CurriculumCurrículoSTEMGrades 6 to 8Grados 6 a 8STEM-JH-05
Physics of MotionLa física del movimiento
Build timing gates, graph distance against time, fit a line by hand and find out that the slope is the speed.Construya compuertas de cronometraje, grafique la distancia contra el tiempo, trace una recta a mano y descubra que la pendiente es la rapidez.
- Ways in:Formas de empezar:
- Read, 1 minuteLeer, 1 minuto
- Do, 225 minutesHacer, 225 minutos
- Simulate, 6 minutesSimular, 6 minutos
- GradesGrados
- Grades 6 to 8, and any learner ready for itGrados 6 a 8, y cualquier persona lista para ello
- TimeTiempo
- 5 sessions of about 45 minutes5 sesiones de unos 45 minutos
- CostCosto
- Needs equipmentNecesita equipo
The MESH'D components this unit uses:Los componentes MESH'D que usa esta unidad:ManufacturingManufacturaElectronicsElectrónicaSoftwareSoftware
The driving questionLa pregunta central
How fast is fast?¿Qué tan rápido es rápido?
Grade eight math done for real: distance and time data from timing gates you build, a line fitted by hand, and slope revealed as speed.Matemáticas de octavo grado hechas de verdad: datos de distancia y tiempo tomados con compuertas de cronometraje que usted construye, una recta trazada a mano y la pendiente revelada como rapidez.
Learners will be able toAl terminar se podrá
- Collect distance and time data with a method anyone can repeat.Recopilar datos de distancia y tiempo con un método que cualquiera pueda repetir.
- Plot the data and fit a line by hand.Graficar los datos y trazar una recta a mano.
- Read the slope as speed, with units.Interpretar la pendiente como rapidez, con unidades.
- Use the line to predict a new trial.Usar la recta para predecir una nueva prueba.
Where the math isDónde están las matemáticas
Unit rates, linear relationships and slope as a rate: y = mx + b on real data, where the slope m is the speed.Tasas unitarias, relaciones lineales y la pendiente como tasa: y = mx + b con datos reales, donde la pendiente m es la rapidez.
Texas standards, strand levelEstándares de Texas, por componente
- Math: ProportionalityMatemáticas: Proporcionalidad
- Math: Algebraic ReasoningMatemáticas: Razonamiento algebraico
- Science: Force, Motion, and EnergyCiencias: Fuerza, movimiento y energía
Session by sessionSesión por sesión
What to doQué hacer
- Build timing gates: light sensors on a microcontroller board that notice when something passes. With no board, use a stopwatch.Construya compuertas de cronometraje: sensores de luz en una placa de microcontrolador que detectan cuando algo pasa. Si no tiene placa, use un cronómetro.
- Run speed trials: measure distance and time, and work out unit rates.Haga pruebas de rapidez: mida la distancia y el tiempo, y calcule tasas unitarias.
- Graph distance against time, fit a line by hand and read the slope as speed.Grafique la distancia contra el tiempo, trace una recta a mano e interprete la pendiente como rapidez.
- Get a first look at acceleration: on a ramp, the distance and time line bends.Dé un primer vistazo a la aceleración: en una rampa, la línea de distancia contra tiempo se curva.
- Post results on a speed-trap board and test a prediction from your line.Publique los resultados en un tablero de control de rapidez y ponga a prueba una predicción hecha con su recta.
What you needLo que necesita
- Light sensors for the timing gatesSensores de luz para las compuertas de cronometraje
- Ramp material, such as a board or stiff cardboardMaterial para la rampa, como una tabla o cartón grueso
- Something to time: a toy car, a ball or a person walkingAlgo que cronometrar: un carrito de juguete, una pelota o una persona caminando
EquipmentEquipo
- A microcontroller board and its cableUna placa de microcontrolador con su cable
- A tape measureUna cinta métrica
- A stopwatch, if you have no boardUn cronómetro, si no tiene placa
Needs equipment.Necesita equipo.
Low voltage only: power comes from the board or from batteries, twelve volts or less. Never work on wall-outlet wiring, ever. Disconnect power before you change any wiring.Solo bajo voltaje: la energía viene de la placa o de pilas, de doce voltios o menos. Nunca trabaje con el cableado de un tomacorriente, jamás. Desconecte la energía antes de cambiar cualquier conexión.
What learners make and showLo que se hace y se muestra
A speed-trap board with your fitted line, the slope read as speed with units, and a prediction from the line put to the test.Un tablero de control de rapidez con su recta, la pendiente interpretada como rapidez con unidades y una predicción hecha con la recta y puesta a prueba.
