Movimiento y diseño

MOVIMIENTO YDISENO

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LIBRO DE PREPARACIÓN DE CLASES

La Academia Chilena de Ciencias autoriza al Ministerio de Educación a editar, imprimir y distribuir gratuitamente este texto en las

escuelas que participan en el proyecto ECBI

CRECIMIENTODE LAS PLANTAS

Educación en Ciencias

basada en la Indagación [ECBI]

CONTENIDO

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Educación en Ciencias basada en la Indagación ��

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MOVIMIENTO Y DISEÑOLibro de preparación de clases

CRECIMIENTODE LAS PLANTAS

Educación en Ciencias

basada en la Indagación [ECBI]

CONTENIDO

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5º Año de Enseñanza Básica

ÍNDICE

Prefacio 7Metas para Movimiento y Diseño 9Introducción 11Lista de Materiales 13Enseñanza de Movimiento y Diseño 15Lección 1Diseño de vehículos: Punto de partida 27Lección 2Usemos dibujos para registrar y construir 37Lección 3Movamos un vehículo: Examinemos las fuerzas 45Lección 4Probemos el movimiento de vehículos que llevan una carga 53Lección 5Diseñemos vehículos que cumplan requisitos de diseño 63Lección 6Evaluemos el diseño de un vehículo: Examinemos la energía de la banda elástica 71Lección 7Probemos los efectos de la energía de la banda elástica 77Lección 8Evaluemos el diseño del vehículo: Examinemos la fricción 83Lección 9Diseñemos y construyamos un vehículo con una vela 91Lección 10Probemos los efectos de la resistencia del aire sobre el movimiento de un vehículo 97Lección 11Construyamos un vehículo impulsado por hélice 105Lección 12Analicemos el movimiento y el diseño de un vehículo impulsado por hélice 111Lección 13Examinemos los costos 117Lección 14Planifiquemos nuestro desafío de diseño final 123Lección 15Perfeccionemos nuestro diseño 135Lección 16Presentemos nuestro desafío de diseño final 139Evaluación post-Unidad 143

7Educación en Ciencias basada en la Indagación [ECBI]

PREFACIO

Desde 1988, el Centro Nacional de Recursos Científicos ha estado desarrollando “Ciencia y Tecnología para Niños” (STC), un innovador programa de Ciencias con actividades experimentales para niños entre primero y sexto año básico. Las 24 uni-dades del programa STC, cuatro para cada año, están diseñadas para proporcionar a todos los alumnos experiencias estimulantes en las Ciencias de la vida, de la tie-rra y físicas, y la tecnología, a la vez que desarrolla simultáneamente sus capacida-des de razonamiento crítico y de resolución de problemas.

Las unidades de STC otorgan la oportunidad para que los niños aprendan concep-tos y habilidades apropiados a su edad y adquieran actitudes y hábitos mentales científicos. En los primeros años, los alumnos comienzan su estudio de las Ciencias observando, midiendo e identificando propiedades. Después pasan por una progre-sión de experiencias hasta culminar, en sexto año básico, con el diseño de experi-mentos controlados.

Secuencia de las Unidades STC

Nivel Vida, Tierra, Ciencias Físicas y Tecnología

1 Organismos Clima Sólidos y líquidos Comparar y medir

2 El ciclo de vida de las mariposas Tierra Cambios Equilibrar y pesar

3 Desarrollo y crecimiento de las Plantas

Piedras y minerales Pruebas químicas Sonido

4 Estudio de los animales Tierra y clima Circuitos eléctricos Movimiento y diseño

5 Micromundos Ecosistemas Química de los alimentos Flotar y hundir

6 Experimentos con plantas Medición del tiempo Imanes y motores La Tecnología del

papel

El ciclo de aprendizaje “Concentrar-explorar-reflexionar-aplicar” que está incorpo-rado a las unidades de STC, está basado en resultados de investigaciones sobre el aprendizaje infantil. Estas conclusiones indican que el conocimiento es activamen-te construido por el sujeto del aprendizaje y que los niños aprenden mejor Ciencias en un ambiente experimental, donde pueden hacer sus propios descubrimientos.

Los pasos del ciclo de aprendizaje son los siguientes:

- Focalizar: explorar y clarificar las ideas que los niños poseen sobre una ma-teria.

- Explorar: capacitar a los niños para que se comprometan en exploraciones directas de objetos, organismos o fenómenos científicos a investigar.

8 Movimiento y Diseño

- Reflexionar: animar a los alumnos a discutir sus observaciones y a ponerse de acuerdo en sus ideas.

- Aplicar: ayudar a los niños a que discutan y apliquen nuevas ideas a situacio-nes diferentes.

Secuencia del Desarrollo de Habilidades de Razonamiento CientíficoHabilidades de razonamiento científico

Niveles

1 2 3 4 5 6

Observar, medir e identificar propiedades • • • • • •Buscar evidenciaReconocer patrones y ciclos

• • • • •

Identificar causas y efectosExtensión de los sentidos

• • •

Diseño y realización de experimentos controlados

•

Mediante el ciclo de aprendizaje en las unidades de STC, los alumnos tienen la opor-tunidad de desarrollar una mejor comprensión de importantes conceptos científi-cos y actitudes positivas hacia la ciencia.Las unidades de STC otorgan a los profesores una variedad de estrategias para eva-luar el aprendizaje de los alumnos.Las unidades de STC también ofrecen oportunidades a los docentes para ligar la en-señanza de las Ciencias con el desarrollo de habilidades en el campo de las matemá-ticas, el lenguaje, artes plásticas y las ciencias sociales. Adicionalmente, promueven el aprendizaje a través de la cooperación, ayudando así a los alumnos a desarrollar la valiosa habilidad de trabajar en equipo.En el amplio proceso de investigación y desarrollo empleado en todas las unidades de STC, científicos y educadores, incluyendo a experimentados profesores de edu-cación básica, actúan como consultores de profesores-diseñadores, que investigan, experimentan en el aula y redactan las unidades. El proceso comienza con el estu-dio realizado por el diseñador del contenido de la unidad y sus presupuestas peda-gógicas. Luego, antes de componer la unidad, el diseñador realiza una “enseñan-za de prueba” en escuelas públicas del área metropolitana de Washington D.C. Una vez que un módulo está redactado, el NSRC evalúa su efectividad con respecto a los alumnos, realizando estudios de campo en escuelas públicas a nivel nacional, étni-camente diversas, urbanas, rurales y sub-urbanas. En esta etapa, las secciones de evaluación de cada unidad son, a su vez, evaluadas por el Programa “Grupo de Eva-luación e Investigación” del Lesley College, en Cambridge, Massachussets.Las ediciones finales de las unidades de estudio reflejan la incorporación de las res-puestas de alumnos y profesores en los estudios de campo y los comentarios en tor-no a su precisión y equilibrio de los destacados científicos y educadores de Ciencias que forman parte del Consejo Asesor de STC.


METAS PARA MOVIMIENTO Y DISEÑO

Esta Unidad brinda una oportunidad para que los alumnos exploren la física del movimiento y apliquen esos conceptos al diseño tecnológico. Desde su experien-cia, los estudiantes son introducidos a los siguientes conceptos, habilidades y acti-tudes:

Conceptos- Una fuerza es cualquier presión o atracción sobre un objeto. Se necesita de una

fuerza desequilibrada para mover a un objeto inmóvil, para detener a un obje-to móvil o cambiar la trayectoria de un objeto móvil.

- Una fuerza puede cambiar la velocidad de un objeto. Fuerzas mayores pueden cambiar la velocidad de un objeto más rápidamente que fuerzas más peque-ñas.

- La fricción es la fuerza que se produce cuando dos superficies rozan una con-tra otra. La fricción se opone al movimiento.

- Si la misma fuerza es aplicada a un vehículo liviano y a uno pesado, la veloci-dad del vehículo liviano variará más que la del vehículo pesado.

- Se puede depositar energía en una banda elástica y liberarla para hacer girar un eje o una hélice para que un vehículo se mueva.

- Una hélice que gira ejerce una fuerza que empuja el aire hacia atrás y mueve un vehículo hacia adelante.

- La fricción debe ser tomada en consideración cuando se diseña un vehículo.- La resistencia del aire es una fuerza que puede aminorar la velocidad de un ve-

hículo en movimiento.- Los requerimientos de diseño especifican cuál debe ser el rendimiento de un

vehículo u otro producto.- El costo es un factor importante en el diseño de un producto.- Los ingenieros desarrollan, modifican y mejoran diseños para que cumplan

requerimientos específicos.

Habilidades - Diseñar, construir, probar y modificar vehículos que cumplan requerimientos

de diseño.- Construir vehículos a partir de dibujos con vistas de dos o tres ángulos.- Registrar el diseño de vehículos con dibujos.- Observar cómo se mueve un objeto y describir su movimiento y cambios en éste.- Medir el tiempo de desplazamiento de un vehículo en una distancia dada.- Recopilar y registrar datos y analizarlos para determinar valores representativos.- Predecir el efecto de la aplicación de una fuerza sobre cómo se mueve el vehículo.- Registrar y comparar las distancias a que se desplaza un vehículo bajo diferen-

tes condiciones.- Diseñar un vehículo impulsado por energía acumulada.- Resolver problemas de diseño usando datos previamente recopilados.- Comunicar los resultados de una investigación por medio de Hojas de Regis-

tro, observaciones escritas, dibujos y la discusión en clase.


Actitudes- Reconocer el papel que juega el diseño tecnológico en la resolución de pro-

blemas cotidianos.- Apreciar cómo la ciencia puede ser usada para resolver problemas prácticos.- Reconocer la importancia de ensayos reiterados para obtener resultados de

prueba válidos. - Valorar la aplicación de resultados de prueba para investigaciones futuras.


INTRODUCCIÓN

Un lactante empuja un auto de juguete por el piso. Un niño lucha por tirar un carro cargado de leña. Una niña advierte cómo la rueda de su bicicleta fricciona contra los tapabarros, dificultando su desplazamiento. Desde muy pequeños, los niños expe-rimentan los principios del movimiento al jugar con juguetes con ruedas o al usar vehículos para su recreación.Los niños son diseñadores y constructores naturales. Juegan con cualesquier mate-rial que tengan a mano y experimentan libremente para probar sus ideas. Niños que cuentan piezas para armar, aprenden a manipular sus partes, a realizar cambios en los objetos que han construido o a añadirles interesantes características.Movimiento y diseño combina ambos intereses de los niños. Les permite analizar el movimiento de los vehículos que han construido, investigar cómo las fuerzas afec-tan su movimiento y diseñar vehículos impulsados por energía almacenada.La Lección 1 está diseñada para revelar a los alumnos qué es lo que ya saben sobre movimiento y diseño y qué preguntas les surgen al respecto.Luego de familiarizarse con un set de piezas para armar, los niños diseñan y cons-truyen un vehículo simple. En La Lección 2, los alumnos confeccionan un dibu-jo para registrar el vehículo que diseñaron y construyeron en la Lección 1 y proce-den a construir un vehículo a partir de un esquema técnico estándar. El trabajo de los alumnos en estas dos lecciones sirve como evaluación pre-Unidad, análoga a la evaluación que se realiza al final de la Unidad.En la Lección 3, los alumnos usan el vehículo estándar armado en la lección ante-rior para investigar cómo se mueve un vehículo cuando varias fuerzas actúan so-bre él. Los alumnos crean un sistema de peso descendente para tirar el vehículo. Al observar cómo el vehículo se mueve tirado por una cuerda, pueden investigar cómo una fuerza puede modificar el movimiento de un vehículo. En la Lección 4, los alumnos modificarán el vehículo de modo que pueda transportar una carga e in-vestigarán cómo distintos tipos de carga afectan la manera en que el vehículo res-ponde a una fuerza. Estas dos lecciones son la preparación para el desafío o desafío de diseño de la Lección 5. Ésta incluye una evaluación incorporada, en que los estu-diantes deben construir un vehículo que se mueva una distancia y tiempo especi-ficados. Los alumnos presentan sus resultados al curso y comentan las estrategias que usaron para cumplir con el desafío.En las lecciones 6 a 12, los alumnos investigan vehículos autopropulsados. En la Lección 6 deberán mover su vehículo estándar gracias a la energía almacenada en una banda elástica. Los alumnos pueden investigar libremente qué ocurre cuan-do adhieren la banda elástica al vehículo de diversas maneras. En la Lección 7, los alumnos realizan una investigación controlada en que determinan cómo la canti-dad de veces en que se enrolla la banda elástica en torno al eje, afecta la distancia que se mueve el vehículo. De esta actividad surge el concepto de energía acumula-da y ayuda a comprender que mientras mayor sea la energía almacenada en la ban-da elástica mayor será el cambio en el movimiento del vehículo. En la Lección 8, los alumnos evalúan el diseño de vehículos impulsados por ejes, centrándose específicamente en la fricción y en características de diseño que pue-den favorecer o disminuir el movimiento del vehículo. Al intercambiar sobre qué partes del vehículo friccionan unas con otras, los estudiantes aprenderán la idea de que la fricción afecta el rendimiento del vehículo y que ese factor debe ser conside-


