Máquinas sencillas
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Máquinas sencillas Proporcionado por TryEngineering - www.tryengineering.org Haga clic aquí para hacer comentarios sobre esta lección. Enfoque de la lección Máquinas sencillas: sus principios y usos. Sinopsis de la lección Los estudiantes aprenden los principios básicos de las máquinas sencillas y exploran sus usos cotidianos. Las máquinas sencillas reciben ese apelativo porque suelen tener una sola pieza móvil. Las máquinas no reducen nuestra cantidad de trabajo, pero pueden facilitarlo. El "trabajo" sólo existe cuando se mueve algo. El "trabajo" es el producto de del esfuerzo y la distancia. Niveles etáreos 8 a 11 años, aunque se puede adaptar para estudiantes de mayor edad. Objetivos Aprender sobre diferentes tipos de máquinas sencillas. Poder identificar máquinas sencillas como parte de la vida cotidiana. Construir una máquina sencilla. Resultados de aprendizaje Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben lograr una comprensión de: Las propiedades de los objetos y materiales Posición y movimiento de los objetos o La posición y movimiento de los objetos se puede cambiar empujando o jalando. La cantidad de cambio guarda relación con la potencia del empuje o tiro. Máquinas sencillas Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering www.tryengineering.org Página 1 de 20 Máquinas sencillas: Introducción Las máquinas sencillas reciben ese apelativo porque suelen tener una sola pieza móvil. Cuando se juntan máquinas sencillas, se obtiene una máquina compleja, como una cortadora de pasto, un automóvil o incluso un cortadora eléctrica del vello nasal! Recuerda, una máquina es cualquier dispositivo que facilite el trabajo. En la ciencia, "trabajo" se refiere a hacer que algo se mueva. Es importante saber que cuando se usa una máquina sencilla, en la práctica se realiza la misma cantidad de trabajo, pero con la diferencia de que parece más fácil. Una máquina sencilla reduce la cantidad de esfuerzo para mover algo, pero se termina moviéndola una distancia mayor para lograr la misma cantidad de trabajo. Así que recuerda, cuando se usan máquinas sencillas, se produce un intercambio de energía. Máquinas sencillas: Introducción (continuación) ¿Qué significa "trabajo" en jerga científica? Todas las máquinas sencillas requieren la intervención humana para funcionar. "Trabajo" tiene un significado especial en ciencias. El "trabajo" sólo existe cuando se mueve algo. Por ejemplo, cuando se empuja una pared, en realidad no se está haciendo un trabajo, porque no es posible moverla. El trabajo consta de dos partes. Una es la cantidad de fuerza (empuje o tiro) necesaria para hacer el trabajo. La otra es la distancia por la cual se aplica la fuerza. La fórmula del trabajo es: Trabajo = Fuerza x Distancia La fuerza es el hecho de jalar o empujar un objeto, lo que se traduce en movimiento. La distancia es el espacio que se desplaza el objeto. Así, el trabajo realizado es la fuerza ejercida multiplicada por la distancia desplazada. Al decir que una máquina nos facilita el trabajo, significa que se requiere menos fuerza para lograr la misma cantidad de trabajo. Aparte de permitirnos aumentar la distancia por la cual aplicamos dicha menor fuerza, las máquinas también nos permiten cambiar la dirección de una fuerza aplicada. Las máquinas no reducen nuestra cantidad de trabajo, pero pueden facilitarlo. Tipos de máquinas sencillas Ver el documento. Actividades de la lección Se entregan tres documentos para que los estudiantes los revisen por anticipado: Introducción a las máquinas sencillas Tipos de máquinas sencillas ¿Qué es el trabajo? (Hoja de trabajo) Se entregan cuatro actividades para estudiantes: Máquinas sencillas Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering www.tryengineering.org Página 2 de 20 ¿Son éstas máquinas? Experimento sobre monedas que saltan Haz tu propio plano inclinado Tú eres el ingeniero: Resolución de problemas de máquinas sencillas Información/materiales Consulte las hojas de trabajo para el estudiante y los documentos informativos para el