Plan de Clase | Metodología Activa | Hidrostática: Presión

Premisas: Este Plan de Clase Activa asume: una clase de 100 minutos de duración, estudio previo de los estudiantes tanto con el Libro, como con el inicio del desarrollo del Proyecto y que se elegirá una única actividad (entre las tres sugeridas) para realizarse durante la clase, ya que cada actividad está pensada para ocupar gran parte del tiempo disponible.

Objetivo

Duración: (5 - 10 minutos)

Esta etapa busca establecer objetivos claros para la lección, orientando a los alumnos sobre lo que se espera que aprendan y logren al final. Definiendo estos objetivos, los estudiantes tendrán una visión clara de en qué deben enfocarse durante las actividades prácticas, facilitando la aplicación de los conceptos estudiados previamente en casa y maximizando el uso del tiempo en clase.

Objetivo Utama:

1. Capacitar a los estudiantes para entender la definición de presión como la relación entre la fuerza perpendicular a una superficie y el área sobre la que actúa.

2. Empoderar a los estudiantes para calcular la presión ejercida sobre diferentes cuerpos o superficies según los datos proporcionados.

3. Desarrollar una comprensión de la presión atmosférica y su importancia.

Objetivo Tambahan:

1. Fomentar la aplicación práctica de conceptos teóricos aprendidos en casa.

Introducción

Duración: (15 - 20 minutos)

La introducción sirve para involucrar a los alumnos y repasar conocimientos previos a través de situaciones problemáticas que estimulan el pensamiento crítico y la aplicación práctica de conceptos de presión. Además, contextualiza la importancia de estudiar presión mediante ejemplos del mundo real, aumentando así el interés de los estudiantes y mostrando la relevancia del tema en diversas situaciones y aplicaciones prácticas.

Situación Problemática

1. Imaginemos un submarino que se sumerge en las profundidades del océano. A medida que la presión aumenta con la profundidad, ¿cuál sería la presión ejercida sobre las paredes del submarino a 500 metros de profundidad, sabiendo que la presión atmosférica al nivel del mar es aproximadamente 101.3 kPa?

2. Un escalador está ascendiendo el Monte Everest, a más de 8,000 metros sobre el nivel del mar. Sabiendo que la presión atmosférica a esa altitud es drásticamente más baja que a nivel del mar, ¿cómo afecta esta presión reducida la capacidad del escalador para respirar y cocinar?

Contextualización

La presión no es solo un concepto físico abstracto; juega un rol fundamental en muchos aspectos de la vida cotidiana y en situaciones extremas, como la exploración espacial o el buceo profundo. Por ejemplo, entender cómo cambia la presión con la altitud es crucial para diseñar sistemas de soporte vital en montañas altas o en naves espaciales. Además, curiosidades como que la presión atmosférica varía con el clima y la altitud pueden despertar el interés de los estudiantes y resaltar la relevancia de estudiar la hidrostática.

Desarrollo

Duración: (65 - 75 minutos)

La etapa de Desarrollo está diseñada para permitir que los estudiantes apliquen de manera práctica y concreta los conceptos de presión estudiados anteriormente. Trabajando en grupos, enfrentarán desafíos que simulan situaciones reales donde entender la presión es esencial, como el diseño de submarinos, garantizar la seguridad de los escaladores en altitudes elevadas y la ingeniería de presas. Este enfoque no solo solidifica el aprendizaje teórico, sino que también desarrolla habilidades colaborativas, de resolución de problemas y de presentación.

Sugerencias de Actividades

Se recomienda realizar solo una de las actividades sugeridas

Actividad 1 - Misión Submarina: Desentrañando la Presión en las Profundidades

> Duración: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Aplicar el concepto de presión y entender cómo varía con la profundidad, así como desarrollar habilidades de trabajo en equipo y presentación.

- Descripción: Los alumnos se organizarán en grupos de hasta 5 personas y tendrán la tarea de diseñar un submarino que pueda soportar distintas presiones a diversas profundidades. Cada grupo recibirá una carpeta con información sobre la presión atmosférica al nivel del mar y datos sobre cómo aumenta la presión con la profundidad. Deberán usar esta información para calcular la presión que el submarino debe soportar a 500, 1000 y 1500 metros de profundidad.

- Instrucciones:

• Formar grupos de hasta 5 estudiantes.

• Distribuir las carpetas con datos sobre presión atmosférica y la variación de presión con la profundidad.

• Pedir a cada grupo que calcule y dibuje un esquema del submarino, indicando a qué profundidad estará y qué presión debe soportar.

• Los estudiantes deben presentar sus proyectos, explicando los cálculos y las elecciones de materiales para asegurar la seguridad del submarino.

Actividad 2 - El Desafío del Escalador: Respirando en Alturas Elevadas

> Duración: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Entender los efectos de la presión atmosférica en altitudes elevadas y desarrollar habilidades para resolver problemas y presentación.

