FÍSICA III: COHETES

Proyecto anual de construcción de un cohete propulsado por agua y aire

Para introducirnos en el tema los invito a ver una hermosa película, cargada de valores y emociones:

Algunos ejemplos para ir movilizando las ideas:

Primeras pruebas de diseño:

3 , 2, 1, DESPEGUE...

OBJETIVOS

Que los estudiantes sean capaces de:

· Aprender conceptos, leyes y principios físicos partiendo de la experimentación.

· Contrastar los resultados experimentales con las previsiones teóricas y analizar las causas de sus diferencias o coincidencias.

· Disfrutar del trabajo en equipo como medio para lograr objetivos comunes.

· Participar activamente del aprendizaje mediante la construcción y prueba de modelos experimentales.

· Desarrollar competencias de comunicación y exposición.

PREGUNTAS ORIENTADORAS DEL CURRÍCULO

Pregunta esencial: ¿Es posible construir un cohete con elementos cotidianos?

Preguntas de unidad: ¿El movimiento de un cohete responde a lo previsto por los cálculos teóricos?

Preguntas de contenido:

¿Existen proyectos similares realizados por otros estudiantes?
¿Qué elementos necesito conseguir para llevar adelante la construcción?
¿Qué leyes y principios físicos debo conocer y tener en cuenta para diseñar el cohete?
¿Cuál es el ángulo óptimo teórico para lograr el mayor alcance?
¿Qué proporción de agua y aire es la apropiada para mejorar las condiciones de vuelo?
¿Qué elementos mejoran la dirección de vuelo del cohete?
¿Qué dispositivo puedo implementar para lograr recuperar el cohete en las pruebas de lanzamiento?
¿Cómo puedo medir la altura máxima de vuelo?
¿Hay coincidencia entre las previsiones teóricas y los resultados experimentales?

ETAPAS DEL PROYECTO TECNOLÓGICO

1. La percepción y definición del problema.

Este paso inicial del proyecto tecnológico es, entonces, la búsqueda de antecedentes sobre el problema; la información ocupa un lugar fundamental en esta etapa ya que permite definirlo o especificarlo mejor.

Parte de la identificación del problema consiste en tratar de interiorizarnos acerca de cómo se han resuelto casos similares con anterioridad, consultar en centros de información, o bien reconstruir mentalmente cómo actuamos nosotros mismos en otra oportunidad análoga.

2. El análisis del problema; la especificación.

En esta etapa del proyecto centramos nuestra atención en precisar el problema al que debemos intentar dar una respuesta. No estaremos en condiciones de generar soluciones si previamente no hemos podido definir los límites de nuestro problema; y, para esta tarea, cuantos más datos tengamos, más fácil será lograr una resolución creativa y satisfactoria.

Elementos permitidos para su construcción y requerimientos

Materiales

· 2 botellas de PET (para bebidas gaseosas). Vacías, limpias y secas. Las botellas de PET tienen que ser las que contienen bebidas gaseosas ya que éstas pueden soportar mayores presiones que las botellas usadas para bebidas no gaseosas. Las botellas también tienen que ser lisas y exentas de daños.

· 1 boquilla (Acople rápido para jardinería, macho).

· 1 válvula para cubierta de auto completa. (preferiblemente usada, con parte de goma vulcanizada)

· 100gr de plastilina

· Cartón

· Pegamento

· Cinta de embalar

· Bolsa de residuos grande (tipo consorcio)

· Hilo piolín

Boquilla: acople rápido (macho)

Herramientas

· Tijera

· Trincheta (manipular con mucho cuidado)

· Elementos para pintar

Presión máxima de inflado de la botella:

3 atmosferas (aprox. 44psi)

Requerimientos:

1. Emplear toda su imaginación para construir un cohete propulsado por agua y aire que logre ciertas especificaciones de vuelo.

2. La tarea se realizará en grupos de 4 estudiantes que trabajarán en equipo para presentar 4 alternativas de montaje.

3. Los proyectos deberán ser presentados en el mes de septiembre.

4. Cada grupo presentará 4 cohetes (uno de cada estudiante) según el siguiente detalle:

	Cohete 1	Cohete 2	Cohete 3	Cohete 4
Requerimientos a lograr	alcance mayor a 50m	altura máxima mayor a 30m	Aterrizaje dentro de un radio de 10m de un punto determinado	Recuperación en perfecto estado por medio de un sistema de paracaídas

5. Realizar la tarea con seriedad, cumpliendo en todo momento las normas de seguridad planteadas por los docentes

3. La propuesta de alternativas de solución; el diseño.

El diseño es la parte creativa del proyecto tecnológico, porque es aquí donde, a partir de la información que hemos consultado y del conocimiento de la situación en la realidad, realizamos nuestra propia respuesta al problema.

