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lunes, 22 de febrero de 2016

Método de Galileo de medir el área debajo de la cicloide.



En APRENDER Y ENSEÑAR MATEMÁSTICAS ya hemos dedicado varias entradas a la cicloide 

Ahora traemos el recuerdo de un experimento de Galileo.

Galileo, pensaba que la forma de las cicloides era ideal para construir arcos. Así que empezó a estudiar sus propiedades. Para calcular el área debajo de la cicloide se le ocurrió recortar en madera una cicloide y comparar su peso con el de tres círculos como los que generan la curva. Sorprendentemente el área debajo de la cicliode es exactamente TRES veces el área del circulo que la ha generado.

VER este vídeo:



Para los que estéis interesados, a continuación, os presentamos unas notas ilustrando cómo se puede calcular el área que hay debajo de la cicloide usando el calculo infiniteismal. También el cálculo de la longitud de un periodo de la cicloide.  Naturalmente, estas cosas  de hacer derivadas e integrales no las sabía Galileo. 







martes, 20 de octubre de 2015

Comprobación del Teorema de Pitágotas usando una balanza. (La idea es de Galileo)




Ya en APRENDER Y ENSEÑAR MATEMÁTICAS hemos dedicado varias entradas a demostraciones diversas del Teorena de Pitágoras.


La idea de esta demostración que presentamos ahora la hemos tomado de Galileo.

El gran sabio de Pisa para de demostrar que dos figuras tenían el mismo área, lo que hacía era comprobar que sus modelos hechos con el mismo material equilibraban una balanza.

En nuestro caso partimos de un triángulo rectángulo.
Hemos hecho en madrera los cuadrados contruidos sobre la hipotenusa y sobre los catetos.

Después, hemos pesado en un brazo de la balanza el cuadrado de la hipotenusa y en el otro lado los cuadrados de los catetos,
Comprobamos que la balanza queda equilibrada.
De este modo resulta que

(a2) = (b2 + c2)


La construcción de la balanza es sencilla y se han utulizado materiales de carpinteria muy asequibles. Esta balanza nos va a ser una herramienta muy útil para otros muchos experimentos.

 

sábado, 27 de julio de 2013

¿Por qué los babilonios contaban de sesenta en sesenta?

Fuente de la imagen: aqui


Los babilonios, contaban de sesenta en sesenta. Reminiscencia de su sistema sexagesimal es la división de la circunferencia completa en 360 grados, el grado en 60 minutos, y el minuto en sesenta segundos.

Pero, ¿Por qué contaban los babilonios de sesenta en sesenta? Este vídeo os lo explica.



Para saber más del sistema de numeración babilónico:

jueves, 11 de abril de 2013

Un viaje fántástico a lo largo del mundo. ¿Qué es un grafo hamiltoniano?


El matemático, físico y astrónomo irlandés William Rowan Hamilton, ideó un juego conocido como El viajero del dodecaedro.

Este juego ha dado origen a un concepto de la teoría de grafos: Los grafos hamiltonianos.

¿Qué es un grafo Hamiltoniano?

Puedes verlo en este vídeo. Al final del vídeo se formula un desafío.




El juego "El viajero a lo largo del mundo" ideado por Hamilton:





domingo, 17 de febrero de 2013

Las Láminas y otros recursos gráficos para la clase de Matemáticas

 Hace algunos años empezamos a trabajar con grupos de alumnos de los primeros cursos de la ESO haciendo murales sobre Historia de las Matemáticas. Se trata de no recurrir siempre al Power-point para exponer algo. Hay que manejar otras opciones.

Una muestra de referencia pueden ser estos carteles sobre la Historia de la Matemática Griega.




Lo ideal es que sean los propios alumnos los que elaboren sun propias láminas explicativas de los temas que han investigado. Para ellos una muestra excelente de cómo se puede presentar la información con un buen soporte gráfico son las láminas de Lolita Brain (pseudónimo de un profesor de Secundaria) que publicó entorno al año 2000 en el suplemento AULA, del diario EL MUNDO.