maestro adjuntos. Concordancia con los programas escolares Consulte la hoja adjunta sobre concordancia con el programa escolar. Conexiones en Internet TryEngineering (www.tryengineering.org) IEEE Virtual Museum [Museo virtual del IEEE] (www.ieee-virtual-museum.org) International Technology Education Association Standards for Technological Literacy (Normas de la Asociación Internacional de Educación Tecnológica para documentación tecnológica) (www.iteawww.org/TAA/PDFs/ListingofSTLContentStandards.pdf) Compendio McREL de normas e hitos (www.mcrel.org/standards-benchmarks) Un compilado de normas sobre contenido para programas escolares de K a 12º grado en formatos de búsqueda y navegación. Normas Nacionales de Educación Científica (www.nsta.org/standards) Lectura recomendada ¿Qué son los planos inclinados? (Looking at Simple Machines) [Vistazo a las Máquinas Sencillas] de Helen Frost. Editora: Pebble Books; (Enero de 2001) ISBN: 0736808450 Simple Machines (Starting With Science) [Máquinas Sencillas (Introducción a la Ciencia)] de Adrienne Mason, Deborah Hodge, the Ontario Science Centre (Editora: Kids Can Press; (Marzo de 2000) ISBN: 1550743996 Science Experiments With Simple Machines (Science Experiments) [Experimentos Científicos con Máquinas Sencillas (Experimentos Científicos)] de Sally NankivellAston, Dorothy Jackson (ISBN: Franklin Watts, Incorporated; (Septiembre de 2000) ISBN: 0531154459 Janice VanCleave's Physics for Every Kid : 101 Easy Experiments in Motion, Heat, Light, Machines, and Sound (La Física para Niños de Janice VanCleave: 101 Experimentos Sencillos de Movimiento, Calor, Luz, Máquinas y Sonido), de Janice VanCleave. John Wiley & Sons ISBN: 0471525057 Máquinas sencillas Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering www.tryengineering.org Página 3 de 20 Actividad opcional de redacción Identifica ejemplos de máquinas sencillas en tu casa. Escribe un ensayo (o párrafo dependiendo de la edad) sobre cómo las máquinas sencillas facilitan la vida de alguien en la familia. Referencias Mike Ingram y voluntarios de la sección del IEEE de Chattanooga, TN, EE.UU. URL: http://ewh.ieee.org/r3/chattanooga Máquinas sencillas Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering www.tryengineering.org Página 4 de 20 Máquinas sencillas Para maestros: Concordancia con los programas escolares Nota: Todos los planes de lecciones en esta serie concuerdan con las National Science Education Standards (Normas Nacionales de Educación Científica) (producidas por el National Research Council [Consejo Nacional de Investigación], y aprobadas por la National Science Teachers Association (Asociación Nacional de Maestros de Ciencias), y si corresponde, con las normas de la International Technology Education Association (Asociación Internacional de Educación Tecnológica) para la documentación tecnológica. Normas Nacionales de Educación Científica de K a 4º grado (edades de 4 a 9 años) NORMA B SOBRE CONTENIDOS: Ciencias físicas Como resultado de sus actividades, todos los estudiantes deben lograr una comprensión de: Las propiedades de los objetos y materiales Posición y movimiento de los objetos NORMA E SOBRE CONTENIDOS: Ciencia y tecnología Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar: Capacidades para distinguir entre objetos naturales y artefactos hechos por el ser humano NORMA G SOBRE CONTENIDOS: Historia y naturaleza de la ciencia Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben lograr la comprensión de: La ciencia como desafío del ser humano Normas Nacionales de Educación Científica de 5º a 8º grado (edades de 10 a 14 años) NORMA B SOBRE CONTENIDOS: Ciencias físicas Como resultado de sus actividades, todos los estudiantes deben lograr una comprensión de: Propiedades y cambios de las propiedades en la materia Movimientos y fuerzas Transferencia de energía NORMA G SOBRE CONTENIDOS: Historia y naturaleza de la ciencia Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben lograr la comprensión de: La ciencia como desafío del ser humano Historia de la ciencia Máquinas sencillas Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering www.tryengineering.org Página 5 de 20 Normas para la Documentación Tecnológica - Todas las edades Tecnología y sociedad Norma 5: Los estudiantes comenzarán a comprender los efectos de la tecnología en el medio ambiente. Norma 7: Los estudiantes desarrollarán una comprensión de la influencia de la tecnología en la historia. Diseño Norma 10: Los estudiantes desarrollarán una comprensión del papel del diagnóstico de problemas, búsqueda y desarrollo, invención, innovación y experimentación en la solución de problemas. Máquinas sencillas Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering www.tryengineering.org Página 6 de 20 Máquinas sencillas Para maestros: ¿Son éstas máquinas? Notas para el maestro: Un columpio o balancín es un ejemplo de palanca de primera clase. El punto de equilibrio, o fulcro, está en un lugar entre la fuerza aplicada y la carga. Este tipo de palanca (clase uno) tiene tres partes: el punto de equilibrio o fulcro, el brazo de esfuerzo, donde se aplica el trabajo, y el brazo de resistencia, donde se coloca el objeto que se ha de mover. Notas para el maestro: El sacaclavos también es una palanca, pero es de segunda clase (si usa el extremo derecho del sacaclavos que aparece en la imagen). Una palanca de segunda clase es aquélla en la cual el esfuerzo y la resistencia se hacen en el mismo lado del fulcro. Para aflojar con el extremo derecho del sacaclavos que aparece, el fulcro es la punta, la cabeza del clavo aplica una fuerza resistiva, y el extremo opuesto corresponde al esfuerzo o trabajo. Otro ejemplo de palanca de segunda clase es una carretilla de mano. Notas para el maestro: La rampa para silla de ruedas es un plano inclinado. Si bien la distancia ascendente por la rampa es mayor que la distancia directa del suelo a la parte más alta, se requiere menos fuerza. Notas para el maestro: El tornillo es otro tipo de plano inclinado. Básicamente es un plano inclinado que circunda un cilindro. Notas para el maestro: Una caña de pescar es un muy buen ejemplo de una palanca de tercera clase. En esta clase de palancas, el brazo que hace la fuerza reposa entre el fulcro y el brazo de cargar. Debido a esta disposición, para mover la carga, se requiere una fuerza relativamente grande. Ésta se compensa por el hecho de que es posible producir el movimiento de la carga a lo largo de una distancia larga con un movimiento relativamente pequeño del brazo que hace la fuerza. ¡Piensa en una caña de pescar! Debido a esta relación, normalmente empleamos este tipo de palanca cuando queremos producir grandes movimientos de una pequeña carga, o bien para transferir una velocidad relativamente baja del brazo de fuerza a una alta velocidad del brazo de carga. Cuando se gira un palo de hockey o un bate de béisbol, se produce un efecto de palanca de tercera clase. El codo funciona como fulcro en ambos casos y las manos hacen la fuerza (por lo tanto la parte baja del brazo se transforma en parte de la palanca). La carga (es decir, el disco o la pelota) se mueve al extremo del palo o bate. Ejemplos de palancas de tercera clase son: una caña de pescar, un par de pinzas, un brazo que levante un peso, un par de calibradores, una persona que use una escoba, un palo de hockey, una raqueta de tenis, un azadón o una pala. Máquinas sencillas Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering www.tryengineering.org Página 7 de 20 Máquinas sencillas Para maestros: Tabla informativa MÁQUINAS SENCILLAS EN QUÉ CONSISTE CÓMO NOS AYUDA A TRABAJAR EJEMPLOS PALANCA Una barra rígida que reposa sobre un soporte llamado fulcro Levanta o mueve cargas Cortaúñas, pala, cascanueces, balancín, espeque, codo, pinzas, destapador de botellas PLANO INCLINADO Una superficie inclinada que conecta un nivel inferior con otro superior Las cosas suben o bajan por el plano Resbaladero, escaleras, rampa, escala mecánica, pendiente RUEDA CON EJE Una rueda con una varilla, llamada eje, a través de su centro: ambas partes se mueven juntas Levanta o mueve cargas Perilla de puerta, sacapuntas, bicicleta POLEA Una rueda muescada rodeada por una cuerda o cable Sube, baja o