4. La organización del trabajo.

La puesta en marcha del proyecto se realizará según el Cronograma de Actividades ^{^[1]} propuesto y será lo suficientemente flexible como para adecuarse a las situaciones que se presenten en el desarrollo del mismo.

5. La construcción de modelos.

Se alternarán clases de desarrollo teórico con instancias de construcción, de acuerdo al grado de avance y la necesidad de los estudiantes. Se establecerán instancias de pruebas de lanzamiento en presencia de los docentes que permitan avanzar mediante prueba y error, comprobando las hipótesis de trabajo.

6. La evaluación del proyecto.

La evaluación se realizará en tres etapas bien diferenciadas utilizando diversos instrumentos, de acuerdo al Cronograma de Evaluación^{^[2]} planteado.

Los criterios de evaluación a tener en cuenta serán los siguientes:

Requerimientos	Aportes Grupales	Diseño Individual	Exposición oral del proyecto	Evaluaciones escritas/orales
Descripción	Desempeño en la tarea grupal. Logro de los requerimientos de los 4 cohetes.	Creatividad, interés y esfuerzo en el diseño y construcción del cohete.	Cooevaluación de sus compañeros en la presentación y exposición del proyecto.	Desempeño en el proceso de aprendizaje durante el período escolar teniendo en cuenta las evaluaciones orales y escritas.
Porcentaje ponderado	20%	30%	20%	30%

BIBLIOGRAFIA

1. Joseph M. Prusa, Hydrodynamics of a Water Rocket SIAM Review Vol 42, Nº4 pp.719-726 http://www.siam.org/journals/sirev/42-4/34822.html

2. M de Podesta. http://www.npl.co.uk/upload/pdf/wr_booklet_print.pdf

3. Estimación de trayectoria y tiempo de vuelo de un Cohete de Agua, Trabajo Integrador - Mecá-nica de Fluidos - A0052 – Año 2013

4. Cohetes de agua, Manual del educador, SAXA, Organismo de exploración aeroespacial del Japón.

5. Teoria de cohetes agua, tomado del articulo: Soda Bottle Rocketes By David Kagan, Lous But-chholtz, and Lyda Klein, The Physics Teacher Vol. 33 March 1995

6. Tracker, Video Análisis versión 4.85 de Douglas Brown

7. Water Rocket Fun Version 3.4

8. Rocket Sim PC Prod Version 9.3.0f.180

9. http://exploration.grc.nasa.gov/education/rocket/BottleRocket/bottleold/br2d_b.swf

10. http://exploration.grc.nasa.gov/education/rocket/BottleRocket/RM2.html

11. http://exploration.grc.nasa.gov/education/rocket/BottleRocket/WRSimApplet/BRocket.html

12. http://Barrowman%20Equations.htm

13. http://edu.jaxa.jp/

[1] Ver detalle del Cronograma de Actividades en el Anexo I

[2] Ver detalle del Cronograma de Evaluación en el Anexo II


PROYECTO: "Cohetes de Agua"

