Área de Educación Tecnológica Área de Educación Tecnológica Ciencia y Tecnología II 2° año Unidad: 2 Mecanismos de transmisión y transformación de movimientos. 2014 Ciencia y Tecnología 2° BTO Mecanismos Página 1/21 Área de Educación Tecnológica Las máquinas y los mecanismos Un video, para comenzar En esta etapa del año aprenderemos sobre los mecanismos y las máquinas. ¿Qué tipos de máquinas existen? ¿Cómo funcionan?. Tendremos la posibilidad de armar pequeñas máquinas que nos permitirán resolver problemas y desafíos tecnológicos. Antes de comenzar te proponemos observar atentamente un video y para ayudarte a orientar la mirada, te presentamos un cuestionario que deberán responder como comentario en el campus. Las máquinas y los mecanismos. 1. Nombrá 5 máquinas que se mencionan o muestran en el video. ¿Qué tienen en común? Los motores. 1. ¿Qué otros tipos de motores conocés, además de los eléctricos? 2. ¿Por qué pensás que en el video también llaman motor a la “cuerda” de los juguetes a cuerda? ¿De dónde proviene la energía que los hace funcionar? Las transmisiones de movimiento. 1. Nombrá 5 mecanismos de transmisión de movimiento que se mencionan o muestran en el video. Ciencia y Tecnología 2° BTO Mecanismos Página 2/21 Área de Educación Tecnológica ¿Con mecanismos o sin mecanismos? 1. De acuerdo a lo que se muestra en el video, explicá las diferencias entre realizar una tarea con una herramienta simple y realizarla con una herramienta con mecanismos. Diseñando máquinas 1. ¿Qué función debía cumplir la máquina que tenían que diseñar en el video? 2. ¿Cuáles son las partes principales de la máquina diseñada? 3. ¿Qué mecanismos de transmisión de movimientos se utilizan en este caso? 4. En la descripción de la máquina aparece un error ya que lo que dice el locutor no coincide con lo que muestra el diagrama. ¿Te animás a encontrar la diferencia? Ciencia y Tecnología 2° BTO Mecanismos Página 3/21 Área de Educación Tecnológica Las poleas con correa Una máquina con poleas. 1. Armen la cinta transportadora de la imagen con el kit de lego. 2. Hacé girar la manivela en el sentido de las agujas del reloj e indicá, con flechas sobre la imagen, el sentido de giro de cada una de las partes que se mueven. 3. Escribí el número de la pieza correspondiente a cada nombre de las partes móviles: Polea de entrada 5 1 Polea de salida 2 Ejes 4 Manivela Correa 6 Cinta transportadora 3 Observación y análisis de diferentes mecanismos Realicen la siguiente experiencia y completen el texto. Observen el mecanismo armado con atención y saquen una foto ( guardarla en el disco Z ) y completar la tabla comparativa final ( consigna en página 12) Relación entre los tamaños de las poleas y la velocidad del movimiento. Cuando la polea de entrada (Ø 22 mm) da 10 vueltas, la de salida (Ø 6 mm) da ........ vueltas. La velocidad de la polea de salida (chica) es más a) Rápida b) Lenta La polea de salida girará aproximadamente a) 2 c) 6 veces más rápido que la de entrada. El sentido de rotación de la polea de salida es: a) Igual al de la entrada b) Contrario al de la entrada b) 4 Si la polea de entrada fuera 6 veces más grande, la polea de salida girará ………. veces más…………………. Ciencia y Tecnología 2° BTO Mecanismos Página 4/21 Área de Educación Tecnológica Relación entre los tamaños de las poleas y la velocidad del movimiento. Analicen las siguientes figuras y respondan ¿Qué polea gira más rápido? A) Entrada B) Salida Ø 24 mm C) Igual Si la polea de entrada da 30 vueltas, la polea de salida dará……………vueltas. En este caso, las poleas sirven para a) Aumentar la velocidad b) Reducir la velocidad c) No alteran la velocidad Ø 8 mm ¿Cuántas veces reduce la velocidad?: ………. El sentido