miércoles, 1 de febrero de 2012

La proporcionalidad inversa en problemas habituales


Enunciat
Dotze persones volen fer una excursió. Han previst 1000 g d'un determinat aliment per cap. A l'últim moment, però, només són vuit. I, com que ja han comprat les coses, volen saber quina quantitat Q correspon a cada persona, ara.

Resolució

    Mètode elemental:
Una resolució molt senzilla i eficaç és la següent. Com que quatre persones s'han retirat i ja no van d'execursió, hi han 4000 g més d'aquest aliment a repartir entre les vuit persones que sí que hi van; això fa que cada una d'elles disposi de 4000:8 = 500 g d'aquest aliment més. És a dir, a cadascuna de les vuit persones els correspon 1000 + 500 = 1500 g.

Això és el que, possiblement faria un alumne de 1r d'ESO. Ara bé, quan plantejo el problema als alumnes de 3r curs, a més a més d'aquesta resolució, els demano que pensin en un altra on aparegui d'una manera clara la relació de proporcionalitat inversa entre el nombre de persones i la quantitat que els correspon.

    Mètode interessant
La quantitat Q és inversament proporcional al nombre de persones N; llavors, podem dir que Q és directament proporcional a 1/N. Si anomenem C a la constant de proporcionalitat podem escriure que Q = C/N i, per tant, Q.N=C. És a dir, la quantitat Q.N pren el mateix valor tant en la situació inicial (quan eren dotze: Q1N1), com ara, que són vuit: Q2N2.

Tenint en compte que Q1=1000 g, N1=12, i N2=8, tenim que
Q1N1 = Q2N2
I amb els valors donats: 1000(12)=8.Q2

D'aquí trobem que Q2 = 1000.(12/8) = 1500 g/persona

Hi han molts exemples de magnituds en relació de proporcionalitat inversa en el món que ens envolta. Exposaré a continuació uns quants exemples sobre això que exposo com analogies al problema sezill del repartiment del qual he parlat al començament

1. Una analogia: la llei física de Boyle-Mariotte sobre els gasos ideals


font de la imatge (Wikipedia): http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2c/Ley_de_Boyle_Mariotte.png

En Física, trobem moltes lleis de proporcionalitat inversa. Per exemple, la llei de Boyle-Mariotte (sobre els gasos ideals) - que ve a dir que, a temperatura constant, el volum V que ocupa un gas ideal és inversament proporcional a la pressió P a la qual es sotmés - segueix el mateix patró matemàtic que el problema exposat: PV = k, on k és la constant de proporcionalitat. Per tant, donades dues situacions P1V1 i P1V1, podrem treballar plantejant la igualtat

P1V1 = P2V2



2. Una altra analogia: la relació de proporcionalitat inversa entre el nombre de dents i la velocitat angular de dues rodes engranades


font de la imatge (Wikipedia): http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/14/Gears_animation.gif

El nombre de dents z d'una roda engranada a una altra que li transmet el moviment és inversament proporcional a la velocitat angular w, de tal manera que obtenim una fórmula similar:


z1.w1 = z2.w2



3 Més encara ... La premsa hidràulica
Es tracta d'una aplicació del principi de Pascal (la pressió es transmet per igual a tots els punts d'un fluïd incompressible).





F2.S2 = F3.S3
Si sobre l'èmbol (2) exercim una força F2 sobre (3) actuarà una força
S3/S2 vegades més gran que la primera (S3 > S2 ). Així podem aixecar cossos pensants fent tan sols una part de la força que representa el seu pes.


3. I encara més ... les palanques
Succeeix quelcom semblant, per exemple, amb una palanca de primer gènere:


font de la imatge (Wikipedia): http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/8/83/LeverPrincleple.svg/500px-LeverPrincleple.svg.png



F1.D1 = F2.D2



Naturalment, també es compleix la relació inversa entre la força i el braç amb les palanques de 2n i 3r gènere. Fixeu-vos en la de segon gènere (un carretó):


font de la imatge (Wikipedia): http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/40/Brouette_equilibre.jpg/350px-Brouette_equilibre.jpg



F.b = P.a


miércoles, 14 de octubre de 1998

Activando diez tortugas para hacerlas avanzar en fila india. Un ejercicio de programación en WinLogo (LOGO)

; ---------------------------------------------------------
; Deu tortugues avançant en fila índia
;
;    © Joan Aranes Clua, 1998
                CC BY 4.0
; ---------------------------------------------------------
procediment Posa.fila
fes.actives [1 2 3 4 5 6 7 8 9 10] no.llapis
per.a.cada [ fes.forma 116 posa't llista (200 - actives * 30) 0]
fi

procediment Avança.fila
per.a.cada [si coor.x < -200 [acaba]]
per.a.cada 
  [
    orienta't 270 
    av 10 
    fes.forma 117 
    toca 700 20 
    espera 20 av 10 
    fes.forma 116 
    espera 20 
  ]
  Avança.fila
fi

procediment Fila.índia ;procediment principal
  Posa.fila
  Avança.fila
fi

; ---------------------------------------------------------
; exemple d'ús
% id
% Fila.índia
% restaura.tortuga
% id


Círculo y circunferencia. Otro ejercicio de programación con WinLogo (LOGO)