traslada las cosas Viga de cortina, camión grúa, venecianas, mástil de bandera, grúa Comúnmente, las máquinas están hechas para reducir la cantidad de fuerza necesaria para mover un objeto. Pero en el proceso, la distancia aumenta. Una rampa para silla de ruedas es un ejemplo claro de esta relación. Si bien la cantidad de esfuerzo y fortaleza se reduce (fuerza), la distancia real aumenta considerablemente. Por lo tanto, la cantidad real de trabajo es la misma. Si bien la función típica de las máquinas es reducir el esfuerzo o fuerza, hay aplicaciones importantes de máquinas en las que no hay ventaja – es decir, la fuerza no se reduce, o donde incluso hay una disminución de la ventaja – es decir, la fuerza se aumenta. El mejor ejemplo de una máquina que no proporciona una ventaja es una polea sencilla o individual. Una polea sencilla sólo cambia la dirección de la fuerza. Otro ejemplo es el tirante de una cortina. Máquinas sencillas Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering www.tryengineering.org Página 8 de 20 Máquinas sencillas Hoja informativa para maestros ¿Qué es el trabajo? (Soluciones de la Hoja de trabajo para el estudiante) El trabajo es el producto de la fuerza aplicada a un objeto y el desplazamiento del mismo debido a dicha fuerza. La fórmula para describirla es la siguiente: Trabajo = Fuerza x Distancia El trabajo se mide en julios, j (lo cual se debe a James Prescott Joule). La fuerza se mide en newtons, N (por Sir Isaac Newton). La distancia se mide en metros, m. Sin embargo, en esta ecuación, la fuerza sólo cuenta si es que va en la misma dirección en la que se mueve el objeto. Por ejemplo, considere que levantó un caballo pesado y lo cruzó en andas por un río. Cuando haya cruzado el río, el único trabajo que habrá hecho habrá sido levantar al caballo. Cruzar el río mientras lleva al caballo no agregó nada a la cantidad de trabajo que usted hizo. Recuerde que aplicar una fuerza a un objeto no es igual al trabajo que se ha hecho. Si se sienta en la bicicleta, aplicará una fuerza en el asiento, pero no realiza trabajo porque la fuerza que hace no está produciendo desplazamiento. Pero si aplica una fuerza a la silla levantándola del piso, su fuerza producirá el desplazamiento en la dirección del movimiento, y en ese caso, sí habrá trabajo. La distancia que se desplaza un objeto es otro factor que se debe considerar al calcular el trabajo. Por ejemplo, para que una pelota se desplace una distancia desde su posición original, se requiere ejercer trabajo en la pelota. Y la distancia es direccional. Esto significa que si mueve un objeto en una dirección positiva, habrá hecho un trabajo positivo. Si la mueve en una dirección negativa, habrá hecho un trabajo negativo. Pregunta A para el estudiante: Una niña de 45kg se sienta en una banca de 8 kg. ¿Cuánto trabajo se realiza sobre la banca? Solución: Nada. La niña aplica una fuerza de (45)(8)Newton sobre la banca, perno no hace que se mueva. Por lo tanto, la distancia de desplazamiento debido a su fuerza es cero, y como Trabajo = Fuerza x Distancia, entonces (45)(8)(0) = 0. Máquinas sencillas Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering www.tryengineering.org Página 9 de 20 Pregunta B para el estudiante: Un niño de 40kg levanta un dragón de 30kg a 2 metros del suelo. ¿Cuánto trabajo ejerció el hombre en el dragón? Solución: El niño aplica una fuerza que hace que el dragón se desplace una distancia de 2 metros. Por lo tanto, Trabajo = Fuerza x Distancia implica que el Trabajo = (40)(30)(2) = 2400 Newton metros o julios (1 Newton meter = 1 Joule). Máquinas sencillas Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering www.tryengineering.org Página 10 de 20 Máquinas sencillas Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering www.tryengineering.org Página 11 de 20 Máquinas sencillas Hoja de información para el estudiante ¿Qué es el trabajo? - Hoja de trabajo para el estudiante El trabajo es el producto de la fuerza aplicada a un objeto y el desplazamiento del mismo debido a dicha fuerza. La fórmula para describirla es la siguiente: Trabajo = Fuerza x