¿POR QUÉ MATEMÁTICAS MUNDIALISTAS?

Nos han dicho que las matemáticas son sólo números y más números, entonces  ¿Los números saben jugar fútbol? o ¿Qué tienen que ver con el mundial?.


En estos días todo mundo habla de fútbol. Es por esto que  ahora hablaremos de las matemáticas en el Fútbol y como son tan importantes en este deporte y en la organización de un Mundial 2014 en Brasil.

En el fútbol hay matemáticas no solo en el 3-1 de México contra Croacia, en el penoso 7-1 de Alemania contra Brasil o en el número de goles que lleva Neymar   Messi, sino en muchas otras cosas más: en el balón, en las canchas, en los estadios, en el diseño de jugadas, en la trayectoria del balón, en las predicciones y muchos temas más.

 Empecemos a viajar en el Mundial pero de la mano de las MATEMÁTICAS.

EL BALÓN

Si te fijas en un balón de fútbol, observaras que no es una esfera sino un poliedro que ,al ser hinchado con aire, adopta una forma bastante esférica.

Balón Tradicional

Se trata del icosaedro truncado, un poliedro así llamado por ser el que se obtiene cuando a un icosaedro le cortamos las 20 esquinas a distancias iguales de cada vértice (a un tercio de la arista). Esta formado por 20 hexágonos regulares y 12 pentágonos regulares y tiene 90 aristas. Este poliedro ocupa un volumen del 86.74% de la esfera circunscrita; porcentaje que aumenta hasta el 95% al ser inflado.

Balones Siglo XXI
Hay otro poliedro que permitiría conseguir balones mas esféricos. Se trata del Rombicosidodecaedro, cuyas caras son 20 triángulos equiláteros, 30 cuadrados y 12 pentágonos regulares, tienen 120 aristas y antes de ser inflado ya ocupa mas del 94.5% de la esfera. Pero la industria no ha adoptado esta solución porque aumenta  bastante la complejidad de la fabricación (120 costuras que coser, frente a las 90 del icosaedro truncado).

El jabulani (Mundial 2010) y el brazuca(Mundial 2014) están hechos por paneles irregulares 8 y 6 respectivamente.





Un balón de fútbol sera mejor cuanto mas próximo esté, a ser una esfera perfecta. En ese caso, tendrá mas equilibrio en su trayectoria y permitirá a los futbolistas mayor precisión en los pases y tiros.

Estadística
Para determinar la esfericidad de un balón se hincha y se mide su diámetro en 16 puntos diferentes para calcular el diámetro medio, después, se calcula la diferencia entre el diámetro máximo y el mínimo (rango). Así, el número que se obtiene es la diferencia en porcentaje entre el diámetro máximo y mínimo sobre el diámetro medio. A los balones oficiales para las competiciones de la FIFA se les exige que no superen el 2%.(Forma de medir la dispersión).

Ahora observa una línea del tiempo con la "Historia de los balones", contiene 3 videos muy interesantes, no dejes de verlos. 
Creada por tu compañero Eduardo Ríos de 2do. "A".
Solo dale click al enlace:



http://www.dipity.com/adrianabrena/Prueb/

LA CANCHA Y LA PORTERÍA


Como ves en las canchas de fútbol también hay matemáticas. Es rectangular y tiene dibujada círculos, semicírculos y otras figuras rectangulares, que separan diferentes zonas del terreno: Área penal, área de meta,cuadrante de esquina, semicírculo penal, etc.  Y la portería rectangular y la red de hexágonos. Las medidas son oficiales y determinadas por la FIFA.

Ve esta presentación realizado por tu compañera Natalia López de 2do."B"






ESTADIOS 


En los estadios de fútbol, también hay matemáticas no solo en sus dimensiones, costos de construcción, presupuestos, áreas y perímetros para compra de materiales, sino también en su arquitectura.

Ahora revisa el siguiente video de la presentación hecha por tu compañero Ricardo Alba de 2do."B".