de rotación de la polea de salida es: a) Igual b) Contrario al de la entrada. ¿Qué polea gira más rápido? A) Entrada B) Salida C) Igual Si la polea de entrada da 30 vueltas, la polea de salida dará………vueltas. En este caso, las poleas sirven para Ø 24 mm a) Aumentar la velocidad b) Reducir la velocidad c) No alteran la velocidad d) Sólo alejan el movimiento ¿Cuántas veces reduce la velocidad?: ………. El sentido de rotación de la polea de salida es: a) Igual ¿Qué polea gira más rápido? A) Entrada Ciencia y Tecnología 2° BTO B) Salida al de la entrada. C) Igual El sentido de rotación de la polea de salida es a) Igual b) Contrario b) Contrario al de la entrada. En este caso, las poleas sirven para …………… Mecanismos Página 5/21 Área de Educación Tecnológica Movimientos perpendiculares Analicen la siguiente imagen y completen el texto. El eje de rotación de la polea de salida es: a) paralelo al de la polea de entrada b) perpendicular (90°) al de la polea de entrada Poleas combinadas Analicen la siguiente imagen y completen el texto. Cuando la polea de entrada (Ø 6mm) da 16 vueltas, las poleas intermediarias (Ø 22mm y Ø 6 mm) dan aproximadamente ……vueltas y la de salida (Ø 22mm) da aproximadamente ……. vueltas. El mecanismo permite reducir la velocidad ….. veces. Ciencia y Tecnología 2° BTO Mecanismos Página 6/21 Área de Educación Tecnológica Los engranajes Relación entre el tamaño de los engranajes y la velocidad del movimiento Realicen (ARMEN) la siguiente experiencia y completen el texto que la acompaña. Cuando la rueda, llamada engranaje recto, de entrada (16 dientes) da 10 vueltas, el de salida (8 dientes) da ...... vueltas. La velocidad del engranaje de salida es: a) 2 b) 3 c) 4 a) mayor o d) 8 b) menor veces que el engranaje de entrada. El sentido de rotación de la de salida es a) igual b) contario al de entrada. Si el engranaje de entrada tuviera el triple de tamaño que el de salida, esta girará …………veces más a) rápido b) lento Relación entre el tamaño de los engranajes y la velocidad del movimiento Analicen las siguientes imágenes y completen los textos adjuntos a cada imágen. Cuando el engranaje recto de entrada (8 dientes) da 10 vueltas, la de salida (16 dientes) da ...... vueltas. La velocidad del engranaje de salida (engranaje recto grande) es a) 2 b) 3 c) 4 o d) 8 veces a) mayor b) menor que el engranaje de entrada. El sentido de rotación de la de salida es a) igual b) contario al de entrada. Si el engranaje de entrada tuviera la cuarta parte del tamaño que el de salida, el de salida girará ………. veces más despacio que el de entrada. Ciencia y Tecnología 2° BTO Mecanismos Página 7/21 Área de Educación Tecnológica Cuando el engranaje de entrada (8 dientes) da 10 vueltas, el de salida (8 dientes) da ...... vueltas. La velocidad del engranaje de salida es: b) mayor b) menor c) igual que el engranaje de entrada. El sentido de rotación de la de salida es a) Igual b) contrario al de entrada La función de los engranajes iguales es: f) Aumentar la velocidad g) Reducir la velocidad h) Mantener el sentido de giro i) Cambiar el sentido de giro j) Cambiar el eje de rotación a 90° . Cuando el engranaje de entrada (40 dientes) da 10 vueltas, el intermediario (8 dientes) da........ vueltas y el de salida (40 dientes) da…………vueltas. Si lel engranaje de entrada gira en el sentido de las agujas del reloj, el intermediario gira………………… y el de salida………………………………………. La función del engranaje intermediario es a) Aumentar la velocidad b) Reducir la velocidad c) Mantener el sentido de giro d) Cambiar el sentido de giro e) Cambiar el eje de rotación a 90° Ciencia y Tecnología 2° BTO Mecanismos Página 8/21 Área de Educación Tecnológica Engranajes