física proyecto independiente

Física Proyecto Independiente Hola estudiantes, Este paquete incluye una serie de proyectos en que pueda trabajar de forma independiente. También debe tener paquetes para sus otros cursos. Cada proyecto se puede completar en varios días, en cualquier orden y con diferentes duraciones.

Tenemos disponible paquetes para los cursos siguientes:

Inglés 1 Álgebra Biología Historia del EE.UU.

Inglés 2 Geometría Química Estudios mundial

Inglés 3 Álgebra 2 Física Cívica

Inglés 4 También tenemos disponible paquetes de actividades de enriquecimiento. Estas actividades se organizan en categorías de lectura, escritura, movimiento, diseño y resolución para que pueda participar de muchas maneras diferentes en su hogar. Asegurarse a obtener uno de este paquetes también. Use la tabla de contenido de esta página para navegar por el paquete de recursos. Proyecto de física: Evaluación de argumentos sobre el rendimiento en velocidad en baloncesto con calzado pesado o ligero 1

Proyecto de física: Evaluación de argumentos sobre el rendimiento en velocidad en baloncesto con calzado pesado o ligero Tiempo estimado ~225 minutos

Grados El estándar (Los estándares)

HS-PS2-1. Analizar datos para apoyar la afirmación de que la Segunda Ley de Newton sobre el movimiento describe la relación matemática entre la fuerza neta en un objeto macroscópico, su masa y su aceleración.

Apoyo recomendado para el padre o guardián

Padres y guardianes pueden ayudar a buscar patrones en los grupos de datos, así como razonar a favor y en contra de las diferentes afirmaciones en la tarea.

Materiales necesarios Calculadora

Pregunta para explorar

¿Cómo influye el peso de mi calzado de baloncesto en mi velocidad al correr? y ¿por qué?

Direcciones para el estudiante

Los estudiantes analizarán los datos de una investigación auténtica de biomecánica y los utilizarán para determinar cuál de cuatro afirmaciones describe mejor el efecto del peso de un calzado en la velocidad. Instrucciones más detalladas se darán en la tarea.

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https://www.nextgenscience.org/sites/default/files/evidence_statement/black_white/HS-PS2-1%20Evidence%20Statements%20June%202015%20asterisks.pdf

Tarea de física de secundaria - Evaluación de argumentos sobre el rendimiento en velocidad en baloncesto con calzado pesado o ligero Datos sobre actividad adaptados de: The Effect of Shoe Weight on Sprint Performance: A Biomechanical Perspective (El efecto del peso del calzado en el rendimiento de velocidad: una perspectiva biomecánica). En los grupos de jugadores de baloncesto se puede escuchar frecuentemente discusiones no sobre el juego en sí mismo, sino sobre una de las piezas de equipamiento más importantes de ese deporte: el calzado. Cada jugador tiene una opinión sobre los zapatos que usa, y esas opiniones toman muy en cuenta una cantidad de factores. ¿Tienen un buen agarre en el piso? ¿Se sienten bien? ¿Lucen bien? El debate sobre el tipo de calzado que ayuda en el rendimiento del jugador ha sido un tema desde que este deporte se popularizó. Entre esas preguntas, una de las más importantes tiene que ver con un tipo de movimiento común en el baloncesto. Los jugadores realizan en promedio 55 arranques en velocidad por juego, lo que significa un 15% del total de minutos en disputa. Esto plantea una pregunta que es muy debatida: ¿cuánto influye el peso de mis zapatos en mi velocidad de carrera? y ¿por qué? Cuatro estudiantes estaban discutiendo este punto y cada uno tuvo una respuesta diferente a la pregunta. Sus afirmaciones están a continuación: Mya – Los zapatos ligeros son mejores porque tienen una masa menor y pueden lograr una mayor aceleración. Un zapato con masa menor significa una mayor aceleración porque F = m × a. Lorenzo – Los zapatos ligeros son mejores porque se sienten más “libres” y permiten que el tobillo se mueva mejor, lo que se traduce en una carrera más rápida. Julián – Los zapatos pesados son mejores porque ayudan a acelerar al jugador. La masa más alta resulta en una fuerza mayor, porque F = m × a. Taija– Los zapatos pesados son mejores porque el peso adicional te mantiene en marcha. Más masa significa que es más difícil detenerse, por lo que el atleta llegará en menos tiempo y con mayor velocidad. Visión general de la tarea Para decidir cuál de estas afirmaciones está mejor apoyada por evidencia, usted va a analizar datos de una investigación auténtica sobre biomecánica. Científicos del Laboratorio de Rendimiento Humano de la Universidad de Calgary hicieron experimentos para tratar de determinar si los zapatos ligeros realmente mejoran el rendimiento de los atletas en el baloncesto. Su objetivo es analizar los datos de esta investigación y utilizarlos para determinar cuál de las afirmaciones de arriba describe el efecto del peso del zapato en el rendimiento de velocidad. En las páginas siguientes usted revisará cinco grupos de datos que investigan el rol del peso del zapato de

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https://www.longdom.org/open-access/the-effect-of-shoe-weight-on-sprint-performance-a-biomechanical-perspective-2165-7556-S5-001.pdf



baloncesto en la velocidad. Para cada grupo, completa los análisis que encuentre. Luego va a evaluar cada una de las afirmaciones con la evidencia que encuentre y elaborará un argumento sobre la afirmación que tiene el mejor apoyo de la evidencia.