LOS GOLES


¿Sabías que existe una aplicación de la Trigonometría para hallar el ángulo desde el que un jugador de fútbol ve la portería del equipo rival para anotar gol?. También en la última década se han realizado investigaciones que han calculado la PROBABILIDAD de meter gol.

Y la trayectoria del balón antes de llegar a la portería para hacer el gol "Una parábola".

  • En la siguiente foto se observa el gol de Mohamed Ali Amar "Nayim" en la final de la Recopa de Europa en mayo de 1995 contra el Arsenal, donde a los 120 minutos de partido con el marcador 1-1, Nayim ve adelantado al portero Seaman y conecta un impresionante tiro, desde casi el centro del campo 40m y donde el balón alcanzó una altura de 20 metros, haciendo una trayectoria con la forma de una perfecta "PARÁBOLA" como se ve en la foto.

 

Si entras al siguiente link encontrarás un artículo llamado "Matemáticas y eficacia ante el gol en el fútbol" dónde podrás practicar en un simulador diferentes ángulos, para que el balón entre a la portería y metas ¡¡GOL¡¡.Lee la información es muy interesante. http://www.cienciaydeporte.net/index.php/numeros-anteriores/no-2/50-articulos/57-articulo.html






  • Otro "gol que desafió a la física " y que describió una impresionante PARÁBOLA, es el del brasileño Roberto Carlos en 1997, que es uno de los mejores tiros libres de la historia del fútbol. Observa el video:






EN LAS JUGADAS
¿Sabias que algunos jugadores como MESSI, desarrollan principios matemáticos gracias al fútbol?
La forma en que juega Lionel Messi, los pases, los goles anotados y las decisiones tomadas en el terreno de juego, lo han llevado a ser uno  de los mejores jugadores en la historia del fútbol, por esta razón el argentino ha sido objeto de estudios científicos que pretenden revelar como funciona su cerebro.

  • En el 2009 el Doctor Ken Bray de la Universidad de Barth estudió por cientos de horas videos de juegos de MESSI y determinó que el argentino desarrolla principios matemáticos y geométricos que utiliza para las jugadas en la cancha. Los cálculos que realiza para saltar, rematar, lanzar el balón y anotar se llevan a cabo en su cerebro sin ser premeditados pero si ejecutados como consecuencia de un análisis matemático que activa más zonas del cerebro y provoca una actividad más intensa del sistema motor.
"Los técnicos deportivos buscan las mejores estrategias para vencer a sus adversarios y tienen en las matemáticas una excelente herramienta"


  • Valery Lobanovsky.- Dio a Ucrania grandes momentos de gloria gracias a su formación como ingeniero.
  • David Martin de Diego , del Instituto de Ciencias Matemáticas (ICMAT) analiza como los números pueden hacer ganar a un equipo.
  • El futbolista holandes Dennis Bergkamp, jugador del Ajax, dice que la formación del matemático y del futbolista está encaminada a resolver problemas mediante el razonamiento lógico. El fútbol combina la toma rápida de decisiones con el mantenimiento de un orden táctico que, a veces, usa conceptos geométricos, línea defensiva, rombo, triangulación.
  • Roberto Araya, investigador del Centro de investigación avanzada en la educación (CIAE) es un matemático que ha utilizado el calculo y la estadística para ampliar los detalles de un partido o de una liga.
  • ¿Cuál es la trascendencia de marcar primero un gol? Aplicando matemáticas se pueden hacer algunas estimaciones. El equipo que anota primero ganará aproximadamente un 67% de los partidos, empatará alrededor del 20% y perderá en el resto de los casos. Lástima que ayer en el partido México vs. Holanda, nos toco el último 13%. (El mal trabajo del árbitro no está contemplado en las matemáticas).
ENCUESTAS

Y ahora los resultados de las encuestas:
Se hicieron 150 encuestas a estudiantes y maestros de la secundaria del Instituto Renacimiento, sobre sus preferencias en el Mundial 2014 y los resultados obtenidos por sus compañeros de Tercero B: Francisco Rodríguez, Guillermo Jasso y José Emmanuel Morales, fueron los siguientes.




PODCAST
Y ahora escucha el PODCAST hecho por su compañera Luisa Rodríguez de 2do."C".







