Etapa 4: mediciones y datos en el deporte (paso a paso)

Horizonte de expectativas

Horizonte de expectativas 1: Efectuar mediciones y análisis de datos de velocidad, ángulos, distancia, tiempo y aceleración de los deportistas seleccionados, y compartir la información en un álbum de predicciones científicas.

Horizonte de expectativas 2: Buscar en fuentes confiables el concepto de fuerza y cómo aplicar esta magnitud en alguna actividad física o deporte seleccionado; indagar cómo influye en el rendimiento deportivo.

Etapa 4. Paso a paso

Es conveniente efectuar las mediciones al realizar el deporte en el patio de la escuela, siguiendo un protocolo consistente y preciso, registrando todos los datos de manera organizada.

Paso 1

Buscar información de cómo aplicar una fuerza, cómo se mide o cómo calcularla mediante fórmulas matemáticas.

Respuesta orientativa: La fuerza se define como todo agente capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo; se mide en newtons (N) con un dinamómetro. Su cálculo más frecuente proviene de la segunda ley de Newton:

F = m \cdot a

Donde m es la masa en kg y a la aceleración en \text{m/s}^{2}. También se calcula como el producto del peso por el coeficiente de fricción, F_f = \mu \cdot N, o mediante el trabajo, F = \dfrac{W}{d}.

Paso 2

Identificar, en el deporte que practicarán, si es necesaria la aplicación de fuerzas y elegir una con la que puedan trabajar para medirla.

Respuesta orientativa: Sí, todo deporte implica fuerzas. Por ejemplo, en el béisbol (deporte de la fotografía) la fuerza que ejerce el bate sobre la pelota al golpearla es la elegida; se puede medir con un sensor de impacto o estimarse mediante F = m \cdot a, conociendo la masa de la pelota (m \approx 0,145 \, \text{kg}) y su aceleración durante el contacto.

Paso 3

Medir el tiempo que les toma correr cierta distancia o el ángulo de tiro para que el balón entre a la portería (en fútbol); si es básquetbol, medir la altura alcanzada en un salto o el ángulo de tiro para lograr un enceste, la velocidad de un disparo al arco y de qué variables depende.

Respuesta orientativa:

1. Cronometrar el recorrido de una distancia conocida, por ejemplo d = 50 \, \text{m} en t = 8 \, \text{s}.
2. Calcular la velocidad media: v = \dfrac{d}{t} = \dfrac{50}{8} = 6{,}25 \, \text{m/s}.
3. Para el tiro al arco, medir el ángulo de salida \theta respecto de la horizontal con un transportador o mediante la tracería de la trayectoria.
4. La velocidad de salida depende de: la fuerza aplicada al balón, la masa del balón, el ángulo de lanzamiento, la altura de lanzamiento y la resistencia del aire.

Paso 4

Identificar alguna de las leyes de movimiento de Newton al momento de practicar su deporte.

Respuesta orientativa: La primera ley (inercia): la pelota de béisbol seguiría en movimiento rectilíneo uniforme de no intervenir la gravedad y el aire. La segunda ley: la aceleración que adquiere la pelota al ser golpeada es proporcional a la fuerza del bate, F = m \cdot a. La tercera ley: al golpear, el bate ejerce una fuerza sobre la pelota y la pelota ejerce una fuerza igual y opuesta sobre el bate.

Paso 5

Realizar un apartado sobre los avances tecnológicos aplicados a la medición de parámetros físicos, como la manera de recopilar y analizar los datos en el deporte.

Respuesta orientativa: Se pueden mencionar: sensores de velocidad por radar (radar gun), GPS deportivo para rutas y ritmos, cámaras de alta velocidad (1000 fps) para análisis biomecánico, rastreadores de trayectoria de pelotas, acelerómetros y heart rate monitors. Los datos se recopilan en aplicaciones o planillas electrónicas y se analizan con software estadístico o gráfico para obtener promedios, tendencias y comparaciones.

Paso 6

Graficar los datos de la actividad deportiva, ya sea de velocidad contra tiempo, que da la aceleración, o de distancia contra tiempo, que da la velocidad, así como la fuerza aplicada o el ángulo de tiro.

Respuesta orientativa:

• En una gráfica de distancia vs. tiempo la pendiente de la recta es la velocidad: v = \dfrac{\Delta d}{\Delta t}.
• En una gráfica de velocidad vs. tiempo la pendiente es la aceleración: a = \dfrac{\Delta v}{\Delta t}; el área bajo la curva es el desplazamiento.
• En una gráfica de fuerza vs. tiempo el área es el impulso: J = \int F \, dt = \Delta p.
• En una gráfica de alcance vs. ángulo de tiro se identifica el ángulo que maximiza el alcance, que en el tiro parabólico es \theta = 45^\circ (sin resistencia del aire).

Ejemplo de datos a graficar: