Salinas, P. (2010). - Repositorio Digital - Instituto Politécnico Nacional
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SITUACIÓN PROBLEMA 6. Un automóvil transita por una carretera recta sobre la cual se ha colocado un eje de las x, la velocidad del auto está dada por la fórmula v ( t ) = 2 t metros/segundo. Supondremos que en el momento en que se empezó a medir el tiempo (t = 0), el automóvil está 10 metros a la derecha del origen, esto es, x (0) = 10. O x0 = 10 a) Estima la posición del automóvil en t = 4 considerando cuatro intervalos. (Observa la Hoja 1 del archivo de Excel SP6 AgDi07) b) Obtén una mejor aproximación que la que obtuviste en el inciso anterior. (Observa la Hoja 2 del archivo de Excel SP6 AgDi07) c) Determina y justifica si las aproximaciones de la posición a los 4 segundos, obtenidas en a) y b) son “por exceso” (mayores que el valor exacto de la posición) o “por defecto” (menores que el valor exacto). d) Modifica la Hoja 2 del archivo de Excel SP6 AgDi07 según las instrucciones dadas en pantalla por el profesor, para acumular el cambio consecutivamente y tener una columna nueva para los valores de la posición. e) Sigue las instrucciones para generar la Hoja 3 del archivo Excel SP6 AgDi07 y dar una mejor aproximación “por exceso” ( t .1) de la posición del coche a los t = 4 segundos, a los t = 8 segundos, y finalmente a los t = 10 segundos. x 4 x8 x10 f) Para la velocidad dada por la función vt 2t , el método numérico implementado en Excel en la Hoja 4 para t .01 nos genera los siguientes datos, donde hemos considerado que el dato de la posición inicial del carro sea 0: t x final x(t) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 instante t = 0 v = 2t metros/segundo x (4) instante t = 4 x x 119
g) Si en la tabla anterior quitamos los decimales, podemos reconocer con los números enteros la fórmula (representación algebraica) para la función de posición del carro: Siendo vt 2t xt y la posición inicial x 0 10 , entonces h) La Hoja 5 del archivo Excel es una copia de la Hoja 4 para que en ella modifiques lo necesario de tal manera que ahora consideres que la velocidad del carro está dada por la función 2 vt 3t . Genera la tabla numérica correspondiente: i) Si en la tabla anterior quitamos los decimales, podemos reconocer con los números enteros la fórmula (representación algebraica) para la función de posición del carro: Siendo 2 vt 3t y la posición inicial x ( 0 ) = 10 , entonces xt t x final x(t) 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Cabe mencionar que esta última situación problema es la que nombramos como Actividad VACA VECA en la Tabla de la Introducción de este Capítulo de Resultados. Se le llama de esta manera porque los estudiantes identificaron las siglas VACA con el Valor Aproximado del Cambio Acumulado, mientras que el Valor Exacto del Cambio Acumulado, obtenido con el proceso implementado en Excel puede asociarse con las siglas VECA. Ubicamos la realización de esta Situación en el curso de la institucionalización del Método de Euler. En los resultados de la aplicación de esta actividad, 13 equipos de los 18 del grupo llegaron en la clase a determinar correctamente las fórmulas para la posición. La siguiente imagen muestra un material para motivar la discusión de síntesis interactiva en la clase posterior a la realización de la Actividad anterior. 120
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SITUACIÓN PROBLEMA 6.<br />
Un automóvil transita por una carretera recta sobre la cual se ha colocado un eje de las x, la velocidad del<br />
auto está dada por la fórmula v ( t ) = 2 t metros/segundo.<br />
Supondremos que en el momento en que se empezó a medir el tiempo (t = 0), el automóvil está 10 metros<br />
a la derecha del origen, esto es, x (0) = 10.<br />
O<br />
x0 = 10<br />
a) Estima la posición del automóvil en t = 4 considerando cuatro intervalos.<br />
(Observa la Hoja 1 del archivo de Excel SP6 AgDi07)<br />
b) Obtén una mejor aproximación que la que obtuviste en el inciso anterior.<br />
(Observa la Hoja 2 del archivo de Excel SP6 AgDi07)<br />
c) Determina y justifica si las aproximaciones de la posición a los 4 segundos, obtenidas en a) y b) son<br />
“por exceso” (mayores que el valor exacto de la posición) o “por defecto” (menores que el valor<br />
exacto).<br />
d) Modifica la Hoja 2 del archivo de Excel SP6 AgDi07 según las instrucciones dadas en pantalla por el<br />
profesor, para acumular el cambio consecutivamente y tener una columna nueva para los valores de la<br />
posición.<br />
e) Sigue las instrucciones para generar la Hoja 3 del archivo Excel SP6 AgDi07 y dar una mejor<br />
aproximación “por exceso” ( t .1)<br />
de la posición del coche a los t = 4 segundos, a los t = 8 segundos,<br />
y finalmente a los t = 10 segundos.<br />
x 4<br />
x8 <br />
x10 <br />
f) Para la velocidad dada por la función vt 2t<br />
, el método numérico implementado en Excel en la<br />
Hoja 4 para t .01 nos genera los siguientes datos, donde hemos considerado que el dato de la<br />
posición inicial del carro sea 0:<br />
t x final x(t)<br />
0 0<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
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6<br />
7<br />
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instante t = 0<br />
v = 2t metros/segundo<br />
x (4)<br />
instante t = 4<br />
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