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Grupo de datos 1 – Investigación sobre velocidad de carrera En este experimento, los investigadores registraron el tiempo de los jugadores con zapatos ligeros versus zapatos pesados al correr 3.7 m y 10.0 m. Los atletas empezaron con su pierna no dominante al frente. Fueron establecidos tomadores de tiempo según lo muestra el diagrama de la izquierda, conectados a un cronómetro. Se les pidió a los atletas que corrieran a su máximo nivel de esfuerzo. Los datos que se ven debajo indican el promedio de los tiempos de 22 atletas.

Tipo de zapato

Posición (m) d

Tiempo (s) t

Distancia (m) Δd

Cambio en tiempo (s)

Δt

Velocidad (m/s)

v

Cambio en velocidad

(m/s) Δv

Aceleración (m/s/s)

a

Zapato ligero

0 0 (N/A) (N/A) 0 (N/A) (N/A) 3.7 0.803 3.7 0.803 10 1.842 6.2 1.039

Zapato pesado

0 0 (N/A) (N/A) 0 (N/A) (N/A) 3.7 0.828 3.7 0.828 10 1.869 6.2 1.041

1. En la prueba se registraron posición y tiempo. Con esa información usted puede calcular la

velocidad y aceleración. Use las ecuaciones de abajo para calcular la velocidad (v), cambio en velocidad (Δv), y aceleración (a).

Escriba sus cálculos en el espacio de abajo.

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2. ¿Qué puede usted concluir sobre el rol del peso del zapato en el rendimiento de velocidad según los datos recogidos? Considere discutir...

○ ¿En qué tipo de calzado los atletas tienen una mayor velocidad? ¿una aceleración más alta?

○ ¿Por qué eso es así?

3. Evaluación de afirmaciones: escoja si la evidencia del Grupo de datos 1 apoya o refuta cada una de las afirmaciones, luego explique su razonamiento.

Grupo de datos 1 Apoya / Refuta

Afirmación de Mya


Afirmación de Lorenzo


Afirmación de Julián


Afirmación de Taija Explique su

razonamiento Explique su



razonamiento

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Grupo de datos 2 – Investigación de la fuerza y aceleración en una sola zancada Para probar las fuerzas involucradas en una zancada, usando zapato pesado o ligero, los investigadores construyeron un sensor que va en el piso de la cancha y es accionado cuando los atletas pasan por encima y se graba la fuerza de reacción que impulsa al atleta hacia adelante. Para controlar el experimento, estos atletas usaron zapatos idénticos. Para variar el peso de un zapato idéntico, los investigadores agregaron bolsas de tela con pesos diferentes para crear un zapato ligero con una masa de 352 gr y uno pesado con una masa de 637 gr. Esos pesos de zapatos fueron elegidos porque corresponden a los límites de peso superior e inferior de los zapatos comerciales disponibles de baloncesto. Las bolsas de tela visualmente idénticas fueron llenadas con bolitas de plástico o metal para adquirir un volumen similar pero peso diferente. Los investigadores promediaron y colectaron datos de masa y fuerza máxima de los 22 participantes. Los datos se muestran abajo.

Tipo de zapato Jugador promedio y masa del zapato (kg)

Fuerza máxima promedio aplicada a la placa de fuerza en una

zancada

Aceleración promedio (m/s/s)

Zapato ligero 72.704 kg 310 N

Zapato pesado 73.274 kg 310 N

1. Para determinar el efecto de la masa de los zapatos en la capacidad del atleta para acelerar, use la ecuación F = m x a para calcular la aceleración. Agregue la aceleración a la tabla de arriba. Escriba su trabajo en el espacio de abajo.

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2. ¿De lo que encontró en los datos, qué puede usted concluir sobre el rol del peso del zapato en el rendimiento de velocidad? Considere discutir...

○ ¿Con qué zapato logran los atletas una mayor aceleración? ○ ¿Por qué eso es así? Discútalo usando la Segunda Ley de Newton.

3. Evaluación de afirmaciones: escoja si la evidencia del Grupo de datos 2 apoya o refuta cada

una de las afirmaciones y luego explique su razonamiento.