Y para terminar una página con una gran selección de divertidos y curiosos pasatiempos, problemas matemáticos y juegos lógicos en los que se combina el fútbol, la lógica y las matemáticas recreativas.
Par entrar da click en el enlace que encontrarás al final de las imágenes y sigue los siguientes pasos:


1)Elige el idioma español dando click en la playera de en medio.

2) Escoge el tema que más te interese dando click en la playera elegida.


3)Se despliegan los nombres de los diversos acertijos
en el recuadro gris, escoge el que más te llame la atención y dale click.

4)Lee con atención y anímate a resolverlo, dedícale unos minutos  antes de ver la solución. ¡Usa tu lógica matemática! 
El enlace de esta página es:


CÓNICAS












Ahora revisaremos las CÓNICAS, cuáles son, como se corta el cono para obtenerlas. Sus definiciones y cuál es su aplicación en la vida cotidiana.

DEFINICIÓN
La curva formada por la intersección de un plano y una superficie cónica  circular recta se llama SECCIÓN CÓNICA.
Las cónicas son cuatro:
  • Circunferencia.
  • Parábola.
  • Elipse.
  • Hipérbola



Veamos el siguiente video, en donde puedes observar como se hacen los cortes en un cono para obtener cada una:





Ahora da click en el siguiente enlace para ver un video de la "Historia de las cónicas" donde se menciona el nombre de algunos personajes importantes y se pueden ver algunas aplicaciones.

http://youtu.be/Np7VX0gNL7o



También puedes ver este otro video que es un poco más largo pero contiene aspectos interesantes de la "historia de las cónicas".




1) CIRCUNFERENCIA

Es una curva plana y cerrada donde todos sus puntos están a igual distancia del centro. Esta distancia constante se llama radio.
Si el plano es perpendicular al eje, la cónica es un CÍRCULO.

Aplicaciones:














2) ELIPSE
Es el lugar geométrico de los puntos del plano, tales que la suma de las distancias a dos puntos fijos llamados focos, es constante.

Si el plano es oblicuo al eje y corta todos los elementos, la cónica es una ELIPSE.

Aplicaciones:









    


3) PARÁBOLA
Es el lugar geométrico de los punto del plano que equidistan de un punto fijo llamado foco y de una recta llamada directriz.

Si el plano es paralelo a la generatriz del cono, la cónica es una PARÁBOLA.
Aplicaciones:






4) HIPÉRBOLA

Es el lugar geométrico de los puntos del plano cuya diferencia de distancias a dos puntos fijos, llamados focos, es constante y menor que la distancia entre los focos.

Si el plano es paralelo al eje, cortará ambas partes de la superficie, formando la HIPÉRBOLA.
Aplicaciones:













Personaje al que se le debe el nombre de las tres últimas cónicas.

Apolonio de Pergamo .
Nació alrededor del 262 A.C. en Perga, Grecia (Hoy Turquía). Fue conocido como "El gran geómetra" , su famoso libro "Secciones Cónicas" introdujo los términos  que se siguen usando hoy en día: parábola, elipse e hipérbola.
También fue fundador de la astronomía matemática griega, la cual usó modelos geométricos para explicar la teoría planetaria. Además se le atribuye la invención del reloj solar. Falleció alrededor de 190 A.C.


 ACTIVIDAD

Con toda la información que haz obtenido en las entradas de "Cuerpos redondos" y "Cónicas" realiza un esquema que contenga la siguiente información:

  • Portada (Nombre de la escuela, logo institucional, nombre del alumno, materia,título,grupo)
  • Definición de cuerpos de revolución, cuales son, características y como se forman.
  • Fórmulas de volumen  de cono, cilindro y esfera.
  • Cónicas, cuales son,definiciones, como se forman y aplicaciones de cada una.
Esta actividad se evaluará de acuerdo a la siguiente Rúbrica:


Puedes consultar el siguiente enlace de como realizar un esquema antes de realizar la actividad.
Con esto terminamos el estudio de las CÓNICAS. Espero que hayas APRENDIDO COSAS NUEVAS e interesantes. 
Y para terminar encontrarás un PODCAST  con un audio grabado, con algunas aplicaciones de las cónicas, hecho por tu compañera Luisa Rodríguez 2do. "C".
Da click en el enlace para poder escucharlo

http://aabrenaz.podomatic.com/entry/2014-07-12T18_46_48-07_00




CUERPOS REDONDOS


Ahora revisaremos los "Cuerpos Redondos" o de "Revolución", sus características, como se generan, sus desarrollos planos para poder construirlos y las fórmulas de volumen de cada uno de ellos, problemas y aplicaciones en la vida cotidiana.
¿Listo para aprender más? 

DEFINICIÓN
Son los cuerpos geométricos que se generan al girar una figura  geométrica  sobre un eje, por esto se les conoce como cuerpos de revolución. A diferencia de los poliedros tienen al menos una cara curva.
Son tres:
  • Cilindro.
  • Cono.
  • Esfera.
Antes de continuar definiremos una nueva palabra que se usa en los cuerpos redondos:

Generatriz.-Es una línea que a causa de su movimiento conforma una figura geométrica. Puede ser una línea recta o curva.


1) CILINDRO

Es el cuerpo geométrico, generado por un rectángulo, al girar en torno a uno de sus lados.




El desarrollo plano de un cilindro de revolución es un rectángulo que tiene por base la longitud de la circunferencia de la base del cilindro y por altura la generatriz, más los dos círculos de las bases.


De esta manera si se requiere el ÁREA del cilindro deberá obtenerse:
  • Área del rectángulo  .
  • Área del círculo. (Dos veces porque son 2 bases circulares).
  • Se suman y se obtiene el valor del Área Total.
Aplicaciones


2) CONO
Es un cuerpo geométrico generado por un triángulo rectángulo, al girar en torno a uno de sus catetos.




El desarrollo plano de un cono de revolución es igual a la de un sector circular, cuyo radio es la generatriz del cono y cuyo arco es igual a la longitud de la circunferencia de la base del mismo cono, más la superficie del círculo de la base.





De esta manera si requiero sacar el ÁREA del cono deberá obtenerse:
  • Área del sector circular  .
  • Área del círculo. 
  • Se suman y se obtiene el valor del Área Total.
Aplicaciones












3) ESFERA

Es el sólido generado al girar una semicircunferencia alrededor de su diámetro.


Aplicaciones



















VOLUMEN (CONO, CILINDRO Y ESFERA)
Ahora veremos el siguiente video para recordar como se calcula el volumen  de los conos:




Las fórmulas de volumen de los 3 cuerpos redondos son:





Recuerda que para poder resolver problemas que impliquen calcular el volumen de las figuras de revolución deberás seguir los siguientes pasos :
  • Identificar el cuerpo redondo de que se trata.
  • Escribir la fórmula correspondiente.
  • Identificar los datos ( si el dato es radio o diámetro).
  • Sustituir  los valores en la fórmula.
  • Obtener el resultado con las unidades correspondientes.
  • Analizar el dato obtenido respecto a lo que se solicita en el problema. 

ACTIVIDAD



Ve la siguiente presentación de power point en la que se encuentran varios problemas a resolver, copia y resuelve cada uno de ellos. 
Observa que en algunos ya te dan como dato el volumen, por lo que deberás despejar en la fórmula inicial el dato que te soliciten y después sustituir los valores.




Otro enlace que te sugiero que veas es de una "webquest" llamada "Hacia las tres dimensiones" donde encontrarás actividades, juegos y más información:

http://www.ceibal.edu.uy/UserFiles/P0001/ODEA/ORIGINAL/100503_webquest_volumen.elp/actividad_4.html





Ahora dale click al siguiente enlace donde encontrarás una presentación en PREZZI que resume mucho de lo que hemos estudiado hasta  ahora, recuerda que con la flecha de la derecha vas avanzando. Esta creada por uno de tus compañeros Juan Manuel Philipp NO TE LA PIERDAS.

http://prezi.com/fsha_hnvy0na/?utm_campaign=share&utm_medium=copy&rc=ex0share