En este enlace, se pueden consultar todas las láminas de Lolita Brain.

http://web.educastur.princast.es/ies/pravia/carpetas/recursos/mates/recursos_2005/textos/laminas/Brain%20brain.htm

sábado, 29 de diciembre de 2012

Construir una circunferencia GONIOMÉTRICA doblando papel

Es un buen ejercicio para los alumnos de la ESO pedirles que construyan (en sus cuadernos de trabajo o en un mural) una circunferencia GONIOMÉTRICA, utilizando en paralelo la escala sexagesimal y la escala en radianes. 

En el siguiente víedeo se enseña una manera de construir una circunferencia Goniométrica básica doblando papel.



domingo, 1 de abril de 2012

Calcular el número PI pesando el agua contenida en un cilindro


El objetivo de esta páctica es calcular el número PI pesando el agua que contiene un cilindro. 

1. Calculamos el volumen teórico del cilindro midiendo sus dimensiones con una regla

Primero medimos el diámetro interior del cilindro, dándo un resultado de 10 cm. Es decir, la base del cilindro es un círculo de radio igual a 5 cm. Despuén medimos la altur interior del cilindro y resulta ser 9,90 cm. Por consiguiente el volumnen teórico del cilindro es:

Volumen del cilindro =
= Área de la base por altura = 5^2 * pi * 9,9 =
247,5 * PI cm3


2. Pesamos el agua que contiene el cilindro usando una báscula de cocina

Iniciamos la pesada, poniendo el cero con el recipiente vacío. Llenamos el recipiente de agua, resultando un peso de

Peso del agua contenida = 773 gramos

Los 773 gramos de agua ocupan 773 centímetros cúbicos.

3. Con estos datos podemos calcular una paroximación del número PI

Igualando el volumen teórico y el que hemos obtenido pesando, despejamos un valor aproximado de PI


PI = 773 / 247,5 = 3,12


Veamos un vídeo que nos explica todo este proceso:



miércoles, 7 de marzo de 2012

Volumen del cono y la pirámide

Con unos simples recipientes, como los de la fotografía, se puede demostrar la fórmula del volumen de los conos y las prámides.

El siguiente experimimento hace evidente que el voliumen de un cilindro es igual a tres veces el del cono de la misma base y la misma altura. (Análogamente se puede hacer para la pirámide y el prisma de la misma base y la misma altura).

Es decir, El volumen del cono es un tercio del área de la base por la altura.



Este mismo tema se ha tratado en le entrada: Volumen del tetraedro

viernes, 24 de febrero de 2012

Goniómetro de campo. Aplicamos la trigonometría



La TRIGONOMETRÍA es, a nuestro juicio, la parte de las mátemáticas que resulta más formativa para los alumnos de secundaria. Es una materia ideal para globalizar la geometría, el álgebra, el análisis y la estadística y aplicar las matemáticas en un proyecto de trabajo con gran sentido práctico.

En Aprender y enseñar Matemáticas ya dedicamos una entrada a un instrumento que sirve para explicar los conceptos de seno y coseno. Aquí.

La trigonometía es la herramienta matemática que sirve para calcular ángulos midiendo distancias, y para determinar distancias midiéndo ángulos. En los institutos es difícil diosponer de insttrumentos adecuados para la medición de ángulos, por eso nos hemos animado a construirnos un goniómetro de campo de manera sencilla.



Una sofisticación del procedimiento es incorporar un puntero láser al semicírculo graduado. Esto permite hacer medidad más precisas.


Materiales


  • Un semicículo graduado de plástico
  • Un bolígrafo 
  • Un trozo de hilo
  • Dos tuercas
  • Pegamento


Construcción 

Con las tuercas y el sedal se hace una plomada. Para dar consistencia a la construcción se pueden unir las tuercas con unas gotas de pegamento y coonsolidar los nudos también con pegamento.

