1. El Dibujante
Introducción
En este proyecto de ingeniería los estudiantes construirán su propio robot, el
dibujante, el cual es un robot que tiene la habilidad de escribir sobre una hoja de
papel por sí solo, esto se debe al movimiento que este desarrolla al alterar la
mecánica del ventilador. Los estudiantes aprenderán todos los conceptos
involucrados previamente a la construcción del robot.
Tiempo estimado: 90 min – 2 Sesiones
Grupo de trabajo: 3 Personas
Objetivos de aprendizaje:
Conocer el proceso de transformación de energía química a eléctrica
y eléctrica a cinética.
Aprender a ensamblar un robot dibujante.
Conceptos Clave:
1. Energía:
Definición: El concepto de energía está relacionado con la capacidad de
generar movimiento o lograr la transformación de algo, en física clásica se
define como una magnitud abstracta ligada al estado dinámico y cerrado de
un sistema que permanece constante.
Existen distintos tipos de energía
como térmica, cinética, química,
eléctrica, etc.
2. 2. Baterías:
Definición: Son fuentes de energía química capaces de crear una carga
eléctrica. Esto es se logra utilizando una reacción química y tiene la ventaja
de ser sencillo, pequeño y portátil.
3. Ventilador:
Definición: Es un elemento que es capaz de transformar la energía
eléctrica en cinética, produciendo corrientes de aire con el fin de hacer
circular y renovar el aire en un espacio.
Descripción teórica (Sesión 1):
La Energía se encuentra en constante transformación, pasando de unas formas a
otras. La energía siempre pasa de formas más útiles a formas menos útiles. Por
ejemplo, en un volcán la energía interna de las rocas fundidas puede
transformarse en energía térmica produciendo gran cantidad de calor; las piedras
lanzadas al aire y la lava en movimiento poseen energía mecánica; se produce la
combustión de muchos materiales, liberando energía química; etc.
PRINCIPIO CONSERVACION DE LA ENERGIA
Sabías que hoy en día existen
ventiladores con aspas, funcionan bajo
otro principio.
Su análogo a un sistema hídrico es
una bomba de agua
3. El Principio de conservación de la energía indica que la energía no se crea ni se
destruye; sólo se transforma de unas formas en otras. En estas transformaciones,
la energía total permanece constante; es decir, la energía total es la misma antes
y después de cada transformación.
En el caso de la energía mecánica se puede concluir que, en ausencia de
rozamientos y sin intervención de ningún trabajo externo, la suma de las energías
cinética y potencial permanece constante. Este fenómeno se conoce con el
nombre de Principio de conservación de la energía mecánica.
DEGRADACION DE LA ENERGIA
Unas formas de energía pueden transformarse en otras. En estas
transformaciones la energía se degrada, pierde calidad. En toda transformación,
parte de la energía se convierte en calor o energía calorífica.
Cualquier tipo de energía puede transformarse íntegramente en calor; pero, éste
no puede transformarse íntegramente en otro tipo de energía. Se dice, entonces,
que el calor es una forma degradada de energía. Son ejemplos:
La energía eléctrica, al pasar por una resistencia.
La energía química, en la combustión de algunas sustancias.
La energía mecánica, por choque o rozamiento.
Se define, por tanto, el Rendimiento como la relación (en % por ciento) entre la
energía útil obtenida y la energía aportada en una transformación.
TRABAJO
Instintivamente, por trabajo, entendemos todo tipo de actividad o esfuerzo
humano. ¿Nos conformamos con tal idea? En absoluto, dentro del campo de la
Física, no nos vale el concepto así concebido.
4. El mecánico, e electricista, el proyectista etc., tienen un sentido más concreto de la
palabra «trabajo»; les representa algo más. Saben que, para que exista trabajo, se
necesita la acción de una fuerza y, al mismo tiempo, que esta provoque un
desplazamiento del cuerpo, o de los componentes del mismo, sobre el cual actúa.
Ejemplo: - En un circuito eléctrico se puede disponer de una fuerza
electromotriz pero, si el interruptor está abierto, no existe desplazamiento
de electrones, lo que motiva que no se produzca un trabajo en cualquiera
de los receptores acoplados.
Nos explicamos en los términos siguientes, TRABAJO ES EL PRODUCTO DEL
VALOR DE UNA FUERZA, APLICADA SOBRE UN CUERPO, POR EL VALOR
DEL ESPACIO RECORRIDO POR DICHO CUERPO. Y solamente se produce
trabajo cuando se cumple la condición de desplazamiento.
También podernos decir que, se origina trabajo, siempre que una fuerza desplaza
su punto de aplicación; o que, trabajo, es el efecto conseguido al ser trasladado un
cuerpo por la acción de una fuerza ejercida sobre el mismo.
Recordemos al científico escribiendo y moviendo el útil de escritura por la acción
de la fuerza que, sobre dicho útil, ejerce su mano. Ese sería su trabajo puramente
físico.
Inicialmente, el trabajo se obtiene como consecuencia de la presencia de una
fuerza, y ésta, a su vez, proviene de la energía. Además, no olvidemos una de las
definiciones de la energía... «Es la capacidad que posee la materia para poder
producir... TRABAJO».
6. 4. Cauchos (5 o más)
5. (4) Cuatro marcadores de colores
6. Switch
7. 7. Cinta aislante
Normas de seguridad:
1. No tocar las aspas del ventilador cuando esté en movimiento.
8. Desarrollo del proyecto (Sesión 2):
1. Toma el ventilador y quítale tres aspas consecutivas:
2. Pela las puntas de los cables que salen del ventilador y del conector para la
pila. Une los cables rojos así:
3. Conecta el cable negro del ventilador con el pin del medio del switch, luego
conecta el cable negro del conector para la pila a cualquiera de los pines
sobrantes del switch (cubre las conexiones con la cinta aislante):
9. 4. Ubica un caucho en la mitad del ventilador para amarrar la pila ahí. La pila
debe ir puesta del lado donde no hay contacto con la parte que gira del
ventilador:
5. Ingresa un caucho por cada uno de los orificios en las esquinas del
ventilador:
6. Amarra un marcador a cada caucho de manera que la punta del marcador
esté hacia el lado contario de donde está la pila:
10. 7. Quita las tapas de los marcadores y ponlo sobre una hoja de papel con las
puntas de los marcadores contra la hoja:
8. Ahora enciende el switch y mira como dibuja en la hoja de papel.
Evaluación:
Haz un cuadro comparativo donde describas y menciones un ejemplo de
los tipos de energía, menciona al menos cinco de ellos.
¿Cuál crees que es la razón por la cual el robot se mueve?, discútelo con
tus profesores.
Referencias
La energía y sus transformaciones
http://energia-energy.blogspot.com/
Discovery en la escuela elementos de física - energía y trabajo
http://www.youtube.com/watch?v=w2xw3a0cdhE