Mix-ups to expectConfusiones que esperar
- "Speed and acceleration are the same." Speed is how far something goes per unit of time; acceleration is how fast the speed itself changes, which is why the ramp line bends."La rapidez y la aceleración son lo mismo." La rapidez es cuánto avanza algo por unidad de tiempo; la aceleración es qué tan rápido cambia la rapidez misma, y por eso la línea de la rampa se curva.
- "The equation lives apart from the experiment." The line you fit to your data is the equation, and its slope is the speed you measured."La ecuación está separada del experimento." La recta que usted traza sobre sus datos es la ecuación, y su pendiente es la rapidez que midió.
At homeEn casa
Try it at the kitchen tablePruébelo en la mesa de la cocina
Clock family members walking a measured distance and work out each person's walking speed.Cronometre a sus familiares caminando una distancia medida y calcule la rapidez de cada persona.
Simulate, 10 minutesSimular, 10 minutos
Time a pendulumMida el tiempo de un péndulo
Hang a ball on a string, let it go, and time ten swings the way a family does with a phone stopwatch. Find out what changes the swing and what does not.Cuelgue una pelota de una cuerda, suéltela y mida diez vaivenes como lo hace una familia con el cronómetro de un teléfono. Descubra qué cambia el vaivén y qué no.
The drawing shows where it starts. It runs here once its script has loaded.El dibujo muestra dónde empieza. Funciona aquí una vez que carga su código.
Your challengeSu reto
- Let the ball go and time ten swings.Suelte la pelota y mida diez vaivenes. Not done yet.Todavía no.
- Time a light ball and a heavy ball on the same string, pulled out the same way.Mida una pelota ligera y una pesada en la misma cuerda, separadas igual. Not done yet.Todavía no.
- Pull it out sixty degrees or more and time ten swings. Does one swing match the formula for small swings?Sepárela sesenta grados o más y mida diez vaivenes. ¿Un vaivén coincide con la fórmula para vaivenes pequeños? Not done yet.Todavía no.
- Make ten swings take twenty seconds, give or take a tenth: the swing of a clock that ticks each second.Haga que diez vaivenes tarden veinte segundos, con una décima más o menos: el vaivén de un reloj que hace tic cada segundo. Not done yet.Todavía no.
Every challenge done. Now try it for real at home.Todos los retos logrados. Ahora pruébelo de verdad en casa.
How wide it swings nowQué tan amplio es el vaivén ahora
One swing, there and back:Un vaivén, de ida y vuelta:
The formula for small swings:La fórmula para vaivenes pequeños:
The ball:La pelota:
Stopwatch:Cronómetro:
One swing is there and back: the ball leaves your hand, swings across, and comes back to where it started. The stopwatch starts when you let go, counts each return, and stops at ten. The dashed ball is where it started; the tape is fifty centimeters long.Un vaivén es de ida y vuelta: la pelota sale de su mano, cruza y regresa a donde empezó. El cronómetro arranca al soltarla, cuenta cada regreso y se detiene en diez. La pelota punteada es donde empezó; la cinta mide cincuenta centímetros.
What is happeningQué está pasando
A pendulum is a weight on a string. Pull it to one side and let go: gravity pulls it back down, it swings past the bottom, slows as it climbs the other side, and comes back. One swing, there and back, is its period.Un péndulo es un peso colgado de una cuerda. Sepárelo hacia un lado y suéltelo: la gravedad lo jala hacia abajo, pasa por el punto más bajo, se frena al subir del otro lado y regresa. Un vaivén, de ida y vuelta, es su periodo.
The length of the string sets the period: a longer string swings slower, and a string four times as long takes twice as long. The weight hardly matters. Gravity pulls a heavy ball harder, but a heavy ball is harder to get moving by just as much, so a heavy ball and a light one swing together.El largo de la cuerda decide el periodo: una cuerda más larga se mece más despacio, y una cuerda cuatro veces más larga tarda el doble. El peso casi no importa. La gravedad jala más fuerte a una pelota pesada, pero a una pelota pesada también cuesta más ponerla en movimiento, en la misma medida, así que una pesada y una ligera se mecen juntas.
How far you pull it out matters only a little. Small swings all take about the same time, which is why pendulums once kept clocks; a wide swing takes a little longer. The air slowly steals the swing, and a light ball loses its swing sooner than a heavy one.Qué tanto la separe importa solo un poco. Los vaivenes pequeños tardan casi lo mismo, y por eso los péndulos marcaban el tiempo en los relojes; un vaivén amplio tarda un poco más. El aire le roba el vaivén poco a poco, y una pelota ligera lo pierde antes que una pesada.
To time it well, time ten swings and divide by ten. Your thumb is a little late on the stopwatch at the start and at the end, and over ten swings that slip is shared ten ways.Para medirlo bien, mida diez vaivenes y divida entre diez. Su dedo llega un poco tarde al cronómetro al empezar y al terminar, y en diez vaivenes ese error se reparte en diez partes.