Afirmación de Mya










razonamiento

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Grupo de datos 3 – Fuerza aplicada sobre tiempo En un experimento que fue idéntico al del Grupo de datos 2, los investigadores recogieron información durante todo el período en el cual el pie de un atleta estuvo en contacto con el plato de fuerza. Los datos recogidos se muestran en la gráfica de abajo. En esta información, una fuerza positiva representa la fuerza aplicada del atleta cuando empuja con la zancada, y una fuerza negativa representa la fuerza aplicada cuando el atleta alcanza inicialmente su zancada.

1. ¿Qué patrones nota usted en estos datos? Apoye su argumento con evidencia de los datos.

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2. ¿De la información que encontró en los datos, qué puede usted concluir sobre el rol del peso del zapato en el rendimiento de velocidad? Considere discutir...

○ ¿Con qué zapato logran los atletas una mayor aceleración? ○ ¿Por qué eso es así? Discútalo usando la Segunda Ley de Newton.


una de las afirmaciones, luego explique su razonamiento.


Afirmación de Mya










razonamiento

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Grupo de datos 4 – Velocidad de rotación del tobillo Para determinar qué tan rápido se movieron diferentes partes de la pierna en un sprint, los investigadores colocaron 13 retroreflectores en las piernas de los atletas. Las cámaras de video de alta velocidad capturaron el movimiento de cada reflector cuando los atletas completaron un sprint de 3.7 m. Un modelo de computadora tradujo la ubicación de los reflectores y midió la velocidad de rotación del tobillo y otras articulaciones. Para el análisis de datos, los investigadores se centraron específicamente en el tobillo. El gráfico a continuación muestra la velocidad de rotación promedio del tobillo en comparación con el

tiempo de carrera promedio de 3,7 m de los atletas.

1. Los datos muestran una línea de regresión linear de mejor ajuste, y la R, el coeficiente de correlación. Describa la relación entre el tiempo del sprint y la velocidad de rotación del tobillo, usando estas medidas estadísticas.

2. Basado en el valor R de los datos, describa la fuerza de la relación que escogió arriba.

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3. ¿De los datos obtenidos, qué puede usted concluir sobre el rol del peso del zapato en el rendimiento de la velocidad (sprint)? Considere discutir...

○ ¿Cómo se relaciona la rotación del tobillo con el rendimiento en velocidad? ○ ¿Por qué eso es así?




Afirmación de Mya










razonamiento

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Grupo de datos 5 – Velocidad de rotación del tobillo a lo largo del tiempo en zapatos ligeros y pesados

En un experimento idéntico en preparación al del Grupo de datos 4, los investigadores probaron ahora si la rotación del tobillo era diferente con zapatos pesados, comparados con los zapatos ligeros. La gráfica de abajo muestra la velocidad promedio de rotación del tobillo en el curso de un embalaje de 3.7 m, tanto con zapatos pesados como ligeros.

1. ¿Qué patrones nota usted en estos datos? Apoye su argumento con evidencia de los datos.

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2. ¿De los datos obtenidos, qué puede usted concluir sobre el rol del peso del zapato en el rendimiento de la velocidad (sprint)? Considere discutir...

a. ¿Cómo se relaciona el peso del zapato con la velocidad de rotación del tobillo? b. ¿Por qué eso es así?




Afirmación de Mya










razonamiento

Involucrarse en un argumento a partir de la evidencia - Construcción del argumento final

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Regrese a los cuatro argumentos que estaban discutiendo los estudiantes al comienzo de esta tarea. Escoja el que le parezca que se apoya más en los datos y evidencias que usted ha analizado y escriba un argumento/conclusión final que señale cuál es el argumento que usted apoya, la evidencia que apoya ese argumento y cómo y por qué usted cree que es el más acertado, incluyendo cómo y por qué los zapatos ligeros o pesados afectan el rendimiento de la velocidad. Finalmente, escriba un argumento alternativo y aporte una pieza de evidencia y razonamiento que refute ese argumento.

Argumento Escriba cuál de los argumentos originales piensa usted que se apoya más en los datos y evidencias.

Evidencia Escriba por lo menos tres piezas de evidencia específica y apropiada de los grupos de datos analizados.

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Razonamiento Escriba cómo y por qué usted piensa que este argumento y/o evidencia es el que tiene más apoyo, e incluya cómo y por qué los zapatos ligeros o pesados afectan al rendimiento de la velocidad.

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Refutación Escriba un argumento alternativo y aporte una pieza de evidencia y razonamiento que refute ese argumento.

Reflexiones finales

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1. ¿Qué aprendió usted en esta tarea sobre cómo evalúan los científicos las afirmaciones que se contradicen entre sí?

2. ¿Qué actividades realiza usted en las que pueda pensar que el peso de sus zapatos pueda

causar una diferencia? ¿De qué manera esta tarea le hace pensar a usted diferente sobre la forma en que los zapatos pesados o ligeros pueden afectar el rendimiento de los deportistas?

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