científico.

¿Dinos como usas tu los videos para mejorar tus clases?

¿Tienes un ejemplo para compartir? Nos gustaría ver tus activiadades :)

¡Felices experimentos!

Cuando NO saber matemáticas cuesta $15,000 US o las trampas de la democracia

La ciencia se basa en el valor de la verdad. Más allá de la siempre querida y defendida opinión personal o de la ponderada democracia, la ciencia se debe ajustar a los hechos, al resultado, al experimento.

En ciencia no sirven los votos ni el poder de una figura autoritaria. Así, puede existir consenso sobre una idea y ser errónea. Por lo cual, la popularidad o la complacencia general sólo sirve para tener recursos, apoyo y aliento para continuar en la misma línea, que bien puede estar equivocada desde el principio.

Personajes notables como Kepler admitieron que las observaciones que heredo de Tycho Brahe eran más contundentes que su profundo anhelo de cómo se debía de comportar la naturaleza. Kepler hizo bien.

Recuerdo que en la escuela, después de realizar un examen de matemáticas, entre compañeros nos preguntábamos que habíamos escrito en tal o tal pregunta. Si la respuesta coincidía nos dábamos una palmada en la espalda y sonreíamos. En caso contrario, fruncíamos el seño y nos alejábamos, pues no era momento de más debates.

Es la confrontación de ideas la que si ayuda a la ciencia y es la que, desde el principio, fue la razón de la creación Internet. Pues Internet nació para que los científicos compartieran experiencias y ocurrencias en sus temas de estudio. La actual Web 2.0 únicamente ha dejado fluir más rápidamente este proceso, el espíritu de trabajo científico sigue igual que desde se emitían las primeras epístolas entre los filósofos de la naturaleza.

La democracia tiene sus nichos donde puede ser progresista, incluso esencial. Sin embargo, en temas de ciencia, la democracia está sobrevalorada.

¿Qué están mostrando los canales privados especializados en ciencias? (imagen)

“Entre broma y broma, la verdad asoma”, es un dicho agudo es bien aplicado a la serie de dibujos cómicos de Piled Higher and Deeper (PHD comics). En particular, me encontré esta infografía de cómo, actualmente, se distribuyen los temas de divulgación científica en diferentes canales de cable. Soy un voraz consumidor de medios culturales, por lo cual me parece notable lo sencillo que puede ser clasificar la oferta de estos canales profesionales.

Todos estos canales culturales trabajan bajo tendencias de mercado, después de todo son negocios. Actualmente se manejan con el concepto de eduentreteiment, educando-deleitando es su traducción más amable. Consiste en tener un factor fuerte de entretenimiento, donde se pueden usar varios elementos varios: situaciones de peligro (explosiones, animales atacando, etc.) además de narraciones y uso del reality-show, además del factor educativo.

Sin embargo, esta tendencia por mostrar contenidos rápidamente es dominada por Internet por diferentes usuarios, o la “guerrilla de la ciencia”. Desconozco como los canales científicos de YouTube (YT) compiten con los diferentes programas de cable, además de que hay pequeñas producciones de las cadenas en el mismo.

Siempre es interesante ver la competencia entre las maquinarias pesadas como son los canales de cable y los flexibles sobrevivientes entusiastas en la Internet. Ya veremos quien gana la competencia por las audiencias.

Basquetbol y fuerza de Coriolis: ¿nuevo deporte olímpico?

Los chicos NatScieDemos, de la Universidad de Harvard, nos presentaron este video, una demostración de la fuerza de Coriolis:

¿Qué es lo que se ve en video?

La fuerza de Coriolis es una seudo-fuerza que se presenta en los sistemas mecánicos en rotación con velocidad angular constante, respecto a un marco de referencia. Desde el marco en movimiento, esta fuerza causa que los cuerpos en movimiento se desvíen hacia un lado, como sucede cuando se lanza el balón. Para las personas que están fuera del sistema en movimiento (tú, viendo el video, por ejemplo) el balón sigue su trayectoria normal. Para completar la explicación de la fuerza de Coriolis, te recomiendo la animación del efecto, que además muestra la experiencia con péndulos simples. 

¿Cómo se puede mejorar esta experiencia?

En el canal de videos YT, qazmatron les ha mencionado a los autores del video algunas formas de mejorar la experiencia, yo comento estas ideas:

1) Motorizar el carrusel para mantener la velocidad constante. Buena idea, si lo que desea es llevar al punto óptimo la demostración. Lo que me gusta de aparato es que es sencillo de construir. De acuerdo con el video se necesita una tabla, una silla giratoria y un poco de trabajo de carpintería para hacer unos sencillos respaldos y el eje giratorio. En un aparato pequeño, motorizar, me parece más adecuado.