La plomada se coloca en el centro del semicírculo graduado. Para ello basta practicar un pequeño orificio (si es que no esta ya hecho y hacer un nudo al fimal del sedal.

El tubo del bolígrafo se pega al diáméto del semicírculo enrrasándolo con la medida 0º y 180º. Muentras seca el pegamento se puede sujetar con unas pinzas de la ropa.

  
Manejo

El observador mira por el tubo del bolígrafo al objeto. La plomada dará la medida del ángulo que forma el tubo con la vertical. Ese ángulo es el complementario del que forma con la horizontal.





El complemento del goniómetro de campo es una cintra métrica o una rueda de medir.



APLICACIÓN DIDÁCTICA:

Los alumnos pueden, por grupos de tres o cuatro personas, hacer lo siguiente:

1) Construirse el goniómetro de campo.
2) Efectuar medidas para determinar la altura de un edificio, una farola, ... lo quue tengamos a mano.
3) Hacer un tratamiento estadístico para determinar la precisión del aparato (error típico) y la medida real esperada.
4) Redactar un pequeño informe de la práctica.
5) Se puede estudiar la variación de ángulos en función de distancuias, hacer gráficas.


Ficha de trabajo para los alumnos


Medir La Altura

miércoles, 15 de febrero de 2012

Las apariencias engañan. Es necesario medir, experimentar, calcular y razonar con rigor



¿Cuál es mayor?

La Ciencia, en general, y las Matemáticas, en partricular nos enseña a dedesconfiar de las apariencias y los prejuicios. Para conocer y entender es necesario, medir, calcular, experimentar y razonar con rigor.

Una muestra de esto es el juego de Jastrow.





viernes, 10 de febrero de 2012

Probabilidad geométrica: calcular PI con arroz y palillos



Vamos a ver dos formas de calcular pi en tu propia casa utilizando la probabilidad geométrica.


Método 1


PASO 1: Consideramos un cuadrado que tiene inscrito un círculo de radio uno (Puedes hacerlo con un par de cartulinas de colores distintos). Has de saber que el cuadrado tiene un área igual a cuatro y el círculo un área igual a pi.



PASO 2: Cogemos un puñado de arroz y lo lanzamos desde arriba a nuestra cartulina.





PASO 3: Contamos los granos de arroz que han caido dentro del círculo y los que han caido en la zona del cuadrado.




PASO 4: Planteamos la siguiente proporción, (Granos de arroz dentro del círculo)/(Granos de arroz en el cuadrado). Este cociente tiende a aproximarse a PI/4. Si el número de granos de arroz es muy grande, el cociente obtenido multiplicado por 4 será una buena aproximación del número pi.




Método 2


El método que vamos a explicar ahora es conocido como Aguja de Buffon. Aunque su demostración matemática requiere saber muchas cosas que aún no hemos estudiado, nosotros vamos a demostrarlo de manera sencilla siguiendo los siguientes pasos. Si tienes curiosidad sobre los cálculos, puedes echarles una ojeada pinchando aquí.


PASO 1: Dividimos un tablero con líneas paralelas equidistantes (y cuya distancia sea igual a la longitud de dos palillos de los que utilizaremos a continuación).





PASO 2: Lanzamos un puñado de palillos sobre la cartulina.




PASO 3: Contamos los palillos que han caído cortando a las líneas dibujadas y el número total de palillos lanzados.

PASO 4: Planteamos la siguiente proporción, (Palillos que cortan a las líneas)/(Palillos totales). Este resultado será aproximadamente 1/pi. Es decir, el número total de palillos dividido entre los palillos que han caído encima de las líneas tenderá a ser pi.
Este experimento fue realizado de la manera más completa en 1901 por el matemático italiano Lazzerini quien tirando 3000 palillos obtuvo pi=3,14159.
Aquí tienes una simulación de este experimento para que veas que cuantos más palillos lances, más te aproximarás al número pi.