combinados Armen y analicen el siguiente mecanismo combinado y contesten Marquen sobre el dibujo el engranaje de entrada y el de salida. Indiquen el sentido de giro de cada uno de los 3 ejes. Cuando el engranaje de entrada (8 dientes) da 25 vueltas, los engranajes intermediarios (40 dientes y 8 dientes) dan …………………..vueltas y la de salida (40 dientes) da ……………………..vueltas. Cada par de engranajes reduce la velocidad 5 veces y los 2 pares juntos reducen a) 10 veces b) 25 veces . Movimientos perpendiculares. Engranajes corona Armen y analicen el siguiente mecanismo llamado engranajes corona y contesten. La velocidad del engranaje de salida es: a) mayor b) menor c) igual que el engranaje de entrada. El eje de rotación de la polea de salida es: a) paralelo al de la polea de entrada b) perpendicular (90°) al de la polea de entrada Ciencia y Tecnología 2° BTO La función de los engranajes corona o cónicos es …………………………………. Mecanismos Página 9/21 Área de Educación Tecnológica Un caso particular Analicen la cajita amarilla que contiene un engranaje recto y un tornillo sinfin. Cuando el tornillo da 24 vueltas, el engranaje recto (24 dientes) dará ........ vueltas. Esta transmisión permite a) aumentar b) mantener c) reducir la velocidad. El eje de rotación de la polea de salida es: a) paralelo al de la polea de entrada b) perpendicular (90°) al de la polea de entrada ¿Se puede colocar la manija (entrada) en el engranaje recto? A) Sí b) NO Por lo tanto a) Es reversible b) No es reversible Un alumno debe mover el sinfín y el otro debe tratar de detenerlo desde el engranaje recto. ¿Quién hace más fuerza? A) el alumno que mueve el recto b) el alumno que mueve el sinfín c) Ninguno. Por lo tanto, estos engranajes: a) aumentan la fuerza b) mantienen la fuerza c) reducen la fuerza . La función de estos engranajes es: Aumentar la velocidad Aumentar la fuerza Cambiar la dirección del eje a 90° Reducir la velocidad Reducir la fuerza Mantener los ejes paralelos Es irreversible Es reversible Ciencia y Tecnología 2° BTO Mecanismos Página 10/21 Área de Educación Tecnológica Tabla final En un archivo de Word , confeccionen la siguiente tabla y completen , resumiendo lo trabajado hasta el momento incluyendo las fotos . Guarda el archivo en el disco Z y entrega tu tp donde te indique tu docente Mecanismo Dibujo/ foto Sentido Plano o eje de giro de rotación Invierte Paralelo Velocidad Fuerza/ Esfuerzo Par de engranajes rectos. Entrada igual a salida Par de engranajes rectos. Entrada mayor a salida Aumenta Reduce Par de engranajes rectos. Entrada menor a salida Par de poleas con correa Entrada igual a salida Par de poleas con correa Entrada mayor a salida No cambia Par de poleas con correa Entrada menor a salida Par de poleas con correa Entrada igual a salida Correa cruzada Par de poleas con correa Entrada menor a salida Ejes perpendiculares Par de engranajes coronas o cónicos iguales ______ Mecanismo sinfín-recto Ciencia y Tecnología 2° BTO Mecanismos Página 11/21 Área de Educación Tecnológica Actividad integradora 1. Construyan la calesita siguiendo la tarjeta de armado hasta el paso 12. 1 3 2 Escriban el nombre del mecanismo y su función en esta calesita. 1 Nombre: ……………………función: …………………………………. 