rado en el diseño. En las lecciones 9 y 10, los alumnos extienden sus conocimientos sobre la fricción: diseñan vehículos con velas y prueban los efectos de la “fricción de aire” o resistencia al aire sobre el movimiento de sus vehículos. En las lecciones 11 y 12, los alumnos aplican lo que han aprendido sobre la física del movimiento y el proceso de diseño, al construir y probar un vehículo impulsado por hélice a partir de un dibujo técnico de tres vistas de la lección 11. En la Lección 12, se enfrentan a problemas de diseño más desafiantes: modifican características de diseño independientes de los vehículos y determinan los efectos de cada modifica-ción de diseño sobre el movimiento del vehículo.La Lección 13 introduce otro requerimiento de diseño, el costo. A partir del valor de las distintas piezas para armar, los estudiantes establecen el costo total de sus vehí-culos impulsados por hélice y los rediseñan para reducir ese costo. Tras rediseñar-los, los vuelven a probar, para asegurarse que aún se mueven y realizar otras modi-ficaciones, si es necesario. Después de haber hecho la reducción de costos, calcu-lan el costo total de sus vehículos. En las lecciones 14 a 16, que constituyen una se-gunda evaluación incorporada, los alumnos pueden aplicar lo que han aprendido en la Unidad en un desafío de diseño final. En la Lección 14, los alumnos trabajan en equipos de seis personas y eligen uno entre varios desafíos de diseño. En una se-sión de planificación, se deciden por un diseño, un sistema para moverlo, un costo y un método de pruebas. Luego, confeccionan un dibujo del vehículo proyectado. En la Lección 15, cada equipo construye, prueba, perfecciona y vuelve a probar su ve-hículo, asegurando que el proyecto se mantenga dentro del presupuesto fijado. Los grupos presentan sus soluciones de diseño finales en la Lección 16 y concluyen con una actividad de escritura reflexiva. A continuación sigue una evaluación post-Uni-dad, análoga a la de la Lección 1. Las evaluaciones adicionales aportan más pregun-tas y desafíos para evaluar el progreso de los alumnos, incluyendo el examen de ve-hículos reales y la elaboración de portafolios en que los alumnos organizan y exhi-ben una selección del trabajo realizado durante la Unidad. Esta Unidad es enriquecedora para los alumnos. Al igual que ingenieros, los alum-nos prueban sus diseños de vehículos y los evalúan y perfeccionan repetidas veces, hasta que los diseños cumplan con las especificaciones. Como curso, los alumnos comparten la creatividad en la resolución de problemas, ideas para pruebas y la pre-sentación de los resultados. Finalmente, reflexionan sobre su aprendizaje en la Uni-dad y comprenden cómo pueden aplicar estos conceptos y habilidades de resolu-ción de problemas en sus vidas cotidianas.


LISTA DE MATERIALES

1 Guía de Preparación de Clases Movimiento y Diseño Libros de Actividades del Estudiante Movimiento y Diseño1 conjunto de piezas para armar11 cubetas o baldes con tapa10 cintas de medición, 100 cm.10 Sets de lápices de colores300 hojas de papel cuadriculado (10 Mm.), tamaño carta1 plumón permanente de punta fina10 plantillas circulares1 carrete de cordel delgado1 caja de clips extra-grandes30 golillas metálicas grandes220 golillas metálicas chicas10 vasos plásticos, 30 mL10 sujetalibros, 13 x 12 x 13 cm., de aproximadamente 140 g10 cronómetros20 bloques de madera, 5 x 8 x 9 cm.60 puntos auto-adherentes, diámetro 2 cm., color rojo60 puntos auto-adherentes, diámetro 2 cm., color azul60 puntos auto-adherentes, diámetro 2 cm., color verde100 bandas elásticas pequeñas, Nº 1640 bandas elásticas grandes, Nº 64 papel de máquina registradora, al menos 80 m10 pedazos de cartulina, tamaño carta25 remaches11 hélices de dos aspas, 18 cm. de envergadura11 ganchos con rosca, diámetro 0,3 cm.30 lápices grafito con goma de borrar plumones de color600 hojas sueltas de papel interlineado, tamaño carta Cuadernos de Ciencias papel Kraft10 reglas métricas2 rollos de cinta adhesiva papel de notas adhesivo10 tijeras2 perforadoras de papel (opcional)10 calculadoras (opcional) libros (como base de una pista elevada) libros y manuales técnicos de vehículos de carga10 láminas de madera terciada o trozos de cartón grueso, 28 x 122 x 0, 6 cm. gafas protectoras


ENSEÑANZA DE MOVIMIENTO Y DISEÑO

La siguiente información sobre la estructura de la Unidad, estrategias de enseñan-za, materiales y evaluación, le ayudará a guiar a los estudiantes para que saquen el máximo provecho de sus experiencias prácticas en la Unidad.

Estructura de la Unidad Organización de las lecciones en la Guía de Preparación de ClasesCada lección de la Guía de Preparación de Clases de Diseño y Movimiento contiene una breve introducción, los objetivos de la lección, información de contexto, una lista de materiales, instrucciones para la preparación, procedimientos paso a paso y útiles consejos de gestión. Muchas de las lecciones además incluyen pautas de eva-luación recomendadas. Frecuentemente indican oportunidades para la integración curricular de los temas tratados:

CienciasMatemáticasLenguajeCiencias SocialesArtes Plásticas

Todas las Hojas de Registro, Plantillas, Instrucciones para los Alumnos y Seleccio-nes de Lectura incluidas en esta Guía pueden ser copiadas y usadas en conjunción con la enseñanza de la Unidad.

Libro de Actividades del EstudianteEsta Guía va acompañada del Libro de Actividades del Estudiante de Diseño y Mo-vimiento. Dirigido específicamente a los alumnos y alumnas, el libro contiene ins-trucciones sencillas e ilustraciones que permiten conducir las actividades de los es-tudiantes a lo largo de la Unidad. El Libro de Actividades del Estudiante ayudará a los alumnos a seguir las indicaciones del profesor en cada Unidad. Igualmente guiará a los estudiantes que no hayan asistido a una lección o a los que no compren-den inmediatamente ciertas actividades o conceptos. Junto con preparar las leccio-nes sobre la base de la Guía de Preparación de Clases, es conveniente examinar la lección correspondiente en el Libro de Actividades del Estudiante.

Las lecciones en el Libro de Actividades del Estudiante están divididas en las si-guientes secciones, paralelas a las de la Guía:

Piensa y pregúntateRealiza un esbozo general de las ideas y actividades de la lección, descritas en la sec-ción Introducción y Objetivos de la Guía del profesor.

MaterialesUna lista de los materiales que deberá usar el estudiante y sus compañeros y com-pañeras de equipo.


Averigua por ti mismoCorresponde a las secciones Procedimiento y Actividades Finales de la Guía de Pre-paración de Clases. Repasa de manera breve y simple los pasos de las actividades de la lección.

Ideas para explorarFrecuentemente se refiere a la sección Extensiones de la Guía de Preparación de Clases; propone ideas o actividades adicionales.

Estrategias de Enseñanza Discusiones en claseLas discusiones guiadas por el docente son muy importantes para el aprendizaje de los niños. La manera en que se formulan las preguntas, así como el tiempo per-mitido para las respuestas, contribuyen notablemente a la calidad de la discusión. Cuando usted haga preguntas, piense qué es lo que quiere conseguir en la discu-sión. Por ejemplo, las preguntas abiertas, para las cuales no hay una respuesta úni-ca, animarán a los estudiantes a dar respuestas muy creativas. Otro tipo de pregun-tas puede ser usado para animarlos a descubrir relaciones específicas y contrastes o ayudarlos a resumir y elaborar conclusiones. Es una buena estrategia combinar es-tas preguntas. También es buena práctica dar a los estudiantes “tiempo de espera” para responder; ese tiempo permitirá una participación más amplia y respuestas mejor pensadas. Es recomendable que Ud. haga un seguimiento de las respuestas y busque crear situaciones adicionales que motiven a los alumnos a formular hipóte-sis, realizar generalizaciones y explicar cómo llegaron a una conclusión.

Lluvia de ideasUna sesión de lluvia de ideas es un ejercicio desarrollado por todo el grupo, en el cual los estudiantes contribuyen con sus ideas acerca de un problema o un tema en particular. Es un ejercicio muy estimulante y productivo cuando se aborda un tema científico por primera vez. También es una manera útil y eficiente de averiguar lo que los estudiantes saben y piensan acerca del tema. A medida que aprenden las re-glas para la lluvia de ideas y la practiquen, se irán haciendo más participativos. Para comenzar una sesión de lluvia de ideas, defina a los estudiantes los temas acerca de los cuales compartirán sus ideas. Pídales que respeten las siguientes reglas: - Aceptar todas las ideas sin juzgarlas negativamente.- No criticar negativamente o hacer comentarios innecesarios sobre las con-

tribuciones de otros.- Tratar de enlazar las propias ideas con las de otros.

Redes de ideasLas redes de ideas le permiten registrar ideas gráficamente a partir de una idea principal, o núcleo, ubicada en el centro de la red. Su ventaja consiste en que permi-te identificar relaciones entre ideas vinculadas y el núcleo. Las redes de ideas ayu-dan a que los alumnos identifiquen sus conocimientos previos sobre una materia y los estimula a hacer el máximo posible de asociaciones. “Mapa conceptual” es otra denominación para esta técnica.

Diagrama de VennEl diagrama de Venn es una herramienta útil para comparar información registrada. Los diagramas de Venn usan dos círculos dispuestos de tal modo, que formen una in-tersección. La información relacionada con una idea es anota en un círculo separa-do; otra idea similar, pero diferente, en otro círculo. La información común a ambas ideas es registrada en la intersección entre los dos círculos. Aunque no se sugiere es-pecíficamente el uso de diagramas de Venn en esta Unidad, es una herramienta pode-rosa para comparar resultados o realizar observaciones comparativas.


Grupos de aprendizaje cooperativosUna de las mejores maneras de enseñar ciencia con un enfoque directo y práctico es juntar a los alumnos en pequeños grupos. Los materiales y los procedimientos de Movimiento y Diseño están diseñados para trabajar en grupos de tres alumnos. Hay una serie de ventajas en este tipo de organización. Crea un pequeño foro en que los alumnos pueden expresar sus ideas y recibir una retroalimentación. También ofre-ce una oportunidad para que los niños puedan aprender el uno del otro al compar-tir ideas, descubrimientos y habilidades. Guiándolos, los alumnos podrán desarro-llar habilidades interpersonales que les serán de utilidad en otros aspectos de su vida. Cuando los alumnos estén trabajando, muchas veces querrán hablar sobre lo que están haciendo: el resultado es un constante rumor de conversación. Ello va a requerir ciertos ajustes, si Ud. u otros están acostumbrados a salas de clases silen-ciosas.

Centros de aprendizajePuede crear un lugar permanente en la sala de clases para los materiales suplemen-tarios de Ciencias: una esquina llamada Centro de Aprendizaje. Los alumnos pueden usar el centro de varias maneras: como centro de proyectos “propio”, como punto de observación, como rincón de lectura o, sencillamente, como un lugar donde pa-sar el tiempo una vez cumplidos los deberes. Para mantener el interés en el centro, realice frecuentes cambios o adiciones.Algunas sugerencias:- Libros de Ciencias o técnicos que traten sobre distintos tipos de vehículos,

movimiento, diseño, invenciones y cómo funcionan artefactos.- La Cubeta de piezas para armar, para que los niños puedan diseñar y cons-

truir por sí mismos.- Material audiovisual relacionado con la materia.- Objetos aportados por los alumnos.- Actividades adicionales para realizar otras investigaciones.

Materiales SeguridadEsta unidad no contiene nada especialmente tóxico; sin embargo, el sentido común indica que nada debería ser introducido en la boca. De hecho, es una práctica apro-piada señalarles a los alumnos que en las clases de Ciencias, los materiales jamás se prueban según su sabor. El conjunto de piezas para armar que se usa en esta Unidad contiene pequeñas que no deben introducirse en la boca. Los alumnos y las alum-nas deben actuar cuidadosamente al extraer piezas pequeñas que pueden ser libe-radas súbitamente y “volar” por el aire. Indíqueles que deben usar gafas de seguri-dad al trabajar con las bandas elásticas y las hélices.

Organización de los materialesPara asegurar un desarrollo ordenado de la unidad, se deberá establecer un siste-ma para almacenar y distribuir los materiales. La clave del éxito es estar preparado. Aquí se entregan algunas sugerencias:- Reúna los elementos contenidos en la lista de materiales de la página 13.- Organice a los alumnos para que participen en la distribución y la devolu-

ción de los materiales. Si ya ha formado equipos de trabajo, delegue la res-ponsabilidad en un miembro de cada grupo.

- Organice un Centro de Distribución e instruya a los alumnos a recoger y de-volver los insumos a ese lugar. Cuando hay que repartir un gran número de objetos, puede implementar un sistema tipo “restaurante de autoservicio”.

- Prepárese anticipadamente para cada lección. Algunas tienen sugerencias específicas para el manejo de los materiales a usar en ese día.

- Consejo de gestión: A lo largo de la unidad se dan diversos consejos de ges-tión. Ponga atención en este icono.


Evaluación FilosofíaEn el Programa de Ciencia y Tecnología para Niños, la evaluación es una parte per-manente e integral de la instrucción. Debido a que la evaluación nace naturalmente de las actividades de las lecciones, los alumnos son evaluados de la misma forma en que se les enseña. Por ejemplo, realizan experimentos, registran sus observaciones o realizan presentaciones orales. Tales evaluaciones permiten examinar tanto pro-cesos como productos, destacando lo que los alumnos saben y lo que saben hacer. Las metas de aprendizaje de las unidades de Ciencia y Tecnología para Niños in-cluyen una serie de diferentes conceptos científicos, habilidades y actitudes. Para ello, se provee de un conjunto de estrategias para evaluar y documentar el progreso de los alumnos hacia esos objetivos. Estas estrategias también le ayudarán a infor-mar a los apoderados y a evaluar su propia enseñanza. Adicionalmente, los alum-nos podrán ver su propio progreso, reflexionar sobre su aprendizaje y formular nue-vas preguntas para la investigación.La tabla de la página 20 resume las metas y las estrategias de evaluación de la uni-dad. La columna izquierda muestra las metas específicas para la Unidad de Movi-miento y Diseño y las lecciones que permitirán alcanzarlas. La columna derecha identifica las lecciones que contienen secciones de evaluación a las cuales se puede acudir para implementar estrategias de evaluación específicas. Estas estrategias es-tán identificadas con un punto.

Estrategias de evaluaciónLas estrategias de evaluación en las unidades de Ciencia y Tecnología para Niños se dividen en tres categorías: evaluaciones pre- y post-aprendizaje, evaluaciones in-corporadas y evaluaciones adicionales.La primera lección de cada unidad de Ciencia y Tecnología para Niños es una eva-luación pre-aprendizaje de la unidad, diseñada para proporcionar información so-bre lo que el curso y los alumnos individuales ya conocen sobre el tópico de la uni-dad y lo que quieren descubrir. Muchas veces incluye una sesión de lluvia de ideas, en la cual los estudiantes pueden compartir sus ideas sobre el tema explorando una o dos preguntas básicas. En la evaluación post-aprendizaje de la unidad, que sigue a la lección final, el curso discute nuevamente las preguntas planteadas en la evalua-ción pre-Unidad. De esa manera contará con dos conjuntos de datos comparables que pueden indicar el desarrollo del conocimiento y habilidades de los alumnos .A lo largo de la unidad, existen evaluaciones incorporadas o integradas a las mis-mas lecciones. Estas evaluaciones integradas consisten en actividades que ocurren naturalmente, tanto en el contexto de una lección particular como de la Unidad en su conjunto y muchas veces no se distinguen de las actividades de enseñanza. Al proporcionar lineamientos y actividades estructuradas para medir el progreso y el pensamiento de los alumnos, las evaluaciones integradas contribuyen a crear un perfil detallado y permanente del desarrollo. En muchas unidades de Ciencia y Tec-nología para Niños, la última lección es una evaluación integrada que desafía a los niños a sintetizar y aplicar los conceptos o habilidades de la unidad. Movimiento y Diseño contiene evaluaciones integradas en la Lección 5 y en las lecciones 14 a 16, que exigen que el alumno sintetice y aplique conceptos o habilidades adquiridas en el desarrollo de la Unidad.

Las evaluaciones adicionales pueden ser usadas para determinar el grado de com-prensión de los alumnos, una vez que la unidad se haya completado. En estas me-diciones, los estudiantes pueden trabajar con materiales para resolver problemas, conducir experimentos e interpretar u organizar datos. En Movimiento y Diseño, los alumnos también realizan una autoevaluación. Con el fin de hacer un seguimien-to de su desarrollo, los estudiantes completan una autoevaluación en la Lección 9 y al final de la Unidad. Al elegir evaluaciones adicionales, considere el uso de más de una evaluación, para dar a los estudiantes con estilos de aprendizaje diferentes una oportunidad de expresar sus conocimientos y habilidades.

Documentación del desempeño de los alumnos


En las unidades de Ciencia y Tecnología para Niños, la evaluación está basada en sus observaciones registradas, los productos del trabajo de los alumnos y las comunica-ciones orales. La combinación de estos métodos de documentación le dará una vi-sión general del desarrollo de cada estudiante.

Las anotaciones y observaciones del profesor entregan la información más útil sobre la comprensión de los alumnos. Dada la importancia de documentar las observa-ciones necesarias para la evaluación, es conveniente usar tarjetas de anotaciones, bitácoras o tablas. Muchas lecciones incluyen guías para focalizar sus observacio-nes. La plantilla Observaciones sobre el Rendimiento del Alumno (p. 26) es un posible formato adaptable para registrar sus observaciones e incluye las metas de esta uni-dad concernientes a conceptos científicos y habilidades.

Productos de trabajo, que incluyen tanto lo que los alumnos escriben, como lo que hacen, también son indicadores del avance de los estudiantes hacia los objetivos de la unidad. Los niños producen una variedad de material escrito a lo largo de la uni-dad. Hojas de Registro, que incluyen observaciones escritas, dibujos, tablas y gráfi-cos constituyen una parte importante de las unidades de Ciencia y Tecnología para Niños. Evidencian las habilidades de los niños para recopilar, registrar y procesar información. Los Cuadernos de Ciencias también son otro tipo de producto de tra-bajo. Los Cuadernos se recomiendan como actividades de extensión en muchas de las lecciones. Son una rica fuente de información para la evaluación, ya que revelan los pensamientos, las ideas y las preguntas de los alumnos a lo largo del tiempo. Los dibujos de vehículos constituyen otro tipo de producto de trabajo de Movimien-to y Diseño. Junto con fotografías de los artefactos, muestran gráficamente cómo los alumnos cumplieron con los requerimientos de diseño. Los dibujos y las fotografías de los vehículos, seleccionados por el profesor y los alumnos pueden ser usados al final de la Unidad como parte de los portafolios de los estudiantes o incorporados al Cuaderno de Ciencias.En el transcurso de la unidad, los productos de trabajo escritos de los estudiantes deberían ser mantenidos en carpetas. Cuando los estudiantes recopilan su trabajo realizado en lecciones previas, pueden reflexionar sobre su aprendizaje. En algunos casos, los niños no escriben o dibujan lo suficientemente bien para que sus produc-tos sean usados con fines de evaluación, pero sus experiencias sí contribuirán al de-sarrollo de su alfabetización científica.

Comunicaciones oralesLo que los alumnos plantean, tanto formal como informalmente, en clases y en se-siones individuales con el profesor, constituye una forma particularmente útil de enterarse de qué saben los niños. En esta Unidad se producen muchas oportunida-des para que los alumnos compartan y comenten sus ideas, observaciones y opinio-nes. Algunos alumnos quizás experimenten este tipo de actividad por primera vez. Anímelos a participar en los debates y enfatice que no existen respuestas correctas o equivocadas. La creación de un ambiente en que los estudiantes se sienten segu-ros de expresar sus propias ideas puede ser un estímulo para discusiones ricas y di-versas.Las presentaciones individuales y grupales también pueden proporcionar elemen-tos para conocer qué significado le asignan los alumnos a los procedimientos y a los conceptos y medir la confianza en su aprendizaje. De hecho, la descripción verbal de un gráfico, un experimento o ilustración por parte de un alumno, muchas veces es más útil para la evaluación que el propio producto o los resultados. Las preguntas hechas por los compañeros de curso luego de las presentaciones, igualmente per-miten reunir más información. Este módulo culmina con una presentación. Un re-gistro permanente de los debates en el aula y de las presentaciones debería ser parte integrante de la documentación sobre el aprendizaje de los alumnos.


Conceptos

Objetivos Estrategias de Evaluación

Una fuerza es cualquier presión o atracción sobre un objeto. Se necesita de una fuerza desequilibrada para mover a un objeto inmóvil, para detener a un objeto móvil o cambiar la trayectoria de un objeto móvil.

Lecciones 1, 3-8, 10-12, 14-16

Lecciones 1, 5, 9, 12, 14-16 y Evaluaciones adicionales 1 y 2

Evaluaciones pre- y post-UnidadDiscusión en claseInvestigaciones de los alumnosHojas de RegistroPresentaciones oralesAutoevaluación del alumno

Una fuerza puede cambiar la velocidad de un objeto. Fuerzas mayores pueden cambiar la velocidad de un objeto más rápidamente que fuerzas más pequeñas.

Lecciones 1, 3, 5, 7, 12, 14-16

Lecciones 1, 5, 9, 12, 14, 16 y Evaluaciones adicionales 1 y 2

Evaluaciones pre- y post-UnidadDiscusión en claseInvestigaciones de los alumnosHojas de RegistroPresentaciones oralesObservaciones del profesorAutoevaluación del alumno

La fricción es la fuerza que se produce cuando dos superficies rozan una contra otra. La fricción o roce se opone al movimiento.

Lecciones 3, 7-10, 12, 14-16

Lecciones 1, 9, 12, 14, 16 y Evaluaciones adicionales 1, 2 y 3

Evaluaciones pre- y post-UnidadDiscusión en clase y listas de lluvia de ideasInvestigaciones de los alumnosHojas de RegistroPresentaciones oralesObservaciones del profesorConstrucción de vehículosAutoevaluación del alumno

Si la misma fuerza es aplicada a un vehículo liviano y uno pesado, la velocidad del vehículo liviano variará más que la del vehículo pesado.

Lecciones 4, 5, 10, 12, 14-16

Lecciones 5, 9, 14, 16 y Evaluaciones adicionales 1 y 2

Discusión en clase y lista de lluvia de ideasInvestigaciones de los alumnosHojas de RegistroPresentaciones oralesObservaciones del profesorAutoevaluación del alumno

Se puede almacenar energía en una banda elástica y liberarla para hacer girar un eje o una hélice para que un vehículo se mueva.

Lecciones 6-16


Evaluación post-UnidadDiscusión en clase y listas de lluvia de ideasInvestigaciones de los alumnosHojas de RegistroPresentaciones oralesObservaciones del profesorConstrucción de vehículosAutoevaluación del alumno


Conceptos


Una hélice que gira ejerce una fuerza que empuja el aire hacia atrás y mueve un vehículo hacia adelante.

Lecciones 11-16

Lecciones 12, 14, 16 y Evaluaciones adicionales 1, 2 y 3

Evaluación post-UnidadDiscusión en clase y listas de lluvia de ideasInvestigaciones de los alumnosHojas de RegistroPresentaciones oralesObservaciones del profesorConstrucción de vehículosAutoevaluación del alumno

La fricción debe ser tomada en consideración cuando se diseña un vehículo.

Lecciones 1, 5, 8-12, 14-16

Lecciones 1, 9, 12, 14, 16 y Evaluaciones adicionales 1, 2, 3 y 4

Evaluaciones pre- y post-UnidadDiscusión en clase y listas de lluvia de ideasInvestigaciones de los alumnosHojas de RegistroDibujos de los alumnosPresentaciones oralesObservaciones del profesorConstrucción de vehículosAutoevaluación del alumno

La resistencia del aire es una fuerza que puede aminorar la velocidad de un vehículo en movimiento.

Lecciones 9, 10, 14-16

Lecciones 9, 12, 14, 16 y Evaluaciones adicionales 1, 2, 3 y 4


Los requerimientos de diseño especifican cuál debe ser el rendimiento de un vehículo u otro producto.

Lecciones 5, 6, 9, 14-16


Evaluaciones pre- y post-UnidadDiscusión en clase y listas de lluvia de ideasInvestigaciones de los alumnosHojas de RegistroPresentaciones oralesObservaciones del profesorConstrucción de vehículos

El costo es un factor importante en el diseño de un producto.

Lecciones 13-16

Lecciones 14, 16 y Evaluación adicional 3

Discusión en clase y listas de lluvia de ideasHojas de RegistroPresentaciones oralesConstrucción de vehículos


Conceptos


Los ingenieros desarrollan, modifican y mejoran diseños para que cumplan requerimientos específicos.

Lecciones 1, 2, 5, 8, 9, 11-16

Lecciones 1, 2, 5, 9, 12, 14, 16 y Evaluaciones adicionales 1, 2 y 3



Habilidades


Diseñar, construir, probar y modificar vehículos que cumplan requerimientos de diseño.

Lecciones 1, 2, 5, 8, 9, 11-16



Construir vehículos a partir de dibujos con vistas de dos o tres ángulos.


Lecciones 2, 12, 14, 16

Dibujos de los alumnosObservaciones del profesorConstrucción de vehículos

Registrar el diseño de vehículos con dibujos.

Lecciones 2, 5, 9, 14-16

Lecciones 2, 5, 9, 12, 14, 16 y Evaluación adicional 4

Hojas de RegistroDibujos de los alumnosObservaciones del profesor

Observar cómo se mueve un objeto y describir su movimiento y cambios en éste.

Lecciones 1, 3-8, 10, 12, 13-16

Lecciones 1, 5, 12, 14, 16 y Evaluaciones adicionales 2 y 3

Evaluaciones pre- y post-UnidadDiscusión en clase y listas de lluvia de ideasInvestigaciones de los alumnosHojas de RegistroPresentaciones oralesObservaciones del profesor

Medir el tiempo que toma el desplazamiento de un vehículo en una distancia dada.

Lecciones 1, 4, 5, 14-16

Lecciones 1, 5, 14, 16 y Evaluación adicional 2

Evaluaciones pre- y post-UnidadInvestigaciones de los alumnosHojas de RegistroPresentaciones oralesObservaciones del profesor

Recopilar y registrar datos y analizarlos para determinar valores representativos.

Lecciones 4, 5, 7, 10, 14-16


Evaluaciones pre- y post-UnidadInvestigaciones de los alumnosHojas de RegistroPresentaciones oralesObservaciones del profesor


Habilidades


Predecir el efecto de la aplicación de una fuerza sobre cómo se mueve el vehículo.

Lecciones 1, 3-5, 7-10, 12, 14-16

Lecciones 1, 5, 12, 14, 16 y Evaluaciones adicionales 1 y 2

Evaluaciones pre- y post-UnidadDiscusión en clase y listas de lluvia de ideasInvestigaciones de los alumnosHojas de RegistroPresentaciones orales

Registrar y comparar las distancias que se desplaza un vehículo bajo diferentes condiciones.

Lecciones 1, 7, 12, 14-16


Evaluaciones pre- y post-UnidadDiscusión en clase y listas de lluvia de ideasInvestigaciones de los alumnosHojas de RegistroPresentaciones orales

Diseñar un vehículo impulsado por energía acumulada.

Lecciones 6-16


Evaluación post-UnidadInvestigaciones de los alumnosHojas de RegistroPresentaciones oralesObservaciones del profesorConstrucción de vehículos

Resolver problemas de diseño usando datos previamente recopilados.



Investigaciones de los alumnosHojas de RegistroObservaciones del profesorConstrucción de vehículos

Comunicar los resultados de una investigación por medio de Hojas de Registro, observaciones escritas, dibujos y la discusión en clase.

Lecciones 1-10, 12-16


Evaluaciones pre- y post-UnidadDiscusión en clase y listas de lluvia de ideasInvestigaciones de los alumnosHojas de RegistroDibujos de los alumnosPresentaciones oralesObservaciones del profesorAutoevaluación del alumno


Actitudes


Reconocer el papel que juega el diseño tecnológico en la resolución de problemas cotidianos.

Lecciones 1, 2, 5, 6, 8-16

Lecciones 1, 2, 5, 9, 12, 14, 16 y Evaluaciones adicionales 1, 2, 3 y 4


Apreciar cómo la ciencia puede ser usada para resolver problemas prácticos.

Lecciones 1, 2, 5, 6, 8-16

Lecciones 1, 2, 5, 9, 12, 14, 16 y Evaluaciones adicionales 1, 2, 3 y 4


Reconocer la importancia de ensayos reiterados para obtener resultados de prueba válidos.

Lecciones 3-5, 7, 10, 14-15


Evaluaciones pre- y post-UnidadDiscusión en clase y listas de lluvia de ideasInvestigaciones de los alumnosHojas de RegistroObservaciones del profesor

Valorar la aplicación de resultados de prueba para investigaciones futuras.

Lecciones 1, 3-5, 9, 7, 10, 14-5

Lecciones 1, 5, 9, 14, 16, y Evaluaciones adicionales 2 y 4

Evaluaciones pre- y post-UnidadInvestigaciones de los alumnosHojas de RegistroObservaciones del profesorConstrucción de vehículosAutoevaluación del alumno


OBSERVACIONES SOBRE EL RENDIMIENTO DEL ALUMNONombre:

Conceptos Observaciones

- Una fuerza es cualquier presión o atracción sobre un objeto. Se necesita de una fuerza desquilibrada para mover a un objeto inmóvil, para detener a un objeto móvil o cambiar la trayectoria de un objeto móvil.

- Una fuerza puede cambiar la velocidad de un objeto. Fuerzas mayores pueden cambiar la velocidad de un objeto más rápidamente que fuerzas más pequeñas.

- La fricción es la fuerza que se produce cuando dos superficies rozan una contra otra. La fricción se opone al movimiento.

- Si la misma fuerza es aplicada a un vehículo liviano y uno pesado, la velocidad del vehículo liviano variará más que la del vehículo pesado.

- Se puede almacenar energía en una banda elástica y liberarla para hacer girar un eje o una hélice para que un vehículo se mueva.

- Una hélice que gira ejerce una fuerza que empuja el aire hacia atrás y mueve un vehículo hacia adelante.

- La fricción debe ser tomada en consideración cuando se diseña un vehículo.

- La resistencia del aire es una fuerza que puede aminorar la velocidad de un vehículo en movimiento.

- Los requerimientos de diseño especifican cuál debe ser el rendimiento de un vehículo u otro producto.

- El costo es un factor importante en el diseño de un producto.

- Los ingenieros desarrollan, modifican y mejoran diseños para que cumplan requerimientos específicos.

Habilidades Observaciones

- Diseñar, construir, probar y modificar vehículos que cumplan requerimientos de diseño.

Construir vehículos a partir de dibujos con vistas de dos o tres ángulos.

- Registrar el diseño de vehículos con dibujos.- Observar cómo se mueve un objeto y describir su

movimiento y cambios en éste.- Medir el tiempo que toma el desplazamiento de un

vehículo en una distancia dada.- Recopilar y registrar datos y analizarlos para determinar

valores representativos.- Predecir el efecto de la aplicación de una fuerza sobre

cómo se mueve el vehículo.- Registrar y comparar las distancias que se desplaza un

vehículo bajo diferentes condiciones.- Diseñar un vehículo impulsado por energía acumulada.- Resolver problemas de diseño usando datos previamente

recopilados.- Comunicar los resultados de una investigación por medio

de Hojas de Registro, observaciones escritas, dibujos y la discusión en clase.


LECCIÓN 1 DISEÑO DE VEHÍCULOS: PUNTO DE PARTIDA

Introducción y Objetivos En esta lección los alumnos se introducen en la física del movimiento y enfrentan el desafío del diseño tecnológico. Se les pide que anoten lo que ya saben acerca de cómo se mueven los vehículos y cómo son diseñados. Esta lección también genera información relevante para efectuar una evaluación previa al desarrollo de la Uni-dad en torno a la comprensión de los alumnos sobre movimiento y diseño. Igual-mente, se puede obtener información evaluativa adicional del intercambio de ideas de los alumnos en el marco de la confección de una lista de lluvia de ideas y de la de-mostración de sus habilidades en la construcción de un vehículo.- Alumnos y alumnas inician sus Cuadernos de Ciencias- Alumnos y alumnas registran y comparten ideas y preguntas sobre movi-

miento y diseño- Alumnos y alumnas diseñan y construyen un vehículo que cumpla con cier-

tos requerimientos.

Contexto Hace unos 2.000 años, Aristóteles enseñaba que un objeto sólo se puede mover si es impulsado por una fuerza y que el movimiento se detiene cuando se elimina dicha fuerza. La visión de Aristóteles se formó a partir de su experiencia del movimien-to con la presencia de fricción, como el tirar un carro cargado. Sin embargo, no sa-bía explicar por qué una pelota se sigue moviendo en el aire, luego de abandonar la mano de quien la lanzó. En el siglo XVI, Galileo reconoció que no se necesita de una fuerza para que el objeto se siga moviendo, sino únicamente para iniciar y detener el movimiento y para hacerlo cambiar de dirección o velocidad. En 1687, Isaac Newton desarrolló el trabajo de Galileo y propuso tres leyes del movimiento.La primera ley del movimiento establece que un objeto inerte (en reposo) permane-ce en ese estado y que un objeto en movimiento sigue en movimiento en línea recta, a menos que una fuerza actúe sobre el objeto. La segunda ley indica que si una fuer-za actúa sobre un objeto, el objeto comenzará a moverse, acelerarse, desacelerarse o a cambiar de dirección en directa proporción a la magnitud de la fuerza y de ma-nera indirectamente proporcional a la masa del objeto. Mientras mayor sea la fuer-za, mayor será el cambio en el movimiento; mientras mayor sea la masa, menor será el cambio en el movimiento. Finalmente, la tercera ley de Newton establece que si un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, el segundo objeto ejerce una fuerza equivalente y opuesta sobre el primer objeto.Estas leyes son la base para ciencia de la dinámica, una rama de la física que se cen-tra en las fuerzas y sus relaciones con el movimiento (y la ausencia de movimiento). En Movimiento y Diseño, los alumnos tienen la oportunidad de explorar algunos as-pectos básicos de las leyes de Newton, en la medida que reproducen la práctica de ingenieros y diseñan vehículos aplicando los principios y habilidades de resolución de problemas del diseño tecnológico.


La tecnología es el desarrollo y el uso de productos, sistemas o ambientes que re-suelven problemas y extienden las capacidades humanas. El computador, la polea, la rueda e, incluso, un lápiz de grafito son resultados de la innovación tecnológi-ca. Estos artefactos han contribuido a hacer más fácil la vida. Los ingenieros apli-can sus conocimientos de Ciencias y Matemáticas a la solución de problemas prác-ticos. Aunque Ciencia e ingeniería están relacionadas, tienen diferentes metas. La meta del científico es la de adquirir un conocimiento sistemático del mundo ma-terial y físico, mientras que el objetivo del ingeniero consiste en aplicar ese conoci-miento al diseño y la creación de un producto que satisfaga una necesidad. El pro-ducto puede ser un objeto, como un puente o un automóvil; un sistema, como una mejor manera de reciclar papel; o un ambiente.Las razones por las que las personas necesitan un producto y cómo lo usarán, ayu-dan a que el ingeniero pueda determinar los requerimientos de diseño de un pro-ducto. Por ejemplo, los requerimientos de diseño de un automóvil pueden ser que tenga una velocidad máxima de 130 km/h y que cueste menos de $ 10.000.000. Mu-chas veces, el ingeniero creará un prototipo, el original o un modelo en que se fijan patrones del producto, para probar si el producto final de diseño podrá cumplir con los requerimientos dados. Así, los ingenieros aeronáuticos construyen modelos de aviones y prueban la inci-dencia del viento sobre el objeto en un túnel de viento. Los arquitectos navales rea-lizan pruebas similares con modelos de naves en tanques de agua. Para estas prue-bas, los ingenieros crean requerimientos adecuados al tamaño pequeño de los mo-delos. Si el modelo no satisface estos requerimientos, buscan cómo mejorarlo y mo-dificarlo. Si el diseño particular sigue fallando, “vuelven a la mesa de dibujo” y co-mienzan desde el inicio. Este proceso de identificación de un problema, crear una solución, evaluarla mediante pruebas y perfeccionar el diseño para mejorar el ren-dimiento, es la esencia del proceso de diseño tecnológico. De acuerdo a la defini-ción de la Asociación Internacional de Educación Tecnológica, “el diseño tecnológi-co implica la aplicación de conocimiento a nuevas metas o situaciones, producien-do así un desarrollo de conocimiento nuevo”.Los alumnos descubrirán que los pasos en los procesos de diseño son recursivos, es decir, en cualquier punto del proceso, se puede regresar al paso anterior para reali-zar mejoramientos. En esta Unidad, los alumnos darán los pasos del proceso de di-seño tecnológico, tal como se muestra en la Ilustración 1-1. El diseño es perfeccio-nado una y otra vez, hasta obtener un resultado óptimo. La variedad de conceptos, habilidades y actitudes, específicos a la tarea, que acompañan este proceso puede ser aplicada a muchas otras situaciones de resolución de problemas, incluyendo la arquitectura de paisajes o el diseño gráfico. Los alumnos deberán enfrentarse a varios retos o desafíos, que incluirán muchas veces requerimientos como la distancia que deberá recorrer el vehículo y el tiempo para hacerlo. Por ejemplo: “diseña un camión repartidor que pueda transportar una carga de cuatro bloques de madera en una distancia de 1 metro en cuatro segundos o menos”. El desafío puede también especificar que se deberá usar un sistema par-ticular (por ejemplo, “usa un peso descendente”).

Presentemos nuestro reto de diseño final / 67

1. Piensa en una necesidad que se puede satisfacer con un invento.Planifica el invento, constrúyelo y preséntalo a la clase.

2. Es posible que no hayas pensado en ello, pero hay actividades querealizas todos los días que usan los pasos del diseño tecnológico.(En la Figura 16-2 se muestran los pasos del proceso que usaron enesta unidad). Ve si puedes pensar en alguno.

LECCION 16

Ideas paraexplorar

STCTM / Movimiento y diseño

Figura 16-2

Un proceso dediseñotecnológico

Prueba,evaluación y

comunicación

Generaciónde un diseño

Identificaciónde necesidades

yoportunidades

Planificacióny elaboración

Ilustración 1-1

El proceso de diseño tecnológico


Luego de recibir el desafío, los alumnos tienen la oportunidad de realizar una in-vestigación para su diseño, evaluando productos o procesos existentes. Por ejem-plo, pueden revisar manuales o libros técnicos, antes de comenzar a diseñar su pro-pio vehículo de carga.Para realizar su desafío de diseño y explorar los conceptos de movimiento, los alum-nos usarán un conjunto de piezas para armar. Estas piezas se interconectan de di-versas formas, ofreciendo así una gran oportunidad para el diseño creativo. Cuan-do los estudiantes usen las piezas por primera vez, puede ser conveniente que Ud. se desplace por la sala de clases, asistiéndolos en sus problemas de diseño. Estimule a cada alumno a manipular el vehículo construido por el grupo. Para asegurar que todos los niños intervengan en el proceso de construcción, puede anunciar en lap-sos de tiempo periódicos, cuando es el momento de pasar el vehículo al compañero o compañera de equipo. Ayúdelos en la colocación y remoción de las piezas peque-ñas y proporcione piezas adicionales, si es necesario.Pese a que los alumnos tendrán ritmos diferentes en la construcción de sus vehí-culos, algunos desafíos de diseño tienen un límite de tiempo, como, por ejemplo: “Terminen en menos de 20 minutos”. Recuerde a los alumnos que los ingenieros fre-cuentemente tienen plazos para sus tareas. El lapso de tiempo sugerido para cada desafío está señalado en la lección respectiva. Ud. puede modificar esos plazos de acuerdo a las necesidades del curso. Debido a que los estudiantes trabajarán la mayor parte del tiempo en grupos de tres, es importante que les explique la importancia de la cooperación en la resolu-ción de problemas. Motívelos a que acuerden una asignación de responsabilidades al interior del grupo. Estos pueden ser algunos de los roles:- Gerente de materiales: recoge los materiales del grupo del Centro de Recursos,

ayuda a devolverlos posteriormente al Centro y se asegura de que todos los ma-teriales estén correctamente inventariados.

- Moderador: mantiene al grupo concentrado en la tarea, se asegura que cada miembro tenga la oportunidad de participar y ayuda al trabajo en equipo.

- Encargado de comunicaciones: comunica las ideas del grupo al curso y lee las instrucciones al equipo.

- Encargado de registros: registra la información a compartir con el resto del cur-so y registra las observaciones del equipo en las Hojas de Registro grupales.

- Investigador: plantea preguntas y dudas al profesor, mientras el equipo trabaja.Otros roles apropiados dentro del grupo pueden ser los de ingeniero jefe, ingenie-ro matemático, artista, constructor y dibujante técnico. Ayude a los alumnos a ele-gir sus roles. Nota: En cada lección, la sección de Contexto tiene por objeto proporcionar una guía para la preparación de las clases, no para ser usada con los alumnos. Existen muchas oportunidades en que los estudiantes podrán descubrir nuevas ideas por su propia cuenta, por medio de investigaciones, debates y selecciones de lectura.

Materiales: Para cada estudiante:1 Cuaderno de Ciencias1 lápiz mina con goma de borrar10 hojas de papel cuadriculado (10 Mm.), tamaño carta, con perforaciones para

tres anillos20 hojas sueltas, tamaño carta

Para cada equipo de tres alumnos:1 ejemplar de la plantilla Piezas de Armar para cada Equipo (p. 35)1 conjunto de piezas para armar1 ejemplar de la plantilla Consejos para Usar las Piezas para Armar (p. 36) (opcio-

nal)1 balde o cubeta con tapa


Para el curso: Libros de actividades del Estudiante de Movimiento y Diseño2 pliegos de papel Kraft1 plumón permanente color negro10 cintas de medición, 100 cm.10 cronómetros papel de notas adhesivo plumones de color

cinta adhesiva1 balde con piezas de armar adicionales

Preparación 1. Reserve el tiempo suficiente al inicio de la lección para que los alumnos puedan ex-plorar libremente las piezas para armar y los cronómetros.

2. Antes, puede familiarizarse con los materiales realizando algunas construcciones simples. Es muy conveniente conocer cómo encajan las piezas entre sí. Use la planti-lla Consejos para Usar las Piezas para Armar (p. 36) como guía.

3. Decida si quiere que los alumnos usen la plantilla Consejos para Usar las Piezas para Armar (p. 36) durante la lección y haga las copias necesarias, en caso positivo.

4. En la mayoría de sus investigaciones, los alumnos usarán el Libro de Actividades del Estudiante en sus equipos de tres. Deben usarlos en grupos de dos alumnos cuando se trata de trabajar con las Selecciones de Lectura. Decida en qué momento de la lec-ción distribuirá los Libros de Actividades del Estudiante.

5. Encabece uno de los pliegos de papel Kraft con el siguiente título: “Qué sabemos so-bre el Movimiento y el Diseño de Vehículos”. Anote la fecha y cuelgue el papelógrafo.

6. Encabece un segundo pliego de papel Kraft con el siguiente título: “Qué queremos averiguar sobre el Movimiento y el Diseño de Vehículos”. Anote la fecha y guárdelo.

7. Decida cómo quiere dividir el curso en grupos de tres alumnos. Tenga en cuenta que los equipos se deberían mantener sin cambios durante la mayor parte de la Unidad. Algunos docentes han experimentado resultados positivos al agrupar los equipos se-gún el género de los alumnos. También puede considerar la creación de grupos de acuerdo a una mezcla de aptitudes; por ejemplo, un miembro tiene fortalezas en Ma-temáticas, otro en Artes Plásticas, otro en escritura. Asigne una letra a cada grupo.

8. Ordene la sala de tal manera que cada grupo se pueda sentar en una mesa grande o en tres escritorios juntos. Dos escritorios deberán ser de la misma altura; esto será im-portante en las lecciones 3 y 4.

9. Haga una copia de la plantilla Piezas de Armar para cada Equipo (p. 35) para cada equipo. Los grupos deberían guarda esa lista en sus cubetas o baldes.

10. Divida las piezas para armar, de modo que cada equipo reciba un conjunto idénti-co de elementos, tal como aparece en la plantilla Piezas de Armar para cada Equipo. Puede solicitar la ayuda de voluntarios o de un ayudante adulto para esta tarea. Colo-que el set de piezas de cada equipo en un balde, junto a la plantilla y tápelo. Ya que los equipos podrán eventualmente prestarse piezas entre sí, indíqueles que usen la lista de elementos para efectuar inventarios periódicos de las piezas.

11. Coloque piezas adicionales en una cubeta “del curso”. Estas piezas podrán ser usadas por los grupos en la medida que los requieran.

12. Con el plumón permanente, rotule cada balde con la letra distintiva del equipo.13. Verifique que los cronómetros funcionen correctamente. Instale baterías nuevas, si

es necesario. Controle regularmente el funcionamiento de los cronómetros a lo largo de la Unidad.

14. Ordene los materiales en el Centro de Recursos, tal como lo muestra la Ilustra-ción 1-2. Disponga los Cuadernos de Ciencias, las hojas y los baldes con piezas para armar. Rotule los materiales con su nombre y la cantidad requerida para cada equipo. Mantenga los cronómetros y cintas de medición en otro sitio; ya que sólo serán usados si los alumnos los requieren.

15. Puede dividir la lección en dos sesiones. Un punto apropiado para detenerse es antes de las Actividades Finales.


Consejo de gestión: Muchos alumnos se mostrarán renuentes a desarmar o modifi-car los vehículos que han creado. Para ayudarles a pasar a la siguiente etapa de dise-ño, puede registrar fotográficamente los vehículos terminados. También puede fo-tografiar a los alumnos durante su trabajo de construcción y prueba de los vehícu-los. Posteriormente, las fotografías pueden ser incluidas en un portafolio, como se sugiere en las Evaluaciones Adicionales.

Procedimiento 1. Presente la unidad preguntando a los alumnos qué piensan de los vehículos y qué es lo que los mueve. Pídales que piensen cómo los ingenieros diseñan vehí-culos. Explíqueles que en esta Unidad ellos podrán investigar sus ideas, al dise-ñar y probar el movimiento de vehículos.

2. Pídales que recojan sus Cuadernos de Ciencias, las hojas lineadas sueltas y el pa-pel cuadriculado del Centro de Recursos (buscarán los baldes más tarde). Les puede señalar que los científicos e ingenieros mantienen bitácoras en las que detallan sus investigaciones y observaciones. Al igual que ellos, los alumnos mantendrán registros escritos y dibujos en sus Cuadernos de Ciencias.

3. Después que los alumnos hayan incorporado las hojas sueltas y el papel cuadri-culado en sus Cuadernos de Ciencias, pídales que escriban su nombre en el cua-derno y pongan la fecha en la primera página. Indíqueles que usarán las hojas para los registros escritos y el papel cuadriculado, para los dibujos. Comente la importancia de fechar las anotaciones diarias.

4. Dirija la atención del curso hacia el papelógrafo “Qué sabemos sobre el Movi-miento y el Diseño de Vehículos”. Primero deben anotar independientemente sus ideas en sus Cuadernos de Ciencias. Es conveniente empezar con la pregun-ta sobre el movimiento de los vehículos y, posteriormente pasar, a su diseño.

Ilustración 1-2

Centro de Recursos


5. Invite a los alumnos a que compartan sus pensamientos en una sesión de lluvia de ideas. Anote sus ideas en el papelógrafo (ver Ilustración 1-3). Haga un “tic” al lado de las menciones repetidas, de tal manera que todas las respuestas sean consideradas.

Consejo de gestión: - Si su curso es muy grande, puede dividirlo en grupos de seis para la actividad

de lluvia de ideas. En ese caso, encargue a un estudiante que anote los apor-tes del grupo en la lista de lluvia de ideas del curso.

- De ser posible, mantenga visible la lista durante toda la Unidad. Motive a los alumnos a que agreguen comentarios a la lista con papel adhesivo, en la me-dida que la Unidad progresa.

6. Ahora dirija la atención de los estudiantes al segundo papelógrafo “Qué quere-mos averiguar sobre Movimiento y Diseño”. Pídales que anoten independiente-mente sus ideas en el Cuaderno de Ciencias. Luego, realice una sesión de lluvia de ideas y registre los aportes en la lista.

7. Divida a los alumnos en equipos de tres y asigne una letra a cada grupo. Pídales que decidan un rol para cada miembro de equipo.

8. Pida un miembro de cada grupo que recoja desde el Centro de Recursos la cube-ta con las piezas para armar que corresponde a su letra de grupo.

9. Invite a los alumnos a compartir lo que han descubierto sobre las piezas, luego de haberlas examinado libremente durante un tiempo; por ejemplo, cómo se co-nectan unas con otras. En caso de que algunos estudiantes tengan dificultades para conectar las piezas, puede distribuir a los equipos las copias de la planti-lla Consejos para Usar las Piezas para Armar. Los alumnos podrán revisar estos consejos durante toda la Unidad.

Consejo de gestión: Si decidió realizar la lección en dos sesiones separadas, éste es un buen punto para interrumpir.

Actividades finales: 1. Explique que ahora realizarán su primer desafío de diseño, en el que deberán cumplir con los siguientes requerimientos: en menos de 20 minutos, diseña y construye un vehículo que se mueva, al menos, 100 cm. Antes de que comien-cen a construir, pregunte cómo probarán que los vehículos cumplen con los re-querimientos.

2. Permita que los grupos procedan a construir sus vehículos y los prueben.

Ilustración 1-3

Lista de lluvia de ideas de ejemplo


Consejo de gestión: - Tome nota de qué equipos le pidieron una cinta para medir la distancia que

debe recorrer el vehículo o un cronómetro para cerciorarse de cumplir con el plazo de 20 minutos. Esta información puede ser útil para la evaluación pre-via, al final de esta lección.

- Algunos grupos fácilmente podrán cumplir con su desafío de diseño dentro de los 20 minutos dados. Otros necesitarán más tiempo o enfrentarán difi-cultades como, por ejemplo, de unir las ruedas al marco. Otros, habrán cons-truido su vehículo, pero no podrán moverlos los 100 cm. Recuérdeles que esta lección es simplemente para empezar y que tendrán muchas más opor-tunidades en esta Unidad para diseñar, construir y probar cómo se mueven los vehículos.

3. Pida a los alumnos que tomen unos minutos para anotar en su Cuadernos de Ciencias las respuestas a las siguientes preguntas:

- ¿Cómo lograste que tu vehículo se moviera?- ¿Cuál fue el mayor problema que tuvo que enfrentar tu grupo? ¿Cómo lo so-

lucionaron?4. Pídales que hagan lo siguiente:- Marca tu vehículo con un pequeño pedazo de cinta adhesiva que lleve la le-

tra de tu equipo. - Coloca cuidadosamente el vehículo terminado en el Centro de Recursos. Lo

volverás a usar en la Lección 2.- Devuelve todas las piezas de armar adicionales y otros materiales al balde del grupo. - Deja la hoja de inventario Piezas de Armar para cada Equipo dentro del balde.- Devuélvelo al Centro de Recursos.

Extensiones Ciencias Artes Plásticas1. Los alumnos pueden crear una lista con materiales de sus casas para crear un

vehículo. Carretes de hilo o tapas de frascos pueden servir como ruedas; cajas de leche o de cereales pueden ser usados como cuerpos de los vehículos. Los es-tudiantes deberán seleccionar varios materiales de la lista, traerlos a clases y construir sus propios vehículos.

Lenguaje2. Pida que encuentren una definición para el término ‘vehículo’ y que hagan una

lista con el máximo de vehículos que se les ocurran.

Artes Plásticas3. Pida que conecten dos o tres piezas para armar para hacer una construcción

simple. Luego, pídales que dibujen esta construcción. Cuando estén listos, de-ben intercambiar los dibujos con un compañero e intentar realizar la construc-ción a partir de ese dibujo.

Artes Plásticas4. Invítelos a investigar y escribir sobre la invención de la rueda en las civilizacio-

nes antiguas.

Evaluación Las anotaciones en los Cuadernos de Ciencias, las respuestas en las sesiones de llu-via de ideas y los vehículos construidos durante esta lección, le permitirán efectuar una evaluación del conocimiento de los alumnos en torno al movimiento y el dise-ño, y sobre los procesos empleados por el equipo para cumplir el desafío de diseño. Esta información constituye la primera parte de las evaluaciones pre- y post-Uni-dad, elementos integrales de la enseñanza de la Unidad de estudios. La evaluación post-Unidad sigue a la Lección 16 (p. 143).Para hacer un seguimiento de la información de cada alumno, registre las observa-ciones informales en diagramas, tarjetas o notas. Si decide fotografiar los vehículos construidos en cada lección, rotule las copias de las imágenes con la letra del equi-


po correspondiente y el número de la lección. Considere los siguientes criterios para la revisión de las listas de lluvia de ideas, anotaciones en los Cuadernos de Ciencias, productos de trabajo y actividades en el aula.

Sesiones de lluvia de ideas- ¿Qué es lo que ya sabe el alumno sobre cómo se mueven los vehículos?- ¿Qué saben sobre diseño e ingeniería?- ¿El alumno tiene experiencia en construir, diseñar o probar (por ejemplo, un

castillo de naipes)?

Anotaciones en el Cuaderno de CienciasCuando revise las anotaciones de los alumnos y alumnas referentes a las listas de lluvia de ideas, pregúntese lo siguiente:- ¿Cuán detalladas son las anotaciones?- ¿Reflejan los aportes orales hechos durante las sesiones de lluvia de ideas?- ¿Reflejan también otras ideas?

Cuando revise las anotaciones del final de la sesión, considere estas preguntas:- ¿El alumno usa palabras o dibujos para describir el movimiento de su vehí-

culo? Por ejemplo, las descripciones iniciales pueden incluir observaciones como “empujé el vehículo y se movió” o “las ruedas se trabaron; el vehículo no llegó muy lejos”.

- ¿Al cumplir el desafío de diseño, el alumno o alumna demostró una habili-dad para reconocer y resolver problemas?

Productos de trabajo y habilidades de proceso- ¿El alumno o alumna reconoce la necesidad de usar una cinta de medición

para registrar la distancia que se movió el vehículo?- ¿Puede probar y reevaluar el vehículo durante la construcción? ¿Se percata,

por ejemplo, que las ruedas no giran? ¿Extrae las ruedas y las vuelve a colo-car, hasta que estas giren?

- ¿Puede manipular los materiales para cumplir con los requerimientos de di-seño?

DibujosEn la Lección 2, los alumnos dibujarán el vehículo construido en esta lección. Pue-de usar los dibujos como parte de la evaluación pre-Unidad y como medida de com-paración para dibujos posteriores. Vea la sección Evaluación de la Lección 2 (p. 41) para más información.

El capítulo Enseñanza de Movimiento y Diseño (p. 15) trata detalladamente sobre diversos aspectos de la evaluación del aprendizaje de los alumnos. Las metas espe-cíficas y sus evaluaciones relacionados están resumidas en la p. 34. Algunos alum-nos no podrán entender todos los conceptos y metas reseñadas allí. Al observar a los individuos de su curso, céntrese más en el desarrollo de estas ideas y habilida-des, que en su dominio.

Preparación para la Lección 2- Los estudiantes no deben desarmar sus vehículos al final de la lección, por-

que los necesitarán en la Lección 2.- Los estudiantes no deben hacer cambios a sus vehículos entre las diferentes

lecciones. Indíqueles que tendrán muchas oportunidades para alterar el di-seño de sus vehículos, en la medida que progresa la Unidad.


Plantilla maestra


Plantilla maestra


LECCIÓN 2 USEMOS DIBUJOS PARA REGISTRAR Y CONSTRUIR

Introducción y objetivos En esta lección, los alumnos se centran en el uso de dibujos en el proceso de diseño. Comienzan por dibujar los vehículos construidos en la Lección 1. Posteriormente, usan sus habilidades visuales y de percepción del espacio para construir un vehí-culo ‘estándar’, representado en un dibujo técnico. Al comparar sus propios dibujos con el esquema técnico y al analizar las técnicas usadas para crearlos, los alumnos aprenden que otros pueden usar los dibujos para replicar un diseño. En las leccio-nes siguientes, usarán los vehículos estándar construidos en esta lección para pro-bar los efectos de la fuerza sobre el movimiento.- Los alumnos y las alumnas confeccionan un registro de los vehículos cons-

truidos en la Lección 1.- Construyen un vehículo siguiendo un dibujo técnico de dos perspectivas.- Identifican detalles importantes en los dibujos técnicos y los comparan con

sus propios dibujos.- Leen un texto para aprender más sobre los desafíos del diseño tecnológico.

Contexto Los ingenieros confeccionan cuidadosamente dibujos de sus diseños. Estos dibujos deben ser lo suficientemente detallados como para que un constructor pueda mon-tar el vehículo. Los detalles incluyen la escala, los materiales, las partes y cómo és-tas encajan unas con otras. Los ingenieros comúnmente crean un conjunto especial de dibujos técnicos llamado dibujos de tres perspectivas: muestran la parte supe-rior, la parte lateral y la frontal del objeto. Estas perspectivas, sin embargo, son difí-ciles de interpretar pues parecen mostrar pocas similitudes con el objeto.En el pasado, los ingenieros usaban instrumentos como regla, compás y escuadra. Hoy, utilizan computadores. Simulaciones computacionales permiten crear dibu-jos que revelan la profundidad, altura y ancho del objeto, y los hacen reconocibles. Estos dibujos tri-dimensionales pueden ser rotados en la pantalla del computador, de modo que el objeto puede ser apreciado desde todos los ángulos. Existen progra-mas de diseño asistido por computador o CAD (computer-aided design), que per-miten comprobar la precisión y la integración de varios dibujos técnicos de un pro-yecto de diseño.En la primera parte de la lección, los alumnos dibujarán los vehículos construidos en la Lección 1. Probablemente, combinarán en un solo dibujo, varias perspectivas del objeto. Por ejemplo, podrán ver que el marco es representado por un rectángulo (vista superior) y las ruedas por círculos (vista lateral). Los alumnos podrán mejo-rar sus dibujos en las lecciones posteriores. Esta lección les ayudará a dibujar todas las partes del vehículo desde la misma perspectiva y a usar sus dibujos como plani-ficaciones de diseño.En la segunda mitad de la lección, los alumnos seguirán un dibujo técnico para construir vehículos estándar. Este dibujo técnico muestra las vistas superiores y laterales de un vehículo simple, construido con las piezas para armar. Note que la vista lateral sólo muestra dos ruedas. Si coloca el vehículo a nivel del ojo sobre una


mesa, podría apreciar, desde la misma perspectiva lateral, al menos tres, si no cua-tro ruedas. Sólo a una distancia mayor, el vehículo visto desde una perspectiva la-teral comienza a parecerse a su representación en el dibujo. De hecho, el dibujo es una construcción matemática, una representación de cómo sería visto por un obser-vador desde una perspectiva particular y a una gran distancia. Incluso con los vehículos simples que los alumnos construirán en esta lección, di-bujar e interpretar las diferentes perspectivas implica un desafío importante. Pre-párese para proporcionar el máximo de tiempo y estímulo. Intente no dictar ins-trucciones a los alumnos que les puedan impedir resolver los problemas de mane-ra independiente. Haga preguntas que desarrollen el pensamiento y las habilidades de resolución de problemas de los estudiantes. Motívelos a buscar soluciones inde-pendientemente o por medio de la colaboración con sus compañeros.

Materiales Para cada alumno1 Cuaderno de Ciencias1 lápiz mina con goma de borrar

Para cada grupo de tres1 vehículo (de la Lección 1)1 cubeta de piezas para armar plumones de color1 plantilla de círculo1 regla métrica

Para el curso lista de lluvia de ideas “Qué sabemos sobre el Movimiento y el Diseño de Vehí culos” (de la Lección 1)

1 plumón permanente de punta fina cinta adhesiva papel de notas adhesivo cubeta con piezas para armar adicionales

Preparación 1. Para familiarizarse con las actividades de esta lección, puede hacer lo siguiente:- Dibuje sobre papel cuadriculado, un diagrama de uno de los vehículos de la

Lección 1.- Revise la Ilustración 2-2 (p. 40 de esta Guía y p. 7 del Libro de Actividades del

Estudiante) y monte el vehículo.2. Coloque las notas adhesivas cerca del papelógrafo con la lista de lluvia de ideas

de la Lección 1. Los alumnos pueden usar estas notas para agregar comentarios o preguntas adicionales a la lista.