A continuación tenéis una justificación matemática de los resultados:








jueves, 9 de febrero de 2012

Algunas piezas del gabinete de Matemáticas histórico del Instituto del Cardenal Cisneros












Empaquetamiento óptimo de círculos. Los panales de abejas


Con elementos simples que tenemos a mano, como son unas arandelas que se compran en cualquier ferretería, se pueden explicar interesantes conceptos matemáticos y despertar las ganas de manipular, experimentar y ver el mundo con ojos matemáticos.



Los panales de abejas, a base de hexágonos, son un ejemplo de empaquetamiento óptimo de círculos.

martes, 7 de febrero de 2012

Volumen del tetraedro


El gabinete de Matemáticas del Instituto del Cardenal Cisneros tiene una valiosa colección de modelos geométricos construídos en madera. Lamentablemente deben faltar bastantes de los que hubo.

Una de las piezas curiosas es un modelo que sirve para demostrar que un prisma triangular se puede descomponer como tres tetraedros de la misma base y la misma altura que prisma. Este hecho se utiliza para demostrar la conocida formula del volumen de la pirámide:

Volumen de la pitámide = Un tercio del área de la base por la altura


Veamos un vídeo donde se muestra todo esto:



Veamos cómo se explicaba esto en el clásico libro de Geometría de Bruño:




Un dibujo un poco más claro es este:



Sugerrencias didácticas:

1) Dejar que los alumnos manipulen las piezas y reconstruyan los argumentos, dando explicaciones.

2) Observando las piezas hacer el desarrillo plano para construirse los tres tetraedros con cartulina. Tambbien se pieden usar otros materiales más consistentes (cartón, contrachapado, .... )



martes, 13 de diciembre de 2011

Máquinas de lógica binaria


"Oigo y olvido,
veo y recuerdo,
hago y entiendo."


Seguimos buscando y rebuscado ideas para hacer un Gabinete de Matemáticas. Un proyecto no es el final, es el principio de nuevas ideas que nos llevan cad vez más lejos. Las Matemáticas están detrás de la tecnología. En el Canal UNED hemos encontrado estos vídeos.

Nos identificamos con la filosofía pedagógica que se hace en la presentación que abre cada vídeo.

"Para trabajar con la lógica binaria no es preciso recurrir siempre a la microinformática ... Los objetos caseros se pueden prestar al trabajo matemático y provocar fórmulas de pensamiento abstracto a niveles de profundidad interesantes dentro de uncontexto, ¿por qué no declararlo como lo que es?, lúdico.

Todo lo que sigue es algo así como la víua del tren, pero con algunos tramos intencionadamente sin construir. Todo lo que sigue puede parecerse a la narración de una historia, de un cuento, con su "colorín colorado"; pero no es cierto. Cuando te parezca que se ha llegado al final, en  ese momento te estará esperando el lobo que te raptará y tem llevará, quieras o no, a lugares diferentes, y te encontrarás tratando de resolverotros problemas distintos de los que aquí se han propuesto, o queriendo construir el puente que  faltaba en esa vía del tren, intentando resolver cualquiera de los retos intermedios que han quedado tan solo apuntados."



Máquinas de lógica binaria. Las mil y una bolas


http://www.canaluned.com/carreras/psicopedagogia/maquinas-con-logica-binaria-i---las-1001-bolas-1580.html


Máquinass de lógica binaria. El gato con botes

http://www.canaluned.com/carreras/psicopedagogia/maquinas-con-logica-binaria-ii---el-gato-con-botes-1547.html



Máquinas binarias. El Xilofonista de Hamelín

http://www.canaluned.com/carreras/psicopedagogia/maquinas-con-logica-binaria-iii---el-xilofonista-de-hamelin-1581.html

Ciencia en acción. Aprender ciencia con los sentidos


"Oigo y olvido,
veo y recuerdo, 
hago y entiendo."