2 Nombre: …………………… función: ………………………………… 3 Nombre: …………………… función: ………………………………… Continúen construyendo la calesita hasta el paso 15. Hagan una lista de los mecanismos que se incorporan indicando la función de cada uno. Para ayudarte podes consultar el link de la calesita en el campus …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… Ciencia y Tecnología 2° BTO Mecanismos Página 12/21 Área de Educación Tecnológica Otras transmisiones Engranaje Recto Cremallera Observen las animaciones del campus o busquen en Internet acerca de este mecanismo e indiquen: a) ¿Para qué sirven? (función): ……………………………………………….. b) Den ejemplos de uso o aplicación: ………………………………………… Biela – Manivela Observen las animaciones del campus o busquen en Internet acerca de este mecanismo e indiquen: a) ¿Para qué sirven? (función): ……………………………………………….. b) Den ejemplos de uso o aplicación: ………………………………………… Leva Observen las animaciones del campus o busquen en Internet acerca de ese mecanismo e indiquen: a) ¿Para qué sirven? (función): ……………………………………………….. b) Den ejemplos de uso o aplicación: ………………………………………… Ciencia y Tecnología 2° BTO Mecanismos Página 13/21 Área de Educación Tecnológica Ejercicios Resolver las siguientes situaciones Tengo 2 ejes paralelos, separados a una distancia considerable, uno conectado al motor y otro a una barrera y necesito reducir la velocidad del motor (para que la barrera gire más despacio) ¿Qué transmisión colocarías? Dibujen la transmisión sobre la imagen. Motor Barrera Tengo 2 ejes paralelos, separados a una distancia pequeña, uno conectado al motor y otro a una barrera y necesito reducir la fuerza del motor ¿Qué transmisión colocarías? Decidí cuál de las siguientes transmisiones mecánicas es la correcta y dibujala sobre la imagen. Motor Ciencia y Tecnología 2° BTO Barrera Mecanismos Página 14/21 Área de Educación Tecnológica Sacando conclusiones: En un archivo de Word (guardalo en tu disco Z), respondé las siguientes preguntas. Luego subí tu trabajo donde te indique tu docente 1. ¿Cuándo usarías engranajes rectos? Dar ejemplos 2. ¿Qué diferencias observás entre las poleas y los engranajes con cadena? Armá una tabla comparativa 3. ¿Para que casos se debe utiliza usar la transmisión de engranaje recto – sin fin? Dar ejemplos 4. ¿Por qué en una bicicleta se usan los engranajes con cadena? ¿Qué pasaría si se usaran poleas? 5. ¿Qué tipo de transmisión propondrías para un montacargas? ¿Por qué? 6. ¿Para qué sirve la caja de cambios en un auto? ¿Y en una bicicleta? 7. Elaborá una tabla de síntesis de todos los mecanismos vistos. Nombre Ciencia y Tecnología 2° BTO Dibujo Ejes Mecanismos Relación de transmisión Características Página 15/21 Área de Educación Tecnológica Ejercitación para calcular 1. Una batidora posee un motor que gira a 600 RPM. Sabiendo que el engranaje solidario al eje del motor posee 50 dientes se solicita: A: calcular la velocidad del torno sabiendo que el número de dientes del engranaje de salida es igual a 10. B: ¿El sistema amplifica Fuerza o Velocidad? 2. Sabiendo que una caja de engranajes reduce la velocidad 4 veces A: calcular la W de salida si la manivela gira a 600 RPM. B: ¿Cuántos dientes tendrá el engranaje de salida si el de entrada tiene 12 dientes. 3. Una cortadora de césped posee una cuchilla que gira a 500 RPM. Sabiendo que el engranaje solidario al eje del motor posee 60 dientes se solicita: A: calcular la velocidad del motor, sabiendo que el engranaje solidario a la cuchilla posee 10 dientes. B:¿El sistema amplifica Fuerza o Velocidad? 4. Sabiendo una caja de engranajes reduce la velocidad 5 veces A: calcular la W de salida si la manivela (entrada) gira a 600 RPM. B:¿Cuántos dientes tendrá el engranaje de salida si el de entrada tiene 8 dientes? Situaciones problemáticas 1- El centrifugado se utiliza para extraer el agua de la ropa. ¿La relación de transmisión presentada, logra ese objetivo? Justifica Aumenta la fuerza del motor para poder sacar el agua, porque combina la polea chica (motor) con la grande en la salida (canasto de la ropa) 2- ¿Cuál de los dos sistemas presentados tendría que colocar en una máquina para que avance velozmente? Justifica tu respuesta. a) Ciencia y Tecnología 2° BTO Mecanismos Página 16/21 Área de Educación Tecnológica b) 3- Determina la velocidad de la polea D. A A Z = 40 dientes V = 230 rpm B B Z = 16 dientes V = C C 10 milímetros V= D 25 milímetros V= D 4- Determina el diámetro de la polea numero 2 1 30 milímetros V = 230 rpm 2 V = 460 rpm 1 2 5- ¿Cuál será el valor de las revoluciones de la rueda dentada numero 3? 