El tema
momento de una fuerza es difícil de enseñar porque tiene complicaciones propias y abstracciones que son simples sólo en apariencia.
Sin embargo, el tema tiene la característica de ofrecer aplicaciones con multitud de ejemplos en la vida diaria; y bien aprovechados, ellos ofrecen posibilidades nada despreciables. Por eso comenzamos el video con el ejemplo de abrir y cerrar una puerta.
Casi de entrada damos la definición vectorial de momento de una fuerza con respecto a un eje o un punto de rotación, pero no con la idea de que desde un principio los alumnos aprendan el concepto, sino como un "modo de presentación" de la forma final del concepto que nos interesa. Por el contrario, iniciamos su construcción paso a paso, usando preguntas como "qué quiere decir?" y "distancia?... qué distancia?"
El equipo de brazos de palanca que presentamos es probablemente bien conocido por los docentes, pero hemos logrado una construcción de alta sensibilidad, con efectos bien visibles.
Llamamos la atención sobre las sucesivas e incompletas definiciones de "momento" y las posibles reacciones que generan, representadas por el alumno del video que pregunta "y todavía hay más?"
Creemos que este avance paulatino hacia la definición final muestra con claridad las falencias de las definiciones incompletas y las características físicas del concepto de momento de una fuerza, que hacen necesario elaborarlo paso a paso.
Otro aspecto que nos preocupó (y que creemos haber resuelto satisfactoriamente en este video) es lo relacionado con el signo de un momento (siempre los signos traen dificultades).
La idea que nos guió es reconocer que:
- Cuando la palanca está en equilibrio, hay dos momentos aplicados
- Uno de ellos, si actuara solo, haría rotar la palanca en un sentido, el otro momento lo haría en sentido contrario
- ¿Cómo diferenciar un momento que hace rotar la palanca en el sentido de las agujas del reloj de otro que la hace girar en sentido opuesto? La respuesta es: diferenciándolos con un signo
Creemos didácticamente importante dejar una elección del signo a cargo de los chicos, para recalcar la arbitrariedad de la elección. Después podemos informar la existencia de una convención internacional, formalizada a través del producto vectorial.
Otro punto sobre el que conviene llamar la atención es el orden de los vectores r y F en el producto vectorial. r vá primero y F después. El orden de los factores sí altera el producto.
Es didácticamente conveniente comenzar la enseñanza del producto vectorial eligiendo vectores perpendiculare entre sí, pero es ineludible considerar el caso de vectores que formen entre sí un ángulo diferente. Mostramos experimentalmente en el video que la magnitud del momento depende del ángulo r F
Por último, sugerimos al docente que aliente a sus estudiantes a "jugar" con palancas y pesas para lograr diferentes posiciones de equilibrio con varias fuerzas aplicadas. Ello conduciría a establecer una ley de equilibrio más general (sumatoria nula de los momentos) que puede servir de base para una discusión fructífera entre los alumnos.
En la parte final del video se ofrecen ejemplos de momentos de fuerzas aplicadas con instrumentos familiares, que el docente puede aprovechar para dilucidar en cada caso dónde está el centro o el eje de rotación, cuál es la fuerza aplicada para lograr un determinado efecto, cuál es la dirección y el sentido de su vector momento, y cuál es la fuerza cuyo momento se quiere equilibrar o vencer.
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Bloque 1:
Bloque 1: Conservación de la cantidad de movimiento rotacional de un sistema aislado
Bloque 1:
Bloque 1:
¿Qué es ver un objeto?