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"Herramientas Geogebra para la Física" por D.José Luis Hernández Neira
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Ponencia D.José Luis Hernández Neira: "Herramientas Geogebra para la Física" realizada en las II Jornadas de Integración de las TIC en las Enseñanza, el 1 de junio de 2010.
Gracias, Álvaro. Gracias por estar aquí.
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Eu vou tentar recuperar o tempo.
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En realidade, non pretendo enseñaros moitas cosas.
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Aunque veis, hai moitas.
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Bueno, pasaremos como pueda por encima
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porque lo que en realidade quero é engañaros.
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Lo que en realidade quero é invitaros a colaborar con nosotros
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en o desenvolupo de novos materiales e novas herramientas.
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Entón, basicamente,
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mi comunicación tiene como dos partes.
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Unha primeira, en la que vos contaré dos ou tres cositas
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de las que hemos feito con el geogebra estándar, por decirlo así.
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Y outra segunda parte, en la que al ver, digamos,
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la adaptación que tiene el geogebra estándar a la geometría
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e a las matemáticas en general,
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pensando facilitar la vida aos físicos e aos químicos,
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yo soy físico,
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pues decidí desarrollar herramientas que permitirán
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hacer las cosas mucho más sencillas para la física.
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Entón, en ese sentido, el geogebra estándar,
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ya habéis visto las cajas de herramientas que tiene.
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No, esto no es lo que quería enseñaros.
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Nosotros, luego, lo que hemos hecho ha sido
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desarrollar cajas de herramientas novas.
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A ver si abro aquí.
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Donde, como veis, geogebra estándar es hasta aquí.
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Nosotros, luego, hemos desarrollado una caja de herramientas
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con distintos tipos de muelles, planos, inclinados, péndulos.
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Outra que tiene resistencias, voltímetros, amperímetros,
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fuentes de alimentación.
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Y outra que tiene, son simplemente ejemplos,
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todas las lentes delgadas.
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Y el objetivo es que cada una destas herramientas,
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en lugar de tener que dibujarla entera,
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dibujar un muelle, supondría dibujar multitud de puntos,
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sus ecuaciones de movimiento y todo eso,
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con solamente dos puntos se dibuja el muelle
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y lo puede utilizar.
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Y luego, también, digamos, para terminar,
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intentaría mostraros también
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unas herramientas que hemos desarrollado
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para enseñar a los chicos como
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entender un poco la formulación química
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que, básicamente, consiste en que hemos construido
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un juego de cartas de geogebra
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con todos los valores, o, bueno, todos,
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la mayoría de los valores
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de los elementos del sistema periódico
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y sus números de oxidación
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y los, digamos, iones,
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los aniones más importantes de las sales
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para que, simplemente, poniendo dos puntos,
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se pueda poner cada carta
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y construyendo, poniendo unas cartas al lado de otras,
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cuando hemos conseguido,
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con el mismo número de cartas,
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neutralizar las cargas eléctricas,
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ya tiene el alumno su fórmula.
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Geogebra, de todas formas, es muy fácil de utilizar
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en cualquier caso, aunque sea el propio
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el geogebra estándar,
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avísame cuando...
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aunque sea el geogebra estándar,
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porque permite que el alumno participe muchísimo.
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De hecho, yo he puesto aquí unos cuantos ejemplos
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orientados, más bien,
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desde un punto de vista didáctico.
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Por ejemplo,
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siguiendo un poco los consejos de un compañero
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a quien todos conoceréis, Miguel Ángel Gómez Crespo,
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que es el responsable
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desta revista digital tan interesante,
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que es el Rincón de la Ciencia,
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pues empecé a tratar cada aspecto
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del método científico por separar.
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Entonces, por ejemplo,
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acordamos hacer
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algo para que un niño de segundo de la ESO
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que no hubiera trabajado nunca
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con gráficas, sin tener que hacer un experimento,
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pues pudiera empezar a trabajar.
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Entonces, creamos este tipo de applet,
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en que lo único que hay es una línea de tiempo.
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Al hacer clic,
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bueno, esto está gobernado
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por un script de Javascript,
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que es muy sencillo de poner.
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Al dar aquí a mover o parar,
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el pedículo empieza a moverse
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y el alumno tiene aquí los resultados de un experimento,
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que ya no se los damos, el los ve.