; ---------------------------------------------------------
; Circunferència i cercle
;   Longitud d'una circunferència
;   Área d'un cercle
;
;    © Joan Aranes Clua, 1998
                CC BY 4.0
; ---------------------------------------------------------
procediment dibuixa.circumferència :radi
  repeteix 360 [av 2*pi*:radi/360 gd 1]
fi

procediment pinta.cercle :radi 
  no.llapis gd 90 av 3 fes.color 11 llapis pinta
  no.llapis recula 3 ge 90 fes.color 1 llapis
fi

procediment cercle
  esborra.text
  escriu.seguit [Digueu el radi: $ ]
  posa.a "radi paraula.llegida
  inicia.dibuix
  dibuixa.circumferència :radi
  pinta.cercle :radi 
  (escriu [La longitud de la circumferència de radi] :radi [és igual a] 2*pi*:radi)
  (escriu [L'àrea del cercle de radi] :radi [és igual a] pi*:radi*:radi)
  mou.cursor [4 6]
  escriu [Voleu continuar ? (s/n)]
  posa.a "resposta caràcter.llegit
  si :resposta = "n [acaba]
  cercle
fi
; ---------------------------------------------------------
% cercle ;exemple d'ús

miércoles, 7 de octubre de 1998

Greca (voluta amb trams rectilinis) i sanefa

;----------------------------------------------------------
; Aquest programa dibuixa una greca i la reprodueix
; com una sanefa en una dirección (esquerra-dreta)
;
;   © Joan Aranes Clua, 1998
; ----------------------------------------------------------

procediment greca
fes.gruix 5
av 50 gd 90
av 50 gd 90
av 40 gd 90
av 30 gd 90
av 20 gd 90
av 10 gd 90
av 10 ge 90
av 10 ge 90
av 20 ge 90
av 30 ge 90
av 40 ge 90
av 50 ge 90
fi

procediment sanefa
id
no.llapis
ge 90 av 100 gd 90
llapis
fes.color 10
fes.fons 12
repeteix 4 [greca]
fes.color 1
fi
; ----------------------------------------------------------

% sanefa ;exemple d'ús

Un conjunto de espirales equiangulares, cada una con un valor de ángulo de giro distinto

;----------------------------------------------------------
; Aquest programa dibuixa un seguit d'espirals equiangulars
; l'angle de les quals va canviant d'una a l'áltra
;
;   © Joan Aranes Clua, 1998
; ----------------------------------------------------------

procediment espiral :angle
fes.local "costat posa.a "costat 4
inicia.dibuix
fes.color (atzar 255)+1
rep 100 [av :costat gd :angle posa.a "costat :costat+1]
fi

procediment pel.lícula 
fes.local "angle posa.a "angle 1
fes.fons 1
repeteix 360 [espiral :angle espera 100 posa.a "angle :angle+1]
fi 
;------------------------------------------------------------

% pel.lícula 1

Espiral equiangular con una instrucción para terminar el programa

;----------------------------------------------------------
; Aquest programa dibuixa una espiral una corba espiral,
; i consta d'un "sensor" per tal que el programa s'aturi
; quan la tortuga surti 
; d'un marc rectangular de mida donada
;
;   © Joan Aranes Clua, 1998
; ----------------------------------------------------------

procediment Dibuixa.espiral :angle :costat 
av :costat gd :angle posa.a "costat :costat+1
si detecta 1 [acaba][Dibuixa.espiral :angle :costat]
fi

procediment Espiral :angle :costat
inicia.dibuix
fes.fons 52 fes.color 9
desapareix
sensor [-150 150 150 -150]
Dibuixa.espiral :angle :costat
fi
;-----------------------------------------------------------
% Espiral 112 1
% fes.lupa 1

lunes, 5 de octubre de 1998

Simulación de l movimiento de la aguja minutera de un reloj analógico con WinLogo

;---------------------------------------
;   Simulación del movimiento de la
;   aguja minutera de un 
;   reloj analógico
;       © Joan Aranes Clua, 1998
;---------------------------------------

procediment rellotge
id
fes.gruix 2
disc_horari
fes.gruix 1
agulla_minutera
fi

procediment agulla_minutera
desapareix
repeteix 999 [llapis av 60 espera 100 goma recula 60 gd 6]
fi

procediment disc_horari
repeteix 12 [no.llapis av 70 llapis av 20 no.llapis recula 90 gd 30]
fi
;---------------------------------------

% rellotge

martes, 14 de octubre de 1997

Modelo de una espiral equiangular con WinLogo (LOGO)

; ---------------------------------------------------------
; Model de espiral equiangular
;
;    © Joan Aranes Clua, 1997
                CC BY 4.0
; ---------------------------------------------------------
procediment espiral.equiangular :costat :angle
av :costat gd :angle
si :costat > 100 [acaba]
espiral.equiangular :costat + 1 :angle
fi
; ---------------------------------------------------------
; exemple d'ús
id 
espiral.equiangular 4 92 

Ejercicio de modelización de un tronco de cono con WinLogo (LOGO)

; ---------------------------------------------------------
; Model d'un tronc de con amb circumeferencies apilades
; de radi progressiu
;
;    © Joan Aranes Clua, 1997
                CC BY 4.0
; ---------------------------------------------------------

procediment circumferència :radi
  repeteix 360 [av 2*pi*:radi/360 gira.dreta 1]
fi

procediment tub :radi
  circumferència :radi
  si :radi > 100 [acaba]
  tub :radi + 4
fi
; ---------------------------------------------------------
tub 10 ;exemple d'ús