3. Ordene los baldes, los lápices de color, las reglas, las plantillas circulares y los ve-hículos de la Lección 1 en el Centro de Recursos.

Procedimiento 1. Dirija la atención del curso sobre la lista de lluvia de ideas de la Lección 1 “Qué sabemos sobre el Movimiento y el Diseño de Vehículos”. Pídales que identifi-quen afirmaciones referidas a dibujos o planes de diseño. Los alumnos saben que los ingenieros usan las Ciencias y las Matemáticas para planificar, diseñar y construir productos. Muchas veces esbozan sus ideas y planes antes de cons-truir. También confeccionan detallados registros de los productos después de la construcción, ya sea mediante dibujos o usando gráficos computacionales, de modo que los productos puedan ser estudiados y mejorados. Explíqueles que realizarán algo muy similar en esta lección.


2. Indíqueles que recojan los lápices de colores, las reglas, las plantillas circulares y los vehículos del Centro de Recursos. Los baldes con piezas para armar serán usados más adelante.

Consejo de gestión: No distribuya las cubetas con piezas para armar antes de que sea indicado en esta lección. Es importante que los alumnos distingan cuándo es el mo-mento de modificar sus vehículos y cuándo es el tiempo para probar su movimiento.3. Pídales que dibujen el vehículo de su equipo de la Lección 1 en el papel cuadri-

culado. Si el grupo no logró construir un vehículo, deben hacer una construc-ción simple con las piezas para armar y dibujarla. Recuérdeles que deben fechar los dibujos. Para fines evaluativos, anote qué alumnos usan la plantilla circular para dibujar las ruedas, quiénes utilizan la regla para trazar líneas rectas y quié-nes usan color y leyendas en sus dibujos. Si algunos alumnos se muestran incó-modos con la tarea de dibujar, permítales que escriban una descripción del ve-hículo, junto con el dibujo.

Consejo de gestión: Los niños cuentan con lápices de colores que corresponden a los de las piezas. Aquellas que son grises pueden ser dibujadas con el lápiz grafito. 4. Luego de que los alumnos hayan registrado sus diseños en papel cuadriculado,

explíqueles que ahora cuentan con un registro permanente de sus diseños. Pí-dales que recojan los baldes del Centro de Recursos, que desarmen los vehícu-los de la Lección 1 y que depositen las piezas en las cubetas. Recuérdeles que sus dibujos pueden servir como una forma de recordar los vehículos que construye-ron.

5. Después de darles un tiempo suficiente para analizar sus dibujos y descripcio-nes, pida a los alumnos que piensen cómo podrían usar su dibujo como un pla-no o plan detallado: Si tuvieras que armar el vehículo nuevamente, ¿qué carac-terísticas en el dibujo lo harían más fácil?

6. Dirija la atención de los alumnos al dibujo de un vehículo (Ilustración 2-2 en la p. 40 en esta Guía, y p. 7 en el Libro de Actividades del Estudiante). Explíqueles que cada grupo usará este dibujo técnico para construir un vehículo estándar.

7. Antes de comenzar, los alumnos deben examinar el dibujo técnico y decidir qué piezas necesitarán para construir el vehículo. Las piezas requeridas son las si-guientes:

- conectores canela- conectores grises- conectores rojos- conectores amarillos- varillas rojas

6 / Usemos dibujos para registrar y construir

6. Tu profesor te pedirá que mires el dibujo de la pág. 7. A esto se lellama un dibujo técnico. Usarás este dibujo para construir un vehículoestándar. Habla con tu profesor para averiguar lo que significa “vehículoestándar”.

7. Mira detenidamente el dibujo técnico. ¿Qué piezas necesitas paraconstruir el vehículo?

8. Construye el vehículo tal como se ve en el dibujo técnico.

9. Muestra tu vehículo a la clase. ¿Son iguales los vehículos de todoslos grupos? ¿Por qué piensas que pasó eso?

10. Compara tu propio dibujo con el dibujo técnico. Luego, comparte loque piensas de estas preguntas:

¿En qué se parece o diferencia tu dibujo del dibujo técnico?

En el dibujo técnico, ¿qué observas con respecto a las dosperspectivas del vehículo? ¿En qué se parecen? ¿En que sediferencian?

¿Qué partes del dibujo técnico pueden facilitarte la construcción deeste vehículo? ¿Qué partes pueden hacerlo más difícil?

¿Cómo ayuda el color en un dibujo?

¿Qué dibujo (el tuyo o el técnico) podría ser más fácil de usarpara ti si necesitaras construir 100 copias del mismo modelo?¿Por qué?

11. Usa el marcador de la clase para escribir la letra de tu grupo en unpequeño trozo de la cinta adhesiva. Envuelve la cinta alrededor de lavarilla roja cerca de las ruedas pequeñas del vehículo que reciénconstruiste. Devuelve tu vehículo y demás materiales al centro de

LECCION 2


Figura 2-1

Haciendo undibujo en dosperspectivas

Ilustración 2-1Elaboración de un dibujo de dos perspectivas


- varillas grises- varillas azules- ruedas pequeñas- ruedas grandes- llantas grandesSi los alumnos tienen dificultad para seguir el dibujo técnico, indíqueles que se fijen en la leyenda. También pueden colorear el dibujo técnico antes de comenzar a construir.8. Deje el tiempo suficiente para que los estudiantes armen su vehículo.

Actividades Finales 1. Pida a los alumnos que muestren sus vehículos terminados. Si todos los vehículos son idénticos, explique las razones de por qué eso es así.

2. Pídales que comparen sus propios dibujos con el esquema técnico. Inicie un de-bate usando preguntas como las siguientes:

- ¿En qué se diferencia tu dibujo con el dibujo técnico?- ¿Qué te llama la atención sobre las dos perspectivas del dibujo técnico? ¿En

qué se parecen? ¿En qué se distinguen?- ¿Qué partes del dibujo técnico te facilitan la construcción del vehículo? ¿Qué

partes las dificultan?- ¿En qué ayuda el color en el dibujo?- ¿Cuál dibujo (el tuyo o el técnico) será mejor, si tuvieras que construir 100 co-

pias de un modelo único? ¿Por qué?3. Pida a cada grupo que anote con el plumón permanente la letra de su equipo en

un pedazo de cinta adhesiva y lo peguen en el eje de su vehículo. Los alumnos de-ben devolver los materiales al Centro de Recursos.

Consejo de gestión: El siguiente paso puede ser realizado ahora o en otro momento.4. Junte a los alumnos en parejas y pídales que lean “La carrera que no se corrió” (pp.

42-44 en esta Guía y pp. 9-11 en el “Libro de Actividades del Estudiante”). Mien-tras los alumnos repasan la Selección de Lectura, pregúnteles qué sintieron cuan-do construyeron sus vehículo en la Lección 1. ¿Les ocurrió algo parecido a lo que vivieron Bobby Rahal y su equipo de diseño?

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7

LECCION 2

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Vista superior

Varilla azulVarilla azul

Varilla roja

Conector color canela

Conectoramarillo

Conectoramarillo

Conector gris

Vista lateral

Varilla gris

Conector rojoConector rojo

Conector amarillo

Ilustración 2-2Dibujo de un vehículo


Extensiones Matemática Artes Plásticas1. Establezca un Centro de Aprendizaje en el que puede colocar la plantilla circu-

lar (u otro tipo de plantillas) reglas, lápices de colores y piezas para armar adi-cionales). Motive a los alumnos a que construyan diversos objetos en el Centro de Aprendizaje y que practiquen el registro de sus construcciones en dibujos.

Matemáticas Artes Plásticas2. Los alumnos pueden traer fotografías, recortes de revistas o dibujos que mues-

tren una perspectiva particular de una persona u objeto, frontal, lateral, supe-rior. Pídales que ordenen las imágenes de acuerdo a su perspectiva.

Artes Plásticas3. Pida un miembro de cada grupo que pose como modelo, mientras sus otros dos

compañeros dibujan su cabeza en dos o tres perspectivas (frontal, lateral, supe-rior). Pregúnteles dónde han visto imágenes parecidas a sus dibujos (retratos, la “cara” de la moneda, etc.). Posteriormente, pueden dibujar un objeto, como un escritorio, un libro o una flor, desde distintas perspectivas.

Lenguaje Artes Plásticas4. Coloque un objeto en un lugar visible para todo el curso. Pida a voluntarios que

caminen en torno al objeto y describan, por escrito, su aspecto desde diferentes perspectivas. Inquiera sobre cuál perspectiva brinda la información más útil so-bre el objeto.

Matemáticas Ciencias Sociales5. Los alumnos deben describir qué es un dibujo a escala. Pídales que comparen

sus vehículos con los dibujos respectivos. ¿El vehículo está representado en su escala correcta (todas las partes están en proporción)? Por ejemplo, ¿las ruedas tienen el tamaño adecuado con respecto al cuerpo del vehículo? También se pueden encontrar escalas en los mapas. Los alumnos pueden calcular la distan-cia entre ciudades usando la escala.

Evaluación Tal como se señaló, Ud. puede usar esta lección como una evaluación previa de las ha-bilidades de los alumnos para registrar diseños por medio de dibujos. Mediante las si-guientes preguntas, puede establecer una base para medir el crecimiento de las habi-lidades de dibujo de los estudiantes:- ¿El estudiante se acerca para observar el objeto que dibuja?- ¿Cuál es el grado de comprensión de cómo las piezas encajan unas con otras?- ¿El alumno comunica el diseño del vehículo de manera efectiva?- ¿Usa rótulos, leyendas, colores u otros medios para crear un dibujo claro del

vehículo?- ¿Qué herramientas, incluyendo el papel cuadriculado, la plantilla de cír-

culo, la regla y los lápices de colores, usa el alumno para registra los di-seños? Ponga atención al mejoramiento en la utilización de estos medios en la medida que la Unidad avanza.

Recuerde que la meta general no consiste en que los alumnos dominen el dibujo téc-nico, sino que muestren un progreso en la manera en que construyen productos a partir de diseños y la forma en que los registran.

Preparación para la lección 3- Para ahorrar tiempo en la siguiente lección, puede preparar las cuerdas

y los ganchos hechos clips de papel con anterioridad. Siga las instruccio-nes en la sección Preparación de la Lección 3 (p. 46).

- Los alumnos no deberían alterar sus vehículos entre las lecciones 2 y 3.