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Con el resultado deste experimento,
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el puede construir una tabla,
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y a partir de la tabla, una gráfica,
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y ha tratado un aspecto muy elemental y muy sencillo.
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Que queremos ir dándole más capacidad al alumno
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para trabajar
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y poder relacionar más cosas.
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Pues pensando en cuarto de la ESO,
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aumentamos un poco la complejidad
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deste pequeño simulador,
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y lo que hicimos fue que el alumno
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pudiera ya variar la aceleración
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del móvil con este deslizador.
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Funciona prácticamente igual,
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los resultados son más o menos los mismos,
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pero ahora el alumno puede construir
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muchas gráficas distintas que puede relacionar entre sí,
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puede ver como se abre la parábola,
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puede estudiar para un tiempo determinado
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la relación entre las velocidades,
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el espacio, la aceleración, etc.
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Y ya ve muchas más funciones.
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Lo podemos llegar a complicar
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tanto como queramos,
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pero no se trata de presumir con los alumnos,
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sino se trata de que el alumno pueda trabajar.
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Y a medida que el va avanzando,
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pues podemos ir avanzando nosotros también.
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Por ejemplo, este es un simulador muy elaborado
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que, naturalmente, ya sería para alumnos
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a los que queremos hacer que comprueben muchas cosas.
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Bueno, en este simulador,
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aparte de esos valores,
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hemos construído una tabla
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donde van a ir apareciendo
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los valores de las distintas magnitudes
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y, además, se van a ir construyendo
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las gráficas.
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El alumno va a marcar
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el valor de la aceleración
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que le parezca oportuno
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y, después, pues va a...
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Puede pararlo cuando quiera,
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no importa que sea un número
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de veces,
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puede pararlo cuando quiera,
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no importa que se le salga el vehículo,
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digamos,
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de la pantalla, porque esto es un registro
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que ha hecho el alumno de un experimento.
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El alumno ha hecho un registro determinado
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y tiene un cierto número de valores.
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Y son esos valores los que trata.
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Es como si hubiera filmado su experimento.
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Lo ha registrado electrónicamente,
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que es como hacemos la mayoría de los experimentos
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en nuestros laboratorios.
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Entonces, el alumno aquí no solamente
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puede comprobar sus resultados,
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también puede comprobar sus gráficas
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y lo puede hacer para muchos valores
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distintos de la aceleración.
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Esto se hace
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muy fácilmente.
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Digamos, simuladores
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tan sencillos como este,
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lo único que tiene que hacer
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el alumno, lo he hecho aquí específicamente,
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he sacado todos los valores, todas las
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cajas de herramientas para que se pudiera ver,
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es tan sencillo como que
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simplemente
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tenga la imagen de un coche,
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inserte la imagen con la herramienta
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inserta imagen,
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inserte los textos que quiera con la herramienta inserta texto,
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escriba la línea de tiempo
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con la herramienta deslizador
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y la ecuación del movimiento.
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Eso es nada, un par de minutos, tres minutos,
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no creo que se tarde mucho más,
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ni siquiera un alumno a menos que esté
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empezando.
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Pero no solamente eso,
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podemos, por ejemplo,
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trabajar algo que para nosotros es tan importante
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como los preconceptos. Muchas veces a nosotros
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mismos nos pasa, nos ponen, nos hacen
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una imagen de una botella y nos
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preguntan si hacemos tres agujeros verticales,
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dibuja los chorros que van a salir
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y bueno, ahí hay
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que estar pensando científicamente para no
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decir una tontería.
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Y los alumnos en general nos van a dar respuestas muy
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diferentes que tendremos que discutir
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con ellos. Bueno, aquí hay un pequeño
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simulador, esto todo
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está construido con las herramientas estándar de
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febra,
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en el que yo puedo
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preguntarle al alumno, suponiendo que los
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agujeritos que hay aquí, que son unos agujeritos
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muy pequeños,
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no permiten que se vea que el nivel del líquido
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baja mucho, ¿cómo van a salir los chorros de agua?
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Entonces el alumno lo va a decir,
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vamos a discutirlo en la clase, vamos a analizar
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los por qué, los pros, los contras,
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y después vamos a hacer que lo vean.
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Entonces, este tipo de solución, pues no van a dar con ella la mayoría de los alumnos.