1 Z = 40 dientes V = 230 rpm 2 Z = 8 dientes V= 3 Z = 40 dientes V = 1 2 3 6- Analiza el siguiente mecanismo y completa la tabla: Polea 4 Polea 2 Polea 1 Ciencia y Tecnología 2° BTO Polea 3 Mecanismos Página 17/21 Área de Educación Tecnológica Cuando giras la manivela en el sentido de las agujas del reloj. Polea 1 Polea 2 Polea 3 Polea 4 Gira en el sentido... Su velocidad que la de es... manivela la que la de la polea que la de la polea que la de la polea 1 2 3 7-Para cada uno de los juegos de poleas, determina: Si doy 10 vueltas sobre la manija (eje conductor), cual será la salida en el eje de la maquina (eje conducido). ф37 Ф20 Ф20 Ф5 Ф11 Ф5 10 vueltas Vueltas (rpm) Velocidad Polea Polea Sentido Plano de giro de rotación Función conductora conducida V1 V2 10 10 igual igual Transmite velocidad V3 Ciencia y Tecnología 2° BTO Mecanismos Página 18/21 Área de Educación Tecnológica 8-De los cambios que posee la bicicleta, coloco la cadena en las siguientes ruedas Z1 = 127 z2 = 60 ¿Qué velocidad obtendré en la rueda si pedaleo a 25 rpm? El sentido de giro de salida como es con relación al de entrada. 9- Completar el texto de las siguientes situaciones Juan maneja un torno de alfarero a motor, con el cual elabora vasijas de arcilla. 1. Señalar sobre la imagen conductora. la polea impulsora o 2. Si el eje del motor gira en sentido horario, indicar con flechas el sentido de giro del “plato”. 3. Clarisa necesita que el plato gire tres veces más despacio que el motor. Dibujá la nueva combinación de poleas, indicando cuál es la conductora. Ciencia y Tecnología 2° BTO Mecanismos Página 19/21 Área de Educación Tecnológica La máquina de contiene un par de poleas para transmitir el movimiento del motor. La polea seguidora o conducida tiene un diámetro 10 veces mayor que la del motor. Dibujar una nueva combinación de poleas que permita que la máquina pueda coser 2 veces más despacio que antes. 1. ¿Cuál es la función que cumplen las poleas en el taladro ? En al imagen se muestra el interior de la batidora 1. Señalar el motor en el dibujo. 2. Indicar qué nombre recibe el elemento que está directamente acoplado al eje del motor 3. Si el eje del motor gira en sentido horario. Indicar sobre el dibujo el sentido de giro de las dos ruedas dentadas. 4. ¿Qué tipo de transmisión y transformación de movimiento realiza este mecanismo? Ciencia y Tecnología 2° BTO Mecanismos Página 20/21 Área de Educación Tecnológica El taladro tiene varios mecanismos que permiten hacer girar la mecha a partir de la manivela. Uno de ellos está cubierto. Dibujar el mecanismo faltante en el recuadro vacío. ¿Qué tipo de transmisión y transformación de movimiento realiza este mecanismo? manivela La rueda dentada de la manivela es 5 veces más grande que la rueda pequeña. Si el mecanismo faltante es un par de ruedas dentadas perpendiculares.¿De qué tamaño deberá ser cada una de estas ruedas para que la mecha gire 10 veces más rápido que la manivela? mecha El caballo es utilizado para elevar agua de un pozo mediante un ingenioso mecanismo. Escribir un texto que describa como funciona el sistema. Si la rueda dentada grande tiene 80 dientes y la pequeña 20, cuántas vueltas tiene que dar el caballo para que el balde superior dé una vuelta completa. 4 Ciencia y Tecnología 2° BTO Mecanismos Página 21/21