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Ejercicios de Secundaria Física/Química con Robótica: Factor de Conversión

Aprender a calcular magnitudes (longitud, masa, tiempo…) con los factores de conversión y hacer una calculadora casera.

¿A Quién va dirigido?

Profesores y estudiantes de la ESO (secundaria).

Requisitos previos

Material

Kit TdR STEAM con material Keyestudio

Factores de conversión creando una calculadora conversor portátil

Hay 7 magnitudes fundamentales para cada magnitud llamadas Sistema Internacional de Unidades (SI). Aquí tienes algunas de ellas.

MagnitudUnidad del SI
Longitudm (metro)
Masakg (kilogramo)
Tiempos (segundo)
TemperaturaK (kelvin)

Las magnitudes que no cumplen esa condición, para las que se necesita determinar más de una magnitud fundamental se llaman unidades derivadas. Algunas de ellas son:

MagnitudUnidad derivada
Volumenm3 (metro cúbico)
Densidadkg/m3 (kilogramo por metro cúbico)

Después hay las unidades que no pertenecen al SI, pero se aceptan para su uso, como:

MagnitudUnidad
VolumenL (litro)
Tiempomin (minuto)
Superficiem2 (metro cuadrado)

Te damos la web FisicaNet donde puedes hacer múltiples conversiones de unidades.

Para cambiar de unidad o usar los múltiplos, es recomendable el uso de los factores de conversión. Esta herramienta matemática nos facilita todos estos cambios.

\begin{align*}
Número\ a\ convertir*\frac{Unidad\ que\ quiero\ obtener}{Unidad\ a\ convertir}=Resultado\\
Número\ a\ convertir\ * Factor\ de\ conversión=Resultado
\end{align*}

Recuerda que primero haz el tutorial que hay de referencia en el apartado de requisitos.

Ahora importa el programa http://www.arduinoblocks.com/web/project/517027 a tu cuenta de ArduinoBlocks, solo deberás modificar unas pequeñas partes del programa para cada factor de conversión que quieras hacer. Podrás tener multitudes de conversiones instaladas en la calculadora.

Vamos a hacer unos ejemplos para aprender a hacer factores de conversión y ponerlos en la calculadora.

El material usado será la placa Imagina TdR STEAM montada encima la placa Keyestudio UNO, el mando a distancia y la pantalla conectada a la placa Imagina TdR STEAM.

  • Longitud

Nos hemos ayudado del buscador de Internet o la web FisicaNet para saber que 1 milla es 1,609344 quilómetros.

\begin{align*}
3\ millas*\frac{1,609344km}{1\ milla}*\frac{1000m}{1km}=4.828m\\
3\ millas*1609,3=4.828m
\end{align*}

Ahora prepararemos la calculadora para que calcule cualquier milla a metros.

Duplicar la función plantilla y cambiar valores

Para esto primero debes hacer una copia del bloque función del programa que tiene el nombre «conversor X«.

A lo mejor hay algunas pequeñas modificaciones en el programa del enlace al de las fotos, no te preocupes, la guía es igual de útil.

Cada bloque función conversor X que duplicamos los usaremos para convertir la longitud, otro para la masa y para esto deberemos cambiar:

  1. Nombre del conversor
  2. Factor de conversión (que hemos calculado arriba)
  3. Magnitud inicial (queremos saber la longitud las millas)
  4. Magnitud final (queremos saber los metros o m)

En el factor de conversión del ArduinoBlocks deberás poner los decimales con punto . en vez de coma , (ej: 1609.3), ya que ArduinoBlocks trabaja de esta manera.

Ahora solo hacen faltan dos cambios más.

Añadir elemento a la lista de conversiones

Primero debemos avisar el programa los conversores que tenemos. En nuestro caso de momento tenemos solo uno, la longitud de millas a metros. Nosotros le hemos puesto longitud, pero le puedes poner cualquier otro nombre.

Añadir la función de conversión en el bloque Bucle

Para terminar debes añadir el bloque función que antes has creado (en nuestro caso es el nombre conversor longitud millas a m dentro el bloque Bucle. Luego le añades la variable número introducido completo que es donde se guarda el número que teclearemos mediante el mando.

¡Listo 🎉! Ya puedes subir el programa a la placa Keyestudio UNO. El vídeo muestra cómo funciona.

Receptor IR (infrarrojo) de la placa Imagina TdR STEAM
El mando a distancia (donde tecleas los números) debe apuntar al sensor infrarrojo de la placa Imagina TdR STEAM
  • Masa
\begin{align*}
140g*\frac{1kg}{1000g}=0,14kg\\
140g*0,001=0,14kg
\end{align*}

Para hacer esta conversión en la calculadora, repetimos los pasos en el ejemplo de longitud.

Primero duplicas la plantilla del bloque función de conversión y editas los campos. Debería quedar así:

Luego pones el nombre de la conversión a la lista.

Y añades la función del primer paso al bloque Bucle y en el bloque condicional Si__hacer___Sino__hacer__.

Fíjate que aquí enumeramos cada conversor con el 1 y el 2. Si tenemos siete conversores, tendríamos 7 apartados.

Ya puedes subir el programa a la placa.

Ahora para cambiar en la calculadora de la conversión, debes clicar la flecha derecha ➡️ del mando y te cambiará de longitud a masa. Si vas cli

  • Tiempo

Ahora te toca a ti (profesor o estudiante) hacer esta conversión en la calculadora.

\begin{align*}
2\ segundos*\frac{1000\ milisegundos}{1s}=2000ms\\
2s*1000=2000ms\\
\end{align*}
  • Volumen
\begin{align*}
45000mL*\frac{1L}{1000mL}=45L\\
45000mL*0,001=45L
\end{align*}
  • Velocidad
\begin{align*}
50km/h=\frac{50km}{h}*\frac{1h}{3600seg}*\frac{1000m}{1km}=13,5m/seg\\
\frac{50km}{h}*0,00027*1000=13,5m/s\\
\frac{50km}{h}*0,27=13,5m/s\\
\end{align*}
  • Densidad
\begin{align*}
0,89g/cm^3=\frac{0,89g}{cm^3}*\frac{1.000.000cm^3}{1m^3}*\frac{1kg}{1000g}=890kg/m^3\\
\frac{0,89g}{cm^3}*\frac{10^6cm^3}{1m^3}*\frac{1kg}{1000g}=890kg/m^3\\
\frac{0,89g}{cm^3}*1000=890kg/m^3\\
\end{align*}

Si quieres hacer conversiones de otras magnitudes (intensidad de corriente, superficie…), es tu turno 😉. Ya vez que no es tan difícil.

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