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Si ahora le decimos, bueno, ¿y qué pasaría
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si realmente los agujeros son mucho
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más grandes, el caudal es mayor y
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baja el nivel del líquido de una manera
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notable? ¿Cómo va a ser la nueva solución
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respecto de la antigua? Pues nada,
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simplemente aumentamos la velocidad
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con que va a caer el líquido
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cuando abramos hasta
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la posición que queramos,
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volvemos al origen y ahora con
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esta velocidad abrimos de nuevo
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las compuertas.
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Entonces el alumno vuelve a ver la variación
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que hay, ve cómo va cambiando
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y podemos ir discutiendo
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con él, ir encontrando los parámetros
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de lo que depende la velocidad
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de salida del chorro y por qué tiene el chorro
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esa forma.
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No sé si voy muy deprisa, me podéis
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interrumpir lo que queráis porque
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realmente
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se pueden hacer
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tantísimas cosas que acaba uno muy
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muy entusiasmado explicando y haciendo
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estas cosas. La ley de Ohm, por ejemplo,
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esto tengo que admitir que con la forma antigua de
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hacerlo, es decir, con las herramientas de Geogebra me costó
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un buen rato, pero con las nuevas ya no.
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Porque claro,
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dibujarse
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todos estos aparatos de medida,
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la resistencia y todo esto, pues bueno,
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lleva un ratillo.
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Pero es una manera interesante
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de ver cómo,
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qué pasa con un circuito cuando se cierra,
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por dónde se cierra realmente un circuito, etc.
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Si yo cierro
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este interruptor y ahora
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muevo la tensión en la fuente
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de alimentación, bueno, pues me sale
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la ley de Ohm aquí, el interruptor está cerrado
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por aquí. ¿Qué pasaría
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si yo cerrase
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este interruptor?
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Pues nada, pues nada porque el
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circuito sigue cerrado por aquí.
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Si cierro este, pues lo mismo, nada.
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¿Qué pasa si este interruptor
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lo abro? Pues que el circuito queda cerrado por aquí.
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Por lo tanto, las tensiones son distintas.
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La ley de Ohm es distinta.
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Si abro este, el circuito queda cerrado
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por aquí. Esto
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lleva mucho tiempo hacerlo así, pero
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con las nuevas herramientas es poner dos
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puntos y un letrero, nada más.
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En óptica, lo mismo. Tenemos aquí
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un telescopio,
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bueno, aquí yo quiero
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invitaros a colaborar. Aquí estamos todos
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colaborando. Yo he sacado algunas ideas,
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por ejemplo, de los scripts. Este hombre
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que nos ha contado antes,
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Manuel Sada,
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tiene una página
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de cosas de física
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muy importante. Lo que pasa es que cada
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uno de nosotros lo va a adaptar
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a su currículo y, por lo tanto, muchas
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veces es muy importante que lo sepa hacer y, sobre
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todo, que sepa dirigir a sus alumnos.
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Esto está hecho simplemente
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para ver cómo son los rayos, van los rayos
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en un anteojo astronómico
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y, por ejemplo, variando el foco
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que ocurre con el aumento.
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Cómo varían
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la posición,
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el trazado de los rayos en un
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telescopio.
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Bueno,
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las nuevas herramientas,
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cómo nos facilitan las cosas. Hacer un
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muelle significaría, a lo mejor,
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trazar 60 puntos,
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trazar 60 segmentos y las ecuaciones
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de movimiento de esos 60 segmentos.
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Eso es una pequeña parte
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de una práctica.
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Vamos a ver
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con las nuevas herramientas
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cómo se traza un muelle, cómo se dibuja
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un muelle que nos sirva para...
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Bueno, nosotros, en el muelle, a lo mejor,
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nos interesan dos parámetros. Uno, queremos
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saber qué pasa con la longitud inicial del
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muelle, si eso afecta o no afecta.
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Y después, qué pasa con la oscilación.
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Bueno, pues, simplemente,
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yo lo que voy a hacer es establecer aquí
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un oscilador
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que me mida,
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perdón, un deslizador
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que me hable
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de la longitud inicial del muelle, por si la quiero
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variar, por ejemplo, yo que sé, entre
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dos números más o menos
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sensatos, entre 3
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y 7 aquí.
