La finalidad de esta segunda parte busca poner a punto el funcionamiento del “bote obediente” construido. Se forman equipos de niños o jóvenes para competir el siguiente reto: ¿cuál es la mínima distancia que recorre el bote en un mínimo de tiempo si se le dan tres vueltas de tal manera que la liga y las tuercas se enrollan sobre sí mismas? Se sugiere que la distancia recorrida no sea menor a dos metros ni mayor a cuatro metros.

Si se recuerda que cuando el bote se avienta, la liga se enrolla hasta un límite en el que no puede avanzar más el bote. Así entonces, cuando la liga enrollada obliga al bote a regresar. Si en vez de aventarlo, se le dan dos o tres vueltas entonces la liga se enrolla y al ponerlo, girando al bote 180º, sobre el suelo o la mesa el bote se pone en movimiento, hacia el frente, sin necesidad de aventarlo. (Ver figura 2.)

Puede el equipo de jóvenes explorar de varias maneras para lograr su cometido: aumentar o disminuir la tensión de la liga. aumentar o disminuir el peso que las tuercas... Y darse cuenta de que si las tuercas llegaran a rozar con la superficie interna del bote, el movimiento del bote se ve afectado.

Cuando se hayan puesto de acuerdo y logrado recorrer la distancia mínima en el tiempo mínimo, podrán observar que tipo de movimiento es el que realiza el bote. ¿Cómo es que se mueve? ¿A qué se parece cuando va y viene el bote? si se utiliza un sensor de movimiento conectado a una computadora puede observarse la gráfica que se forma en el mismo tiempo en el que se mueve el bote. ¿Dónde debe colocarse este sensor de movimiento? ¿Frente  al  bote en dirección de su movimiento o al lado viendo el desplazamiento del bote? ¿Cómo es que funciona el sensor de movimiento?

Actividades previas con el uso del sensor de movimiento

Un punto clave que debemos recalcar es el concepto de “pendiente” en una gráfica de distancia contra tiempo o de velocidad contra tiempo. Es importante que puedas interpretar éste y saber lo que representa, por eso en estas actividades apelaremos a tus sentidos para que generes información para la programación que se debe realizar en la tercera parte de esta colección de retos.

Se propone que utilices un emisor receptor de ondas de ultrasonido, diseñado para ser utilizado en laboratorios de Física para el análisis del movimiento de objetos. Y es factible utilizarlo en computadoras con sistema operativo de cualquier computadora comercial.

1. 1.Utiliza la orilla de una mesa larga como la linea recta a seguir cuando te muevas. Es la línea a través de la que se desarrollará el movimiento. Marca al centro de esta recta, lo que será el origen del movimiento, y considera números positivos de la posición a la derecha de éste y números negativos para la posición a la izquierda del mismo ¡Que sea tu mano el objeto que se mueve!
   

2. 2.Interpreta cada una de las series de mediciones que muestran “posiciones vs. instantes” en las siguientes gráficas al indicar el movimiento con tu mano. Y registrando al mismo tiempo la gráfica, hecha por el recorrido de tu mano, en la computadora. Incluye todos los detalles que aparecen, tales como aumento en la rapidez, o su disminución, cambio de dirección, permanencia en reposo o cuando se mueve con velocidad promedio uniforme. Sin olvidar que el objeto que se mueve es tu mano, por lo que hay que comenzar el movimiento en el lugar donde se ha definido el origen, a la mitad del largo de la mesa, donde también el reloj comienza midiendo cero. Luego continúa moviéndola a lo largo de la mesa, llevándola hasta el fin del desplazamiento. Describe el movimiento con tus palabras, conforme mueves tu mano.
   

Otras actividades con el sensor de movimiento

La finalidad de estas actividades es la familiarización con el tipo de herramienta que lleva a tener gráficas en tiempo real. La tecnología empleada, al tener mas precisión, permite llevar a cabo análisis más profundos del movimiento. Esto se podrá observar cuando se lleven a cabo la recolección de datos y la programación para la toma de decisiones conforme se mueve el bote.

Preguntas que aparecen cuando se utilizan estos sensores o herramientas se relacionan con los sentidos de los usuarios, se mente y la interpretación de lo observado en la gráfica obtenida. Esto es, ¿dónde está colocado el origen del sistema de referencia? ¿Cómo se pueden observar los cambios de punto a punto en la gráfica de movimiento (posición vs. tiempo)? En la medida en la que se profundiza el análisis de la gráfica aparecen ideas para llevar a cabo una programación o los pasos del algoritmo que deben tomarse en consideración para tomar la decisión de ¿Cuál es el momento para la distancia y tiempo para alterar el movimiento del bote y no llegue a caerse de la mesa?

En la figura 3 aparecen representaciones de tipos de movimiento a través de gráficas obtenidas con el sensor propuesto. La propuesta a trabajar es desarrollar la observación, el tipo de predicciones y la comparación entre la realidad y la teoría representada en la figura tres, antes mencionada.

Figura 3. Todas estas líneas representan un tipo de movimiento ¿Cuál consideras la que debe parecerse al movimiento del bote obediente?

En la siguiente gráfica 4 aparece el movimiento del bote registrado en una distancia de aproximadamente cuatro metros durante un tiempo de 30 segundos. El reto a resolver tiene que darse en los primeros diez segundos, antes de que llegue a recorrer casi los cuatro metros. Ya que si la mesa fuera menor a los cuatro metros ¿Cuándo es el momento que  debe medirse y saber que el bote no debe continuar o disminuir la rapidez de su movimiento? Por ejemplo en la posición 2.112 m se tiene la máxima aceleración, por lo que la distancia recorrida es precisamente la mitad de la distancia total. ¿Cómo usar estos datos para usarlos en el algoritmo computacional y dar la decisión de no avanzar más o disminuir la rapidez del bote?

Figura 4. Gráfica, en tiempo real, registrada del movimiento del bote obediente. Se puede mover el cursor para conocer los diferentes puntos por los que pasa durante el movimiento.

Por último, se tiene que considerar que el bote tiene que hacer el recorrido varias veces. Lo que implica que no pase del intervalo inicial, en este caso de cuatro metros, las veces en las que se repita o se hagan pruebas del algoritmo. Esto es precisamente lo que implica la realización de un experimento para encontrar los valores de las variables que ayuden a que el fenómeno tenga regularidad. Es decir, que cuando un fenómeno es regular, puede repetirse en el laboratorio las veces que sea necesario y poder terminar su estudio.