2) Buscar un cuarto donde las personas que giraran pierdan la referencia del marco estático (el mundo real). Esta idea es excelente, si se desea hacer un video YT más llamativo y para buscar la desorientación (tal vez mareo, lol) en los experimentadores. Los resultados de esta recomendación se pueden ver en los video de “canicas repelidas por fuerza misteriosa”.

La fuerza de Coriolis es un tema muy atractivo para todo curso formal o demostración pública. Pues la gente tiene muchas ideas erróneas sobre este efecto. A veces estas ideas equivocadas han sido apoyadas por videos bien montados pero mentirosos, ahhh, claro y también por los Simpsons.  Por ello, tales ideas de la fuerza de Coriolis se encuentra entre las falacias más populares que debería evitar cualquier físico digno de su profesión.

Para concluir, les dejo las multiples demostraciones del maravilloso programa el "Show de la Ciencia":

Ejemplo de pregunta de laboratorio: Presión en una columna liquida estática

Una de las primeras habilidades que deben desarrollar los alumnos de física es identificar el significado físico de la pendiente m y la variable independiente b de una recta que se ajusta a una serie de datos. Tales ajustes son ya automáticos por medio de las hojas de cálculo, la interpretación física de los números es una habilidad que se debe adquirir.

Una forma de comprobar que los alumnos realmente comprenden el proceso, es utilizar cuestionarios antes o después de realizar un experimento. Por ejemplo, mostrar una gráfica (que nunca antes se halla visto en clase) donde el eje vertical represente el peso, y el eje horizontal represente la masa; ¿Cuál es el significado físico de la gráfica?

Es muy ilustrativo leer las respuestas. Muchos muchachos piensan que la pendiente es g, la aceleración gravitacional. Algunos llegan a esa conclusión pensando en formulas generales: P = mg, otros más hacen un análisis dimensional: las unidades del eje vertical son N, las del horizontal son Kg, luego N/Kg corresponden a las unidades de aceleración, lo cual es evidente al descomponer las unidades. :) Sin embargo, el método de análisis dimensional me parece enredoso, en general. :(

Este es un ejemplo simple de cómo se puede aplicar uno de estos cuestionarios. El experimento es determinar la presión en función de la profundidad de una columna líquida, la mayoría tiene problemas para identificar que la pendiente es la densidad por la aceleración gravitacional \rho g. Añadir el término de la presión inicial en la ecuación de presión de una columna estática causa la dificultad.

1) En el laboratorio se te da (llena de líquido) una probeta larga y graduada, también se te entrega un medidor de presión absoluta para el experimento. Cuando sumerges el medidor de presión en el fluido, registras la presión P en función de la profundidad d. La presión en la superficie es de 1.01 \times 10^5 Pa.

Al realizar la gráfica de P vs. d, P en el eje vertical y d en el eje horizontal:

(a) ¿Es la gráfica una línea o una curva?

(b) Sí la gráfica es lineal, explique cómo la densidad del fluido \rho se puede determinar de la mejor línea 

que se ajuste a los datos. Pero, si la gráfica es curva, explique qué cantidades deben ser graficadas para producir una gráfica lineal de la cual se pueda determinar la densidad de líquido.

Note que el cuestionario no impone una forma en la gráfica. Efectivamente, no se trata de hacer experimentos preestablecidos, donde los resultados ya son ampliamente conocidos. Esa forma de concebir el laboratorio es aburrida para el profesor y el alumno; además de que predetermina al estudiante a que “A FUERZA DEBE SALIR EL EXPERIMENTO”, lo cual es la ruta directa a falsear datos y a la deshonestidad académica (tal vez, por copiar un reporte de laboratorio)

El propósito de los laboratorios es que los estudiantes hagan sus experiencias controladas, que interpreten sus datos y que comparen sus resultados con sus compañeros y la literatura (libro de texto o artículos científicos). El propósito del laboratorio es tener conciencia clara y crítica del trabajo empírico realizado.

Pero lo importante es tu opinión, dinos: ¿los cuestionarios en el laboratorio mejorar tu experiencia de trabajo o sólo la embotan?

Para completar estas ideas, te recomiendo leer:

Los tinacos de NYC cómo ejemplo práctico de la presión en un fluido en función de la profundidad

¿Cuánta presión puede soportar un humano?