Distancia El trabajo se mide en julios, j (lo cual se debe a James Prescott Joule). La fuerza se mide en newtons, N (por Sir Isaac Newton). La distancia se mide en metros, m. Sin embargo, en esta ecuación, la fuerza sólo cuenta si es que va en la misma dirección en la que se mueve el objeto. Por ejemplo, considera que levantaste un caballo pesado y lo cruzaste en andas por un río. Cuando hayas cruzado el río, el único trabajo que habrás hecho habrá sido levantar al caballo. Cruzar el río mientras llevas al caballo no agregó nada a la cantidad de trabajo que hiciste. Recuerda que aplicar una fuerza a un objeto no es igual al trabajo que se ha hecho. Si te sientas en la bicicleta, aplicarás una fuerza en el asiento, pero no realizas trabajo porque la fuerza que haces no está produciendo desplazamiento. Pero si aplicas una fuerza a la silla levantándola del piso, tu fuerza producirá el desplazamiento en la dirección del movimiento, y en ese caso, sí habrá trabajo. La distancia que se desplaza un objeto es otro factor que se debe considerar al calcular el trabajo. Por ejemplo, para que una pelota se desplace una distancia desde su posición original, se requiere ejercer trabajo en la pelota. Y la distancia es direccional. Esto significa que si mueves un objeto en una dirección positiva, habrás hecho un trabajo positivo. Si la mueves en una dirección negativa, habrás hecho un trabajo negativo. Pregunta A para el estudiante: Una niña de 45kg se sienta en una banca de 8 kg. ¿Cuánto trabajo se realiza sobre la banca? Recuerda que trabajo = fuerza x distancia. Pista: En este caso la fuerza es 45 x 8. ¿Cuál es la distancia? ¿Cuál es el trabajo? Pregunta B para el estudiante: Un niño de 40kg levanta un dragón de 30kg a 2 metros del suelo. ¿Cuánto trabajo ejerció el niño en el dragón? Recuerda que trabajo = fuerza x distancia. Pista: En este caso la fuerza es 40 x 30. ¿Cuál es la distancia? ¿Cuál es el trabajo? Máquinas sencillas Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering www.tryengineering.org Página 12 de 20 Máquinas sencillas Hoja de información para el estudiante Introducción a las máquinas sencillas Las máquinas sencillas reciben ese apelativo porque suelen tener una sola pieza móvil. Cuando se juntan máquinas sencillas, se obtiene una máquina compleja, como una cortadora de pasto, un automóvil o incluso un cortadora eléctrica del vello nasal! Recuerda, una máquina es cualquier dispositivo que facilite el trabajo. En la ciencia, "trabajo" se refiere a hacer que algo se mueva. Es importante saber que cuando se usa una máquina sencilla, en la práctica se realiza la misma cantidad de trabajo, pero con la diferencia de que parece más fácil. Una máquina sencilla reduce la cantidad de esfuerzo para mover algo, pero se termina moviéndola una distancia mayor para lograr la misma cantidad de trabajo. Así que recuerda, cuando se usan máquinas sencillas, se produce un intercambio de energía. ¿Qué significa "trabajo"? Todas las máquinas sencillas requieren la intervención humana para funcionar. "Trabajo" tiene un significado especial en ciencias. El "trabajo" sólo existe cuando se mueve algo. Por ejemplo, cuando se empuja una pared, en realidad no se está haciendo un trabajo, porque no es posible moverla. El trabajo consta de dos partes. Una es la cantidad de fuerza (empuje o tiro) necesaria para hacer el trabajo. La otra es la distancia sobre la cual se aplica la fuerza. La fórmula del trabajo es: Trabajo = Fuerza x Distancia La fuerza es el hecho de jalar o empujar un objeto, lo que se traduce en movimiento. La distancia es el espacio que se desplaza el objeto. Así, el trabajo realizado es la fuerza ejercida multiplicada por la distancia desplazada. Al decir que una máquina nos facilita el trabajo, significa que se requiere menos fuerza para lograr la misma cantidad de trabajo. Aparte de permitirnos aumentar la distancia por la cual aplicamos dicha menor fuerza, las máquinas también nos permiten cambiar la dirección de una fuerza aplicada. Las máquinas no reducen nuestra cantidad de trabajo, pero pueden facilitarlo. Máquinas