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Otro deslizador
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que me dé
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razón
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del posible alargamiento del
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muelle. Vamos a poner entre
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yo que sé, 0 y 2.
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Y esto es todo, porque yo ahora
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simplemente marco aquí,
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marco dos puntos,
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escribo aquí el parámetro que me va
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a medir
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las características del muelle
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y ya lo tengo.
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Que yo ahora quiero
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trabajar con un muelle,
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perdón,
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que tenga una longitud inicial
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distinta, pues la varío.
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Que ahora quiero hacer oscilar el muelle,
00:12:39
pues le doy, o bien,
00:12:41
con el script, este dejaba script,
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con el botón ese de mover
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el movimiento que yo quiera, o simplemente
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le hago a esto una animación automática.
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Que le quiero aumentar la velocidad,
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no pasa nada, yo aumento aquí la velocidad
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de la animación automática
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y puedo ver como oscila el muelle.
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Esto hubiera requerido
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escribir las ecuaciones de todos
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estos puntos, las posiciones de todos estos
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puntos, de todos estos segmentos
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y las ecuaciones de
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movimiento de todos esos puntos.
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Y esto en este muelle que es vertical,
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imaginaos en un muelle como este,
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en un muelle
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de los que podemos utilizar
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para estudiar compresión
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donde el muelle está inclinado
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y por lo tanto todos esos puntos tienen que tener
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la pendiente de la recta que une todos esos
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puntos, que va con la inclinación del muelle.
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La complejidad que pueden tener esas ecuaciones.
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Sin embargo, esto un profesor que quiera
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hacer ahora un ejercicio como lo que os voy a
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mostrar, pues no tiene
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más que dos deslizadores y dos puntos y ya tiene
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su muelle.
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Lo mismo
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para todo lo demás, quiero decir que el poner
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una lente
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como estas, pues es
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bueno, pues escribe aquí, marca dos puntos
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marca el parámetro
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que va a medir
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la distancia focal
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y ya tiene ahí la lente.
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Estos son los focos
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tengo aquí muchas cosas
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metidas
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Moviendo esto,
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muevo también la distancia focal
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alejando los puntos
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Estos puntos por cierto
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no tienen porque estar aquí, yo los puedo quitar
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voy aquí a la vista algebraica
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los marco y esos
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puntos desaparecen.
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Si veo que me hace a mi construcción.
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Bueno,
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vamos a ver un par de ejercicios hechos con esto también
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y luego pasamos a las
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a la química.
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Estas oscilaciones
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verticales, esto es un muelle que se mueve
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y que componemos
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el movimiento vertical, la oscilación vertical
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del muelle con un
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movimiento lineal como para ver una onda
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sinusoidal como la vemos en un osciloscopio
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por ejemplo. Entonces aquí tengo
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unos parámetros, uno que controla el tiempo
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la longitud del muelle, la frecuencia
00:15:31
y la velocidad de movimiento lineal.
00:15:33
Si quiero por ejemplo
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que el punto este me active
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el rastro para que me salga
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la curva sinusoidal
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pues tranquilamente.
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Estos son cuatro puntos que tengo que hacer
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mientras que si quisiera hacer esto
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desde el eje algebra estándar
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el esfuerzo sería mucho más grande.
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Entonces yo
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una de las cosas que quiero es invitar a todos los físicos
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que os parezca colaborar
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con estas cosas. Todo esto lo podéis descargar
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de la wiki de GeoGebra, la tengo ahí
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en la página español
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y en la página
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de herramientas están todo esto
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y se puede descargar tranquilamente
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el fichero.
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Naturalmente
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yo vuelvo aquí
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al origen, puedo cambiar la frecuencia
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en fin, voy obteniendo
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puedo modificar esto en función
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de lo que sea y cuando ya tengo
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buenas herramientas ya le puedo
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dar a un estudiante
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unas pocas instrucciones para que el mismo
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simule el experimento que
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refleja el problema que le he puesto.
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Un ejemplo ya más complicado
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para que veáis un poco
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que no hay limitación
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en realidad, la única limitación
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está en la imaginación, las ganas
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de complicarse la vida.
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Esto no es más que un plano inclinado
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un objeto que va a caer
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sobre un muelle y lo va a
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comprimir. Un plano inclinado
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es igual que lo demás, no hay más que poner
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un deslizador que es el ángulo
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y dos puntos que me crean el plano
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muevo el ángulo y el plano se me mueve
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en la dirección que yo
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quiera.