Things to tryCosas para probar
- Make the string four times as long. Does one swing take twice as long?Haga la cuerda cuatro veces más larga. ¿Un vaivén tarda el doble?
- Turn the air off and watch how wide it swings. Does the swing ever shrink?Quite el aire y observe qué tan amplio es el vaivén. ¿Se hace más pequeño alguna vez?
- With the air on, pull the wooden ball and then the steel ball out wide. Which one loses its swing first?Con el aire puesto, separe mucho la pelota de madera y luego la de acero. ¿Cuál pierde primero su vaivén?
- Make your own with a string, a lump of clay and a phone stopwatch, and time it beside the screen.Haga el suyo con una cuerda, una bolita de plastilina y el cronómetro de un teléfono, y mídalo junto a la pantalla.
A model: the string does not stretch or weigh anything and the knot does not rub, though in a real pendulum the knot and the string often take the swing away faster than the air does. The balls are all four centimeters across, and the clay’s weight is the model’s choice. A thumb on a real stopwatch is late by about a fifth of a second; this stopwatch is not, so your own times will wander a little more.Un modelo: la cuerda no se estira ni pesa nada y el nudo no roza, aunque en un péndulo real el nudo y la cuerda a menudo le quitan el vaivén más rápido que el aire. Todas las pelotas miden cuatro centímetros, y el peso de la plastilina es una elección del modelo. Un dedo en un cronómetro real llega tarde por como una quinta parte de segundo; este cronómetro no, así que sus tiempos variarán un poco más.
Open the simulation on its own pageAbrir la simulación en su propia páginaNewton's cannonballLa bala de cañón de NewtonWater bottle rocketCohete de botella con agua
Use it, share it, adapt itÚsela, compártala, adáptela
The credit to copyEl crédito para copiar
Free BYRD, CC BY. “Physics of Motion” from the Byrd Academy STEM Curriculum by Byrd EDU, byrdathome.org.Free BYRD, CC BY. “La física del movimiento”, del Currículo STEM de Byrd Academy, de Byrd EDU, byrdathome.org.
This is free to use, share and adapt, even commercially, under the Creative Commons Attribution 4.0 International license (CC BY 4.0), with this credit. What Free BYRD means.Esto es libre de usar, compartir y adaptar, incluso con fines comerciales, bajo la licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0), con este crédito. Qué significa Free BYRD.
Keep goingSiga adelante
What to do nextQué hacer después
Make it harderHágalo más difícil
Time a run down a ramp at several points, graph it and describe how the curve shows the speed changing.Cronometre un recorrido por una rampa en varios puntos, grafíquelo y describa cómo la curva muestra que la rapidez cambia.
For a younger onePara alguien más pequeño
Use a stopwatch to time a toy car rolling a measured distance, and work out how far it goes each second.Con un cronómetro, mida cuánto tarda un carrito de juguete en recorrer una distancia medida y calcule cuánto avanza cada segundo.
Try this nextPruebe esto después
Clock a walk and find your speed on a graphCronometre una caminata y encuentre su velocidad en una gráfica
Time a walk past measured marks with a phone stopwatch, graph distance against time, and read your walking speed from the slope of the line.Cronometre una caminata frente a marcas medidas con el cronómetro de un teléfono, grafique distancia contra tiempo y lea su velocidad en la pendiente de la recta.
- Ways in:Formas de empezar:
- ReadLeer
- DoHacer
- SimulateSimular
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SoftwareSoftware
Free BYRD, CC BYHome activityActividad en casa
Time a pendulumMida el tiempo de un péndulo
Hang a ball on a string, let it go, and time ten swings the way a family does with a phone stopwatch. Find out what changes the swing and what does not.Cuelgue una pelota de una cuerda, suéltela y mida diez vaivenes como lo hace una familia con el cronómetro de un teléfono. Descubra qué cambia el vaivén y qué no.
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SIM-0024 Newton's cannonballLa bala de cañón de Newton
Fire a cannonball sideways from a mountain at the edge of space. Too slow and it falls back; fast enough and it falls all the way around the Earth.Dispare una bala de cañón de lado desde una montaña en el borde del espacio. Muy lenta, cae de vuelta; lo bastante rápida, cae alrededor de toda la Tierra.
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DesignDiseño
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SIM-0026 Water bottle rocketCohete de botella con agua
Pump up a bottle rocket, choose how much water and which fins, and see how high it flies and why the water pushes it up.Infle un cohete de botella, elija cuánta agua y qué aletas, y vea qué tan alto vuela y por qué el agua lo empuja hacia arriba.
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