¿Puede un círculo convertirse en una onda? El misterioso y hermoso mundo de la “onda sinusoidal” dibujado con Scratch (material didáctico de física y matemáticas)
Soy Ken Kuwako, entrenador científico. Cada día es un experimento.
¿Qué formas te vienen a la mente al escuchar las palabras “círculo” y “onda”?
Por un lado, podrías imaginar algo que gira sin parar como una noria; por otro, una pared de agua que se desplaza suavemente por el mar. Aunque a primera vista parezcan fenómenos totalmente distintos, en el mundo de la ciencia y las matemáticas son como gemelos inseparables.
Hoy quiero presentarte un material digital de mi propia cosecha para que comprendas, de forma intuitiva, cómo ese movimiento circular se transforma en un vaivén ondulante. Incluso si no eres muy fan de la física o las matemáticas, te aseguro que al ver las imágenes dirás: ¡Ah, ahora lo entiendo!
Visualizando el momento en que el giro se convierte en “onda”
Explicar conceptos como el “movimiento circular” o las “ondas senoidales” en una clase de física usando solo palabras y fórmulas puede ser una tarea titánica. Las ideas abstractas son difíciles de construir solo en la cabeza. Por eso, utilizando Pyonkee (la versión para iPad de Scratch), he creado una simulación donde cualquiera puede entender el mecanismo de un vistazo.
Está diseñado para proyectarse en la pizarra y generar debate con los alumnos: “¿Cómo se está moviendo esta bola ahora mismo?”. Permite ralentizar el movimiento o reiniciar el proceso en cualquier momento, adaptándose al ritmo de la clase.
Si miras un movimiento circular de lado, como si fuera una “sombra”, verás que aparece un “movimiento armónico simple” que sube y baja rítmicamente. Primero, echa un vistazo a este vídeo para ver de qué hablo:
Al principio, parece un simple movimiento circular donde una bola da vueltas…
Pero, al activar el “interruptor de luz” en la simulación, se proyecta su sombra en la pared. Es entonces cuando ocurre la magia: el giro circular se transforma en una oscilación vertical.
En la pantalla, la flecha negra indica la velocidad y la flecha roja la aceleración. Como la velocidad se puede ajustar con un botón, podemos observar con calma y preguntar: “¿En qué punto va más rápido?” o “¿Hay algún momento en que se detenga?”. Si usas una pizarra digital, puedes escribir directamente sobre el movimiento valores como el periodo o la velocidad angular, lo que ayuda a fijar la idea visual rápidamente.
Te invito a que lo pruebes tú mismo aquí: https://scratch.mit.edu/projects/235282757
Aquí tienes material complementario relacionado:
Desplazamiento (cambio de posición)
Velocidad
Aceleración
A continuación, te presento el material donde el movimiento circular dibuja un hermoso patrón de onda (onda senoidal).
Tres bolas de colores que revelan el secreto del movimiento
En esta simulación, tres bolas con personalidades distintas se reparten el trabajo para enseñarnos qué es lo que ocurre realmente.
La bola naranja: Se encarga del movimiento circular uniforme, girando sin parar a la izquierda. Es el motor de todo.
La bola verde: Sigue fielmente solo la “altura” de la bola naranja, mostrando el movimiento armónico simple. Es, literalmente, la sombra del círculo.
La bola azul: Al añadir el “paso del tiempo” (desplazamiento horizontal) a esa oscilación vertical, dibuja una preciosa onda senoidal (gráfica y-t).
Al verlo paso a paso, se entiende perfectamente que el círculo y la onda son, en realidad, el mismo fenómeno visto desde diferentes ángulos. Esto no solo abre las puertas a la física profunda, sino que ayuda a comprender qué representan realmente las funciones trigonométricas (seno y coseno) en matemáticas.
Crear este material llevó mucho ensayo y error. Pelear con el código pensando “¿Qué instrucciones debo dar para que el movimiento sea tan natural como imagino?” es una sensación muy parecida a moldear arcilla con las manos.
Mi meta final no es solo crear estas herramientas yo mismo, sino que los propios alumnos sean capaces de expresar fenómenos físicos a través de la programación.
Más allá de memorizar datos de un libro, el verdadero aprendizaje —ese que no se olvida nunca— surge cuando tú mismo construyes el movimiento, ajustas los valores y recreas el fenómeno. Por mi parte, seguiré perfeccionando mi dominio de Scratch para seguir explorando con todos ustedes nuevas formas de aprender.
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