- Descripción: En esta actividad, los estudiantes, en grupos, calcularán cómo la presión atmosférica en altitudes elevadas afecta la capacidad de respiración y cocción de un escalador. Utilizarán datos reales sobre la presión a diferentes altitudes y propondrán soluciones para aumentar la seguridad y comodidad de los escaladores.

- Instrucciones:

• Dividir la clase en grupos de hasta 5 estudiantes.

• Proveer datos sobre la presión atmosférica a diferentes altitudes, como las del Monte Everest.

• Los estudiantes deben calcular el porcentaje de oxígeno disponible a diferentes altitudes y cómo esto impacta la respiración.

• Cada grupo debe proponer soluciones prácticas para mejorar la seguridad de los escaladores basándose en sus cálculos.

• Presentación de resultados y soluciones propuestas.

Actividad 3 - Constructores de Presas: El Peso del Agua

> Duración: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Aplicar el conocimiento de presión hidrostática en la ingeniería civil, desarrollando habilidades matemáticas y de pensamiento crítico.

- Descripción: Los estudiantes, organizados en grupos, asumirán el rol de ingenieros responsables de diseñar una presa capaz de soportar la presión del agua en un reservorio. Deberán considerar la presión hidrostática y calcular cuánto agua debe soportar la presa.

- Instrucciones:

• Agrupar a los estudiantes en equipos de hasta 5 personas.

• Proveer datos sobre el volumen de agua y la profundidad del reservorio.

• Los estudiantes deben calcular la presión ejercida por la columna de agua y diseñar la presa de manera segura.

• Cada grupo presentará su proyecto, explicando los cálculos realizados y las estrategias de construcción.

Retroalimentación

Duración: (20 - 30 minutos)

El propósito de esta etapa es permitir que los estudiantes articulen lo que han aprendido, compartan sus descubrimientos y reflexionen sobre las aplicaciones de los conceptos de presión. Esta discusión ayuda a consolidar el conocimiento, identificar áreas que puedan necesitar revisión y promover un aprendizaje más profundo. Además, al escuchar las experiencias de sus compañeros, los estudiantes pueden obtener nuevas perspectivas y enfoques para problemas similares.

Discusión en Grupo

Al final de las actividades prácticas, organiza una discusión grupal con todos los estudiantes. Inicia la conversación con una breve introducción: 'Ahora que todos tuvieron la oportunidad de aplicar los conceptos de presión en situaciones prácticas, compartamos lo que hemos aprendido y reflexionemos sobre las soluciones que encontramos. Cada grupo tendrá unos minutos para resumir su proyecto y los principales desafíos que enfrentaron. Aprovechemos este momento para reflexionar y aprender de las experiencias de los demás.'

Preguntas Clave

1. ¿Cuáles fueron los principales desafíos en la aplicación de los conceptos de presión en las actividades prácticas?

2. ¿Cómo puede aplicarse la comprensión de la presión en otras áreas del conocimiento o en situaciones cotidianas?

3. ¿Hubo alguna parte del cálculo o proyecto que te hubiera gustado hacer de manera diferente? ¿Por qué?

Conclusión

Duración: (5 - 10 minutos)

El objetivo de esta etapa es asegurar que los estudiantes tengan una comprensión clara y consolidada de los conceptos de presión tratados en la lección, vinculando el aprendizaje teórico con las aplicaciones prácticas exploradas. Además, busca resaltar la relevancia del estudio de la hidrostática para la vida cotidiana y el desarrollo de habilidades analíticas y de resolución de problemas en diversas situaciones.

Resumen

En esta etapa final, el profesor debe resumir los puntos principales cubiertos durante la lección, reforzando la definición de presión como la relación entre la fuerza perpendicular a una superficie y el área sobre la que actúa. También es esencial repasar las fórmulas y métodos de cálculo utilizados para determinar la presión en diferentes situaciones, como profundidades oceánicas y altitudes elevadas, además de discutir la importancia de la presión atmosférica.

Conexión con la Teoría

A lo largo de la lección, los estudiantes tuvieron la oportunidad de aplicar la teoría de la presión en situaciones prácticas, como el diseño de submarinos, el cálculo de la presión atmosférica a gran altitud y la ingeniería de presas. Estas actividades demostraron cómo se puede aplicar la teoría para resolver problemas reales y complejos, mostrando la relevancia del estudio de la hidrostática.

Cierre

Para cerrar, el profesor debe enfatizar la importancia de entender la presión no solo para comprender fenómenos físicos, sino también para su aplicación en diversas áreas del conocimiento y la vida práctica, como la ingeniería, la medicina y la meteorología. Este conocimiento es esencial para desarrollar soluciones innovadoras y garantizar la seguridad en situaciones cotidianas y extremas.