sencillas Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering www.tryengineering.org Página 13 de 20 Máquinas sencillas Hojas de información para el estudiante Tipos de máquinas sencillas Hay cuatro tipos de máquinas sencillas que constituyen la base de todas las máquinas mecánicas: Palanca Intenta sacar maleza muy dura del suelo. Utilizando sólo las manos, podría ser muy difícil o incluso doloroso. Sin embargo, con una herramienta, como una pala manual, debieras ganar la batalla. Toda herramienta que sirva para hacer cuña sobre otra para aflojarla es una palanca. Una palanca es un brazo que "pivota" (o gira) contra un "fulcro" (o punto). Piensa en el extremo de pinza del martillo que usas para aflojar los clavos. Eso es una palanca. Es un brazo curvado que reposa sobre un punto en una superficie. A medida que se gira el brazo curvado, va haciendo cuña en el clavo para aflojarlo de la superficie. ¡Y eso es un esfuerzo muy grande! Hay tres tipos de palancas: o Palanca de primera clase - Cuando el fulcro reposa entre el brazo de fuerza y el brazo de palanca, la palanca se denomina palanca de primera clase. De hecho, muchos de nosotros conocemos este tipo de palanca. Es el ejemplo clásico de balanceo y bamboleo. o Palanca de segunda clase - En la palanca de segunda clase, el brazo de carga reposa entre el fulcro y el brazo que hace la fuerza. Un buen ejemplo de este tipo es la carretilla. o Palanca de tercera clase - En esta clase de palancas, el brazo que hace la fuerza reposa entre el fulcro y el brazo de cargar. Debido a esta disposición, para mover la carga, se requiere una fuerza relativamente grande. Ésta se compensa por el hecho de que es posible producir el movimiento de la carga a lo largo de una distancia larga con un movimiento relativamente pequeño del brazo que hace la fuerza. ¡Piensa en una caña de pescar! Plano inclinado Un plano es una superficie lisa. Por ejemplo, una tabla pareja es un plano. Ahora bien, si el plano se encuentra en forma paralela al piso, no es muy probable que te ayude a realizar el trabajo. Sin embargo, cuando el plano se incline, puede ayudar a mover los objetos entre diferentes distancias. Y ¡eso es trabajo! Un plano común inclinado es una rampa. Levantar una caja pesada en un muelle de carga es mucho más fácil si se desliza la caja por una rampa--una máquina sencilla. Máquinas sencillas Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering www.tryengineering.org Página 14 de 20 Cuña En vez de usar el lado plano del plano inclinado, también se pueden usar los bordes puntiagudos para hacer otros tipos de trabajo. Por ejemplo, puedes usar el borde para separar cosas. Por lo tanto, el plano inclinado es una cuña. Es decir, una cuña es en realidad cualquier tipo de plano inclinado. La hoja de un hacha es una cuña. Piensa en el borde de la hoja. Es el borde de una superficie pareja oblicua. ¡Eso es una cuña! Máquinas sencillas Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering www.tryengineering.org Página 15 de 20 Hojas de información para el estudiante Tipos de máquinas sencillas (continuación) Tornillo Ahora tomemos un plano inclinado y envolvámoslo en un cilindro. Su borde filudo se convierte en otra herramienta sencilla: el tornillo. Pon un tornillo metálico al lado de una rampa y pareciera difícil ver las similitudes, pero el tornillo es en realidad otro tipo de plano inclinado. ¿Cómo ayuda el tornillo a trabajar? Cada giro de un tornillo metálico ayuda a mover una pieza de metal a través de un espacio de madera. Rueda con eje Una rueda es un disco circular unido a una varilla central, llamada eje. El volante de un vehículo es una rueda con eje. La sección donde ponemos las manos y aplicamos la fuerza (torsión) se denomina rueda, la cual gira un eje más pequeño. El destornillador es otro ejemplo de una rueda con un eje. Aflojar un tornillo apretado con las manos puede ser imposible. El mango grueso es la rueda y el émbolo metálico es el eje. Mientras más grande es el mango, menor es la fuerza necesaria para girar el tornillo. Polea En vez de un eje, la rueda también podría hacer girar una cuerda o cable. Esta