Ciencia en acción es un certamen anual en el que se presentan propuestas para enseñar las Ciencias a través de experimentos y todo tipo de artefactos. También hay muchos ejemplos de actividades matemáticas. He aqui un ejemplo, pero hay muchos más.

 Ciencia en acción I



Programas de CIENCIA EN ACCIÓN en el Canal UNED:






Arquímedes, el genio de Siracusa

En Canal UNED hemos encontrado este vídeo sobre Arquímedes.


Ningún sabio como Arquímedes supo relacionar la intuición de los arttilugios mecánicos con las más profundas ideas matemáticas.

Seguimos indagando propuestas para nuestro Gabinete de Matemáticas.


domingo, 4 de diciembre de 2011

Polígonos regulares. Un proyecto para hacer usando listones de madera


Seguimos con nuestra idea de aprender haciendo, trabajar con proyectos y construir un Gabinete de matemáticas.

Este es el proyecto que ahora nos proponemos:
 
Costruir, utilizando listones de madrea, una colección de polígonos regulares (su perímetro). 

Queremos que:

a) Todos los polígonos (triángulo equilátero, cuadrado, pentágono rehular, hexágono regular, heptágoino regular y octógono regualr) tengan las dimensiones adecuadas para que se inscriban en la misma circunferencia.

b) El tamaño sea adecuado para que se puedan utilizar con fines didácticos en una clase.

Tienen que servir  como plantilla para dibujar en la pizarra.

También tienen que poderse utilizar para que sobre ellos se puedan señalar los elemntos  de un polígono (lados, perímetro, vértices, angulos, diagonales, apotema, ejes de simetría, radios inscrito y circunscrito, .....). Para señalar estos elementos se pueden utilizar cordeles de colores, alambres, regletas, etc.

c) El material básico tiene que ser listones de madera encolada y la estructura debe ser lo suficientemente resistente como para que se pueda manejar sin problemas y se le piedan añadir cuerdas, clavitos, asas, ..... Tiene que ser algo parecido a las escuadras y los cartabones para pizarra.


Problemas que nos surgen 

1. Hay que calcular las dimensiones de los lados  de cada uno de los polígonos regulares en función del radio de la circunferencia circnscrita. Para esto se puede usar trigonometría, o Geogebra.

2. Hay que hacer planos, cropquizar y hacer un despiece acotado.

3. Hay que determinar el ángulo de los ingletes que enlazan los lados en cada uno de los polígonos. Hay que hacerse una caja ingletadora.

4. Hay que resolver los problemas constructivos para dar rigidez a la estructura. Además del encolado se pueden usar grapas o unos perfiles metálicos qe se usan en el enmarcado.
 

Y ahora... manos a la obra,...  nos ponemos a darle vueltas a la cabeza, a buscar información, a conseguir herramientas, a hacer croquis, a ampliar los objetivos y mejorar lo que ya tenemos ....

sábado, 12 de noviembre de 2011

Para ver las razones trigonométicas. Didáctica analógica y didáctica digital.


Las razones trigonométricas sirven para medir longitudes utilizando ángulos, y ángulos utilizando longitudes.

Para visualizar mecánicamente el significado de las razones trigonométricas y ver, de una manera dinámica, cómo  evolucionan al variar la magnuitud del ángulo, se puede utilizar un semicírculo graduado de cartón, un cordel y un poco de alambre.





Winkelfunktionenmesser

 Formando parte del histórico Gabinete de matemáticas del Instituto del "Cardenal Cisneros", hemos enconttrado esta pieza de madera forrada de papel en el que se ven escalas graduadas y con textos explicativos en Alemán. Aunque no aparecen fechas, podrían ser de los años cuarenta.


Esta que acabamos de ver,  podríamos considerar que es la manera analógica de enseñar el significado de las razones trigonométrica.

El Geogebra, nos ofrece una alternativa digital de estudiar el significado de las funciones trigonométricas. Por ejemplo, se puede ver esta página web.