Super Trompos (para Aprendizaje Informal) (in English)

Los ingenieros necesitan comprender los conceptos asociados con el movimiento circular y el momento angular al diseñar equipos, sistemas y productos con componentes que giran. Los ingenieros aeroespaciales diseñan satélites para que giren mientras están en órbita alrededor de la Tierra para que así no rueden fuera de control.  Los ingenieros automotrices diseñan piezas de auto para que giren en determinadas maneras de forma que no se deshagan a altas velocidades. Los ingenieros mecánicos diseñan generadores, lavadoras, secadoras y otras máquinas de manera que estén equilibradas cuando giran. Incluso un pase adelantado en un partido de fútbol americano es más efectivo y estable cuando la pelota es lanzada con la rotación ideal.

Figura 1. ¿Cúal de ellos girará mejor?CopyrightCopyright 1999 Jill Frankel Hauser, Gizmos and Gadgets: Creating Science Contraptions that Work (and Knowing Why). Charlotte, VT: Williamson Publishing

Revisión General del Procedimiento

Los estudiantes construyen y experimentan con diferentes diseños de trompos para determinar qué características del diseño crean el trompo más eficiente.

Procedimiento

1. Presenta y discute el contenido de la introducción con los estudiantes. Pídeles que sugieran unos cuantos ejemplos más de diseños de ingeniería en los que la rotación es importante. (Si los estudiantes no encuentran respuestas, refréscales la memoria con ejemplos tales como una turbina de viento/aspas, diversiones en el parque de atracciones, piezas de ordenador y mecánicas que giran, etc.)
2. Pregunta a los estudiantes si alguno de ellos ha jugado alguna vez con trompos o peonzas cuando eran más pequeños.  Repasa cómo funcionan los trompos (agarras el trompo de manera que su punta se dirija hacia abajo y le das un buen giro con tu mano y muñeca) y qué características tienen los trompos en común (un punto en la parte inferior sobre el que girar, un lugar en la parte superior en donde poder agarrarlo para hacerlo girar, una forma específica [redonda], etc.)
3. Organiza a los estudiantes en grupos de dos y reparte los materiales.
4. Guía a los estudiantes a cómo hacer y probar un trompo:

• • Traza con un lápiz uno de los platos de papel en el póster de cartulina y corta el círculo dibujado.
  • Utiliza un rotulador oscuro para dibujar un punto grande en cualquier lugar a lo largo del circulo. (Más tarde, este punto nos ayudará a contar cuántas veces el trompo da vueltas.)
  • Clava un lápiz en el centro del círculo de cartulina (remite a la Figura 1), dejando al menos parte del lápiz atravesando el círculo. A continuación, asegura el círculo firmemente en su sitio colocando gomas elásticas alrededor del lápiz, una en la parte superior y otra en la parte inferior del círculo.
  • Practica girar el trompo sobre la punta del lápiz. Observa el punto de color para contar el número de rotaciones que realiza el trompo.
  • Utilizando un cronómetro, haz que los grupos giren sus trompos durante 10 segundos, anotando en un papel el número de vueltas.
  • Lleva a cabo al menos tres pruebas con el tropo para obtener una media de vueltas.

5. A continuación, repite el paso número 4 intentando diversas variaciones, tales como:

• • Mover el círculo hacia arriba del lápiz varias pulgadas.
  • Hacer un nuevo círculo y empujando el lápiz a través del círculo en un punto lejos de su centro.
  • Pegar seis peniques o arandelas en el círculo (equilibrados o no-deja que los estudiantes descubran si equilibrarlos cambia el resultado.)

6. Con lo que han aprendido de los trompos y pruebas anteriores, haz que los grupos construyan nuevos trompos con el desafío de ingeniería de crear un trompo que de el mayor número de vueltas en 10 segundos.
7. Anima a los estudiantes a realizar múltiples pruebas, ajustando lo siguiente:

• • Tamaño/forma de la cartulina
  • Altura del círculo en el lápiz
  • Emplazamiento de los peniques/arandelas en la cartulina
  • Lo rápido que giran el lápiz

8.  Con la clase, haz que los equipos describan sus diseños finales, incluyendo el número de vueltas que fueron capaces de alzanzar en 10 segundos, así como el por qué piensan que el diseño de sus trompos funcionó/no funcionó bien.

• ¿Qué diseño(s) funcionaron mejor? ¿Por qué?
• ¿Qué diseño(s) no funcionaron? ¿Por qué no?
• ¿Cómo afectó el cambio de longitud del lápiz a los resultados?