variación de la rueda con eje es la polea. En una polea, el cable se envuelve alrededor de una rueda. A medida que la rueda gira, el cable se mueve en una u otra dirección. Ahora conecta un gancho al cable y podrás usar la rotación de la rueda para levantar y bajar objetos. Por ejemplo, en el mástil de una bandera, la cuerda va unida a una polea. En la cuerda suele haber dos ganchos. El cable gira alrededor de la polea y baja los ganchos donde puedes unir la bandera. Luego, gira el cable y la bandera subirá hasta lo más alto del mástil. Máquinas sencillas Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering www.tryengineering.org Página 16 de 20 Máquinas sencillas Hoja de trabajo para el estudiante ¿Son éstas máquinas? Examina los siguientes dibujos e intenta determinar si éstas son máquinas sencillas. Ve si puedes descifrar de qué tipo de máquina sencilla se trata: palanca de primera, segunda o tercera clase, o bien plano inclinado. Notas: Notas: Notas: Notas: Notas: Máquinas sencillas Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering www.tryengineering.org Página 17 de 20 Máquinas sencillas Hoja de trabajo para el estudiante Experimento sobre monedas que saltan Propósito: Averiguar dónde presionar la palanca para lograr la máxima elevación. Materiales: regla lápiz dos monedas grandes Procedimiento: Poner el lápiz bajo la regla y la moneda en un extremo. Dejar caer otra moneda desde una altura de 30 cm de modo que golpee la regla aproximadamente en la marca de los 8 cm. Observa qué tan alto salta la moneda. Repite el procedimiento de dejar caer la moneda pero esta vez en el extremo de la regla desde la misma altura. Observa qué tan alto salta la moneda. Preguntas: ¿Qué pasaría si pones bajo la regla un objeto cuyo diámetro sea mayor que el del lápiz? Intenta este experimento: Mueve el lápiz a diversas posiciones bajo la regla, y luego repite el experimento. ¿En qué se diferenciaron los resultados; o fueron iguales? Máquinas sencillas Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering www.tryengineering.org Página 18 de 20 Máquinas sencillas Hoja de trabajo para el estudiante Haz tu propio plano inclinado Objetivos: Mostrar que un tornillo es un plano inclinado. Materiales: papel lápiz cinta crayón Procedimiento: Dele a cada estudiante un papel con forma de triángulo rectángulo que tenga pintado el lado más largo. Pegue con cinta al lápiz uno de los lados sin pintar del triángulo. Envuelva el triángulo alrededor del lápiz y vuelva a pegarlo con cinta. El triángulo se envuelve en espiral Detalles de la lección: Explica los planos inclinados y muestra ejemplos de varios de ellos, incluyendo cómo facilitan la vida o reducen el trabajo. Máquinas sencillas Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering www.tryengineering.org Página 19 de 20 Máquinas sencillas Hoja de trabajo para el estudiante: ¡Tú eres el ingeniero! Resolución de problemas de máquinas sencillas Instrucciones ¡Tú eres el ingeniero! Trabaja en equipo y diseña un plan que utilice máquinas sencillas para ayudar a que un perro grande con problemas en la espalda se suba a la carrocería de una camioneta o de un vehículo utilitario deportivo. El perro no puede saltar por sus propios medios, y es demasiado pesado para que el dueño lo pueda levantar. Paso uno: Dibuja la máquina o la solución de tu equipo en el cuadro siguiente. Paso dos: Haz un modelo que funcione de tu propio diseño usando las piezas que puedes encontrar en tu sala de clase, o que hayas usado en las hojas de trabajo anteriores en esta lección. No te preocupes si el modelo no es a escala y no puede efectivamente soportar el peso del perro real; ¡los ingenieros siempre trabajan en diferentes escalas! Paso tres: En equipo, genera ideas y piensa en otras dos situaciones donde la solución que planteas podría ser de utilidad para personas u otros animales. Enuméralas a continuación: 1. 2. Paso cuatro: ¡Presenta a la clase tu diseño, modelo, ejemplo de problemas similares y tu solución! Máquinas sencillas Desarrollado por IEEE como parte de TryEngineering www.tryengineering.org Página 20 de 20