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Bueno, aquí simplemente
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aquí tengo
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esto está pensado, este pequeño ejercicio
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para hacer un análisis energético, tengo
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la energía en el punto de arriba que está aquí
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la energía cuando va a chocar con el muelle
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y las energías cuando el muelle
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está comprimido del todo y aquí
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es un cálculo instantáneo de las energías
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esto además permite trabajar
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con los alumnos sobre problemas de redondeo
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porque vais a ver que no salen los mismos números
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en todas partes y eso es debido
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a que al calcular de distinta manera
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los valores de las energías, los redondeos
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y los truncamientos son distintos
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y los resultados afectan. Un buen momento
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para hablar del efecto mariposa y de ese tipo de cosas.
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Vamos a ver si yo ahora le doy a esto
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pero no necesito
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yo esto lo puedo modificar
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tranquilamente modificando el script de
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script pero no me hace falta porque
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afortunadamente también tiene
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GeoGebra su forma
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de animación automática
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puedo
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variar perfectamente la velocidad a la que
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esto va moviéndose
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simplemente variando aquí este parámetro
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velocidad
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¡Ey! ¿Qué haces?
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Bueno es que salta para atrás porque
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no le he puesto un límite para cuando baja
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me lo sube arriba otra vez
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bueno
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entonces
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y por último quería
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mostraros el
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ejemplo de la formulación porque
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esto me hizo mucha ilusión, esto lo hice yo con cartulinas
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de colores y tal
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cuando estaba en Villarejo de Salvanés
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dando clase a los alumnos de
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tercero de la ESO
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era un grupo estupendo, era un grupo
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que daba inglés y francés y hacíamos
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esto en inglés y en francés
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simultáneamente y los exámenes los hacíamos
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con un juego de la OCA en inglés y en francés
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y fue algo realmente el curso
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más bonito de mi vida yo creo
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si yo quiero poner una fórmula
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como yo que sé
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el sulfato de hierro 3 pues ¿qué hago?
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cojo el hierro, un ión hierro
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le pongo aquí
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eh no, este no es el 13
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le voy a borrar
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despliego mi caja de herramientas
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elijo mi ión
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le pongo aquí
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vengo a buscar aquí mi ión sulfato
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le puedo poner donde quiera
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porque aunque le tenga aquí
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luego le puedo mover
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veo que me sobra una carga positiva
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pues nada, me busco otro ión
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me lo pongo por aquí
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me he pasado, pues me lo bajo
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ahora ¿qué pasa? que me sobran
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cargas negativas
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pues me pongo otro hierro por aquí
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ahora me faltan cargas negativas
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pues me pongo otro ión sulfato por aquí
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¿que todos estos puntos me molestan?
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pues voy aquí a la vista algebraica
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y todos los puntos los quito
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para que no me tape la vista
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y ahora ya veo que tengo todas las cargas igualadas
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pues el alumno lo puede escribir en su papel
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o puede tranquilamente venir aquí a su herramienta
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a su caja de herramientas
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sacar inserta texto
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marcar aquí un punto
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y aquí se inserta su texto
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bueno pues esto es todo
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¡gracias!
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- Idioma/s:
- Autor/es:
- D.José Luis Hernández Neira
- Subido por:
- EducaMadrid
- Licencia:
- Reconocimiento - No comercial - Sin obra derivada
- Visualizaciones:
- 1436
- Fecha:
- 5 de enero de 2011 - 10:49
- Visibilidad:
- Público
- Enlace Relacionado:
- Consejería de Educación de la Comunidad de Madrid
- Descripción ampliada:
Ponencia D.José Luis Hernández Neira: "Herramientas Geogebra para la Física" realizada en las II Jornadas de Integración de las TIC en las Enseñanza, el 1 de junio de 2010.
- Duración:
- 21′ 21″
- Relación de aspecto:
- 4:3 Hasta 2009 fue el estándar utilizado en la televisión PAL; muchas pantallas de ordenador y televisores usan este estándar, erróneamente llamado cuadrado, cuando en la realidad es rectangular o wide.
- Resolución:
- 512x384 píxeles
- Tamaño:
- 121.26 MBytes