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Conoce las poleas con Máquinas simples y motorizadas|#LessonPlans

Trabaja las STEM con Máquinas simples y motorizadas. Esta solución educativa LEGO Education permite a los estudiantes de ciclo superior de primaria y ciclo inicial de ESO descubrir cómo funciona el mundo real. El alumnado consigue comprender los principios mecánicos y estructurales incorporados en las máquinas cotidianas. Al construir, diseñar y probar soluciones, los estudiantes trabajan como jóvenes científicos e ingenieros, mientras perfeccionan la tecnología de diseño, la ciencia y las habilidades matemáticas.

Os proponemos la siguiente actividad para explorar los conceptos científicos de fuerzas y estructuras, poleas, máquinas de control y ventajas mecánicas.

Con esta actividad se trabaja: STEM, ingeniería y tecnología

Cursos: 6º Primaria – 2º ESO

Duración de la actividad: 45 – 90min.

Dificultad: intermedia

OBJETIVOS DE LA ACTIVIDAD

El alumnado explorará los conceptos de:

Ciencia

  • Experimentar y medir el efecto de la fuerza sobre un objeto
  • Fuerzas y estructuras
  • Investigación científica
  • Máquinas simples – Poleas

Tecnología

  • Montaje de componentes
  • Construcción de máquinas simples
  • Mecanismos de control – motores
  • Ventaja mecánica

Ingeniería

  • Describir y explicar partes de una estructura y los efectos de las cargas
  • Diseño de ingeniería
  • Prueba y evaluación antes de hacer mejoras

Matemáticas

  • Determinar el porcentaje de error
  • Seleccionar y aplicar técnicas y herramientas para medir con precisión la longitud con los niveles apropiados de precisión
  • Comprender el sistema métrico de medición

MATERIAL NECESARIO

MATERIAL ADICIONAL

VOCABULARIO

Polea de fricción fija, carga, ventaja mecánica, polea móvil y deslizamiento

HOJA DE TRABAJO DEL ESTUDIANTE

PASO A PASO

  1. CONECTAR

Las grúas son ampliamente utilizadas para levantar objetos pesados ​​y moverlos a diferentes posiciones y alturas. Son utilizadas en muelles para cargar y descargar barcos; en la industria de la construcción para mover materiales de construcción; en fábricas para mover bienes y maquinaria. Hay diferentes tipos de grúas. Algunas están fijadas al suelo y otras pueden moverse. El objetivo de la actividad es construir un modelo de torre grúa e investigar cómo su función se ve influenciada por cambios en el sistema de poleas.

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  1. CONSTRUIR (20-25 MIN)

Construir la torre grúa y cargarla. Las instrucciones de construcción están en los libros 16A y 16B hasta la página 28, paso 38.

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Colocar la torre grúa sobre la tapa encima de la caja de almacenamiento azul LEGO®.

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Encender el motor empujando el interruptor de la caja de la batería hacia adelante, dejar que la cuerda se desenrolle y luego dejar que el motor la vuelva a enrollar. Debéis aseguraros de que todas las ruedas de la polea giran libremente.

VER INSTRUCCIONES DE CONSTRUCCIÓN

  1. OBSERVAR (20-25 min)

¿Por qué las grúas usan poleas?

Las grúas utilizan sistemas de poleas porque pueden moverse y tirar con menos esfuerzo de lo que se necesita en un levantamiento directo. Primero, el alumnado debe observar la ventaja mecánica y pronosticar con qué velocidad la configuración de la polea A levantará la carga. Acto seguido, deben registrar la ventaja mecánica y sus predicciones en la hoja de trabajo.

Después, deben probar su predicción y registrar sus hallazgos en la hoja de trabajo.

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PISTA: El profesor puede dar al alumnado pistas como las siguientes para guiarles durante la actividad:

  • Para medir con precisión la fuerza, utilizar un medidor de fuerza.
  • La cuerda de LEGO® mide 2 metros de largo.

A continuación, seguir el mismo procedimiento para las configuraciones de polea B y C.

  1. La configuración de la polea A (página 28, paso 38) presenta una ventaja mecánica de 1.
  2. Funciona con una velocidad de aproximadamente 0.1 m / seg.
  1. La configuración de la polea B (página 29, paso 39) presenta una ventaja mecánica de 2.
  2. Funciona con una velocidad de aproximadamente 0.05 m / seg.
  1. La configuración de la polea C (página 30, paso 40) presenta una ventaja mecánica de 3.
  2. Funciona con una velocidad de aproximadamente 0,03 m / seg.

PISTA: Pueden encontrar todas las fórmulas que necesitan para realizar esta actividad en la sección de modelos principales.

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Explicación de los resultados

  • La configuración de la polea A es rápida pero no presenta ventajas en términos de fuerza necesaria.
  • La configuración de la polea B es más lenta, pero tiene una ventaja mecánica de 2, lo que significa que solo se requiere la mitad del esfuerzo para levantar la carga. Esto también significa que podrá levantar el doble de la carga con el mismo esfuerzo.
  • La configuración de la polea C es más lenta que las configuraciones A y B de ambas poleas, pero tiene una ventaja mecánica de 3, lo que significa que solo requiere un tercio delconfiguración de la polea de esfuerzo A necesaria para levantar la carga. Esto también significa que podrá levantar tres veces la carga con el mismo esfuerzo.

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PARA AMPLIAR

¿Necesitáis rediseñar la construcción?

Las torres grúa a menudo se construyen para realizar tareas muy específicas.

En este punto de la actividad, el profesor debe retar al alumnado a rediseñar el modelo para conseguir la mejor torre grúa de toda la clase. Para guiar al alumnado, el profesor puede hacer algunas preguntas al grupo en función del área que quieran investigar.

Luego, deben diseñar una prueba que los ayude a explorar cómo funciona y las posibles mejoras adicionales que podrían hacer a su nueva torre grúa. Es importante ir recordando al alumnado durante toda la sesión que deben registrar  todos los resultados de sus pruebas en la hoja de trabajo.

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Cuando los alumnos hayan elegido un área de interés el profesor puede hacerles las siguientes preguntas:

a) Explicar claramente la parte relevante en el modelo original

b) Identificar las características clave de esa parte que la haga funcionar de la manera que lo hace

c) Considerar cuál de estas características clave podría ser cambiada

d) Hacer posibles cambios para ver su efecto

e) Decidir qué cambios logran el efecto deseado

f) Registrar el nuevo diseño y añadir notas para explicar

  • ¿Qué cambios habéis realizado?
  • ¿Por qué los habéis realizado?
  • ¿Qué efectos han producido estos cambios?

Los alumnos pueden registrar sus diseños dibujándolos, o haciendo fotos o videos. Es importante que los grupos puedan trabajar de manera colaborativa para que puedan cuestionarse mutuamente a medida que avanzan en la actividad.

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