Momento / Duración	CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
	Docentes	Estudiantes
ANTES 2 meses (Mayo - Junio)	Desarrollan de la idea y planificación del proyecto. Presenta el contexto del proyecto. Considera las necesidades del estudiante y la factibilidad de la construcción del cohete. Forma los equipos del proyecto Presenta las expectativas del proyecto y las evaluaciones. Genera y habilita un blog con imágenes e información del proyecto.	Hacen una lluvia de ideas/discusión de las preguntas orientadoras del currículo Seleccionan las preguntas por investigar Completan los conocimientos previos necesarios para diseñar el plan del proyecto. Observan y analizan la película: “Cielo de Octubre” (Narra la historia de un grupo de jóvenes que construye cohetes a pesar de diversas dificultades)
DURANTE 4 meses (Julio –Octubre)	Desarrollan los contenidos progresivamente para permitir el diseño del cohete. Demuestran las destrezas de colaboración y autonomía. Demuestran cómo evaluar los sitios Web y cómo filtrar la información. Revisan las reflexiones del trabajo y crea las lecciones conforme la información. Monitorean la comprensión del grupo (constante). Se reúnen con los grupos para ver sus avances (constante). Ayudan a los estudiantes conforme lo requieran (constante). Organizan las sesiones de prueba de lanzamientos. Organizan y gestionan la muestra final de lanzamiento con la participación de toda la institución y los medios locales.	Investigan en distintas fuentes sobre los distintos diseños ya implementados y su forma de construcción. Formulan hipótesis acerca de los posibles resultados experimentales teniendo en cuenta los cálculos teóricos. Confeccionan prototipos y realizan pruebas de vuelo, analizando acciones de mejora. Organizan, clasifican y analizan los datos obtenidos en las pruebas. Optan por las formas más adecuadas para lograr los requerimientos solicitados. Desarrollan una presentación para compartir la experiencia con estudiantes de otros cursos. Reflexionan en un cuaderno de registro y hacen un seguimiento del progreso diario. (Cuaderno de Campo)
DESPUÉS 1 mes (Noviembre)	Actualiza el blog con imágenes e información. Organizan la difusión en la comunidad educativa mediante presentaciones con exposición oral y apoyo visual. Mantiene la discusión de la clase sobre la pregunta esencial y las preguntas de unidad integrando los contenidos desarrollados durante todo el proyecto. Reflexiona sobre el éxito y las aspectos por mejorar para replicar el proyecto el próximo año	Analizan posibles acciones tendientes a modificar el proyecto de acuerdo a los resultados obtenidos. Comparten el trabajo realizado con la comunidad educativa mediante presentaciones con exposición oral y apoyo visual. Reflexionan sobre el aprendizaje mediado por este proyecto.

CRONOGRAMA DE EVALUACION DEL PROYECTO "Cohetes de Agua"
Momento	Instrumento	Estudiantes	Docentes
ANTES	LLUVIA DE IDEAS	Evalúan sus conocimientos previos en base a los aportes personales. Sugieren nuevas ideas para el proyecto.	Se evalúan los conocimientos previos en base a los aportes personales de los alumnos. Permite preparar cada unidad de trabajo.
	NOTAS ANECDÓTICAS	Enriquecen su reflexión sobre el proyecto compartiendo sus anécdotas.	Permiten monitorear, retroalimentar y para ajustar los aprendizajes.
	LISTA DE COTEJO DEL PLAN	Se utilizan para autoevaluar el avance y efectuar ajustes.	Se utilizan para autoevaluar el avance y efectuar ajustes, modificar .
DURANTE	BITÁCORAS	Responden a las indicaciones relativas a la unidad en su Carpeta de Campo.	Utiliza la matriz de valoración del pensamiento crítico para evaluar su forma de pensar, así como su comprensión del conocimiento de contenido. Lo asienta en su Registro Pedagógico.
	REFLEXION	Reflexionan sobre lo que están aprendiendo y lo que necesitan para llevar adelante las próximas actividades.	Reflexiona sobre los avances y la necesidad de modificar o ajustar el proyecto.
	LISTAS DE COTEJO	Autoevalúan su avance y le permiten distribuir el tiempo.	Permiten evaluar participación, iniciativa, conocimientos adquiridos, producción.
	REUNIONES DE GRUPO	Preguntan y aclarar dudas.	De acuerdo a las preguntas puede evaluar el progreso individua. Detectar problemáticas de aprendizaje.
	NOTAS ANECDÓTICAS	Pueden ver sus propios avances y autoevaluar sus producciones.	Permiten monitorear, retroalimentar y para ajustar los aprendizajes.
DESPUÉS	MATRIZ DE VALORACION	Pueden realizar una autoevaluación y coevaluación de ciertas destrezas a través de la matriz correspondiente.	Permiten evaluar las destrezas puestas en juego: Pensamiento crítico y resolución de problema , Comunicación y colaboración, Iniciativa y autonomía, Productividad y responsabilidad en la gestión.
	COMUNICACIÓN DEL PROYECTO	Reconocer sus alcances y capacidades de comunicación. Pueden surgir nuevas ideas de proyectos.	Evaluar destrezas de alto nivel como síntesis, jerarquización, etc. Evaluar el impacto en el contexto y recibir retroalimentación necesaria para comparar los objetivos propuestos.
	REFLEXION	Retoman la pregunta esencial y las preguntas de unidad. Usan sus reflexiones para establecer nuevos objetivos.	Evalúa las necesidades de los estudiantes y su crecimiento a lo largo del proyecto o la unidad Analiza la pertinencia y surgen ideas de nuevos proyectos o reformulación de este.