SELECCIÓN DE LECTURALA CARRERA QUE NO SE CORRIÓ

¿Cómo te sentías mientras construías tu vehículo en la Lección 1? ¿Tuviste algún problema? ¿Fuiste capaz de hacer rodar las ruedas? ¿Se movió el vehículo como tú querías? Tal vez pensaste: “Si sólo tuviera más tiempo, sé que podría hacer que esto funcione mejor”. A menudo, eso puede ser cierto. Pero a veces simplemente no tene-mos más tiempo. En ocasiones tenemos que dejar de trabajar en un proyecto, aun cuando nos gustaría seguir mejorándolo. El corredor de autos de fama mundial Bo-bby Rahal (se pronuncia “Ray-hall”) tuvo una experiencia como esa cuando diseñó y construyó su propio auto de carrera Indy.Los Indy son los aerodinámicos y poderosos autos que compiten en la Indianápolis 500, entre otras carreras. La “Indy 500”, como se llama esta carrera de 500 millas (805 km), se corre cada año en la fecha del Memorial Day en Indianápolis,Indiana. Cerca de medio millón de personas van a verla. Ahí compiten los mejores conductores del mundo.La ilustración muestra el aspecto de un auto Indy. Como puedes ver, la punta se ase-meja a la nariz de un avión. Esta forma ayuda a aumentar la velocidad. El auto tiene “aletas” en las partes delantera y trasera para mejorar el flujo de aire a su alrededor.La mayoría de los Indy son fabricados por una compañía en Inglaterra. Pocos corre-dores han intentado construir el suyo. Entonces, ¿por qué Bobby Rahal y su compañe-ro Carl Hogan quisieron construir uno? Fue un reto que los atrajo tanto a ellos como a su compañía Rahal/Hogan Racing. Bobby Rahal ya había ganado la Indy 500 en 1986. Pero en 1992, Rahal decidió que quería correr en un auto especial, uno que diseñarían y construirían él y su equipo de diseño. Sería el único auto de su tipo en el mundo. En la Lección 1 fuiste parte de un equipo de diseño que construyó un vehículo. Rahal/Hogan Racing también tenía un equipo de diseño con ingenieros, expertos en com-putación y un especialista en aerodinámica automotriz, alguien que sabe cómo el flu-jo de aire en torno a un auto afecta su velocidad y rendimiento. El equipo contaba con siete meses para diseñar, construir y probar el auto antes de la Indy 500 de 1993.Para ser competitivo en la Indy 500, el auto de Rahal debía desplazarse a unas 220 mi-llas (354 km) por hora. ¿Cuán rápido es eso? Si te pararas en la línea lateral de una can-cha de fútbol y vieras pasar un auto de un extremo a otro de la cancha a 220 millas por hora, sólo verías un borrón. A esa velocidad, el auto se demoraría 1 segundo en reco-rrer el largo de la cancha.La Indy 500 se corre en una pista de forma ovalada que tiene tanto curvas cerradas como tramos rectos. En la carrera de 500 millas, los autos giran 200 veces en torno a esa pista de 21/2 millas (4 km). Como pueden dar la vuelta a la pista en alrededor

Usemos dibujos para registrar y construir / 9

LECCION 2


Selección de lectura

La carrera que no se corrió

¿Cómo te sentías mientras construías tuvehículo en la Lección 1? ¿Tuviste algúnproblema? ¿Fuiste capaz de hacer rodar lasruedas? ¿Se movió el vehículo como túquerías? Tal vez pensaste: “Si sólo tuvieramás tiempo, sé que podría hacer que estofuncione mejor”. A menudo, eso puede sercierto. Pero a veces simplemente no tenemosmás tiempo. En ocasiones tenemos que dejarde trabajar en un proyecto, aun cuando nosgustaría seguir mejorándolo. El corredor deautos de fama mundial Bobby Rahal (sepronuncia “Ray-hall”) tuvo una experienciacomo esa cuando diseñó y construyó supropio auto de carrera Indy.

Los Indy son los aerodinámicos ypoderosos autos que compiten en laIndianápolis 500, entre otras carreras. La“Indy 500”, como se llama esta carrera de500 millas (805 km), se corre cada año en lafecha del Memorial Day en Indianápolis,

Indiana. Cerca de medio millón de personasvan a verla. Ahí compiten los mejoresconductores del mundo.

La ilustración muestra el aspecto de unauto Indy. Como puedes ver, la punta seasemeja a la nariz de un avión. Esta formaayuda a aumentar la velocidad. El auto tiene“aletas” en las partes delantera y trasera paramejorar el flujo de aire a su alrededor.

La mayoría de los Indy son fabricados poruna compañía en Inglaterra. Pocoscorredores han intentado construir el suyo.Entonces, ¿por qué Bobby Rahal y sucompañero Carl Hogan quisieron construiruno? Fue un reto que los atrajo tanto a elloscomo a su compañía Rahal/Hogan Racing.Bobby Rahal ya había ganado la Indy 500 en1986. Pero en 1992, Rahal decidió quequería correr en un auto especial, uno quediseñarían y construirían él y su equipo dediseño. Sería el único auto de su tipo en elmundo.

Automóvil de carrera Indy

Aleta traseraAleta delantera


de un minuto, toman una curva tras otra con una diferencia de segundos. Si un auto pierde velocidad en las curvas, puede perder la carrera. El equipo de diseño de Bobby sabía que enfrentaba un gran desafío: diseñar un auto que se desplazara a altas velo-cidades y que también se “agarrara” a la pista en las curvas.Después de semanas de construcción, prueba y modificación del Indy, surgió un pro-blema inesperado durante una prueba que se corrió en una pista en Phoenix, Arizo-na. Al tomar Bobby una curva a unas 170 millas (274 km.) por hora, el extremo trasero del auto se balanceó y golpeó el muro de contención. El auto no sufrió daños severos y Bobby sólo quedó conmocionado. Pero el problema era serio. El auto era inestable en las curvas en momentos impredecibles. El equipo de diseño tenía un nuevo reto: en-contrar el origen del problema y buscarle solución.El equipo de diseño trabajó día y noche buscando una pieza defectuosa o una carac-terística mal diseñada. Rediseñaron la aleta trasera del auto y le hicieron pruebas en un túnel de viento. Revisaron la aleta delantera. Probaron todas las modificaciones que pudieron concebir y prácticamente construyeron un auto nuevo durante el pro-ceso. A veces parecían estar cerca de la solución, pero repentinamente el auto volvía a perder la estabilidad oscilando hacia el muro.Finalmente, tuvieron que dejar de trabajar. Era tiempo de que todos los conducto-res que querían competir en la carrera Indy 500 de 1993 intentaran clasificar. En las pruebas de clasificación, los conductores corren por turnos alrededor de la pista. Sólo los autos más veloces logran competir en la carrera real.¿Puedes imaginar cómo se sentía el equipo de diseño mientras Bobby ingresaba a la pista? ¡Cómo deben haber deseado haber tenido más tiempo! ¡Cómo deben haber esperado que todo saliera bien! ¡Cómo deben haber esperado que Bobby clasificara para la carrera Indy 500 y que después la ganara!¿Pero sabes qué pasó? No todo salió bien. El auto siguió siendo inestable y nunca al-canzó la velocidad necesaria para clasificar. Bobby Rahal no correría en la Indy 500.

10 / Usemos dibujos para registrar y construir

LECCION 2


En la Lección 1 fuiste parte de un equipode diseño que construyó un vehículo.Rahal/Hogan Racing también tenía un equipode diseño con ingenieros, expertos encomputación y un aerodinamicistaautomotriz, alguien que sabe cómo el flujo deaire en torno a un auto afecta su velocidad yrendimiento. El equipo contaba con sietemeses para diseñar, construir y probar elauto antes de la Indy 500 de 1993.

Para ser competitivo en la Indy 500, el autode Rahal debía desplazarse a unas 220 millas(354 km) por hora. ¿Cuán rápido es eso? Si tepararas en la línea lateral de una cancha de

fútbol y vieras pasar un auto de un extremo aotro de la cancha a 220 millas por hora, sóloverías un borrón. A esa velocidad, el auto sedemoraría 1 segundo en recorrer el largo de lacancha.

La Indy 500 se corre en una pista de formaovalada que tiene tanto curvas cerradas comotramos rectos. En la carrera de 500 millas, losautos giran 200 veces en torno a esa pista de21• 2 millas (4 km). Como pueden dar la vueltaa la pista en alrededor de un minuto, tomanuna curva tras otra con una diferencia desegundos. Si un auto pierde velocidad en lascurvas, puede perder la carrera. El equipo dediseño de Bobby sabía que enfrentaba un granreto: diseñar un auto que se desplazara aaltas velocidades y que también se agarrara a lapista en las curvas.

Después de semanas de construcción,


Al borde de la pista, el equipo de diseño de Rahal/Hogan estaba desconcertado. Se ha-bía esforzado al máximo en el proyecto y el tiempo se había acabado. Pese a lo decep-cionado que estaba, Bobby habló con los periodistas antes de dejar la autopista:“Va a ser un extraño Memorial Day para mí al no estar en esta carrera. Pero volvere-mos el próximo año. Volveremos a dar la pelea”. Agradeció a sus admiradores por su respaldo. Luego abandonó la pista.Aun después de siete meses de trabajo arduo, el equipo no pudo resolver el defecto del auto. No era fácil descartar este proyecto cuando el equipo se había esforzado tanto en él. Pero no había nada más que pudiera hacerse.Cuando termina un reto, a menudo se presenta de inmediato otro. Bobby Rahal no construyó un auto exitoso para la Indy 500 de 1993. Pero nunca dejó de correr ni de pensar en ganar. De hecho, no mucho después de la temporada de carreras de1993, el equipo de diseño de Bobby Rahal comenzó a trabajar en un nuevo motor para el auto de carrera Indy.


LECCIÓN 3 MOVAMOS UN VEHÍCULO: EXAMINEMOS LAS FUERZAS

Introducción y objetivos En las lecciones 1 y 2, los alumnos conocieron acerca de la construcción de vehí-culos y el registro de su diseño. Esta lección se centra en la fuerza y el movimiento. Los alumnos podrán desarrollar su comprensión del siguiente principio: una fuer-za aplicada a un objeto, cambia el movimiento de éste. Para asegurar condiciones similares y controlada, los estudiantes usan los vehículos estándar confeccionados en la Lección 2 y utilizan un sistema mediante el cual un peso descendente adhe-rido a una cuerda tira el vehículo. En esta actividad, los alumnos podrán describir detalladamente cómo sus vehículos responden a esta fuerza. Esta lección también prepara la base para una recopilación y representación más formal de datos en la Lección 4.- Los estudiantes arman un sistema para impulsar sus vehículos.- Los estudiantes comparan y discuten cómo cambia el movimiento de

sus vehículos cuando se usa pesos menores o mayores para impulsar-lo.

- Los estudiantes registran sus datos en el Cuaderno de Ciencias.- Los estudiantes plantean conclusiones acerca del efecto de distintos

pesos en el movimiento de sus vehículos tirados por una cuerda.

Contexto Para mover un vehículo en reposo, se requiere de una fuerza -empujar o tirar. De forma similar para frenar o detener un vehículo en movimiento también se requie-re de una fuerza. Las fuerzas desequilibradas inician el movimiento e influyen sobre él, como en una competencia de tirar una cuerda. Al inicio, ambos equipos tiran la cuerda con una fuerza equivalente. Súbitamente, un jugador se cae. La ventaja favo-recerá al equipo con más fuerza; la velocidad de la cuerda y de los competidores au-menta en dirección al extremo con más fuerza. La segunda ley de Newton establece que cuando se ejerce una fuerza sobre un obje-to, la fuerza actúa aumentando la velocidad de ese objeto. El efecto de la fuerza so-bre el movimiento del objeto depende de la magnitud y la dirección de la fuerza. En las próximas tres lecciones, los alumnos atarán una cuerda a sus vehículos, col-garán la cuerda por el borde de la mesa y adherirán un peso (golillas pequeñas) al extremo de la cuerda. El vehículo es atraído por la fuerza de gravedad que actúa so-bre la cuerda cargada y tira los pesos hacia el suelo. Mientras mayor sea la fuerza, esto es, mientras mayor sea la carga adherida a la cuerda, el tirón sobre el vehículo será mayor y éste cambiará su velocidad más rápidamente. Frecuentemente, el ve-hículo seguirá moviéndose, incluso después que los pesos hayan alcanzado el sue-lo y dejen de tirar el vehículo. Este movimiento continuado se debe a la inercia. Para prevenir que los vehículos se caigan de la mesa, los alumnos crearán una barrera, colocando un sujetalibros en el extremo de su espacio de trabajo (ver la ilustración en la Hoja de Instrucciones, p. 50).


Cuando los equipos fijen la cuerda cargada con los pesos (golillas) al vehículo, un alumno sostendrá el vehículo en su lugar. Las fuerzas están equilibradas y el vehí-culo no se moverá. En esta lección la fricción se produce por el roce entre las rue-das y el eje, y entre las ruedas y llantas con la superficie sobre la que se mueve el ve-hículo. Luego de que la cuerda cargada deje de tirar, la fricción ralentizará y deten-drá el movimiento del vehículo. Los alumnos estudiarán la fricción con más deta-lle en la Lección 8.

MaterialesPara cada alumno1 Cuaderno de Ciencias

Para cada grupo de tres alumnos1 ejemplar de la Hoja de Registro 3-A: Registro de cómo se mueve nuestro vehícu-

lo1 vehículo estándar* (rotulado con la letra del grupo, de la Lección 2) cuerda, 100 cm.1 pedazo de cartulina, tamaño carta2 clips extra-grandes16 golillas metálicas pequeñas1 golilla metálica grande1 sujetalibros pequeño, 13 x 12 x 12 cm.1 lámina de madera terciada 38 x 122 x 0,6 cm.

Para el curso10 vasos plásticos pequeños, 30 mL1 carrete de cordel delgado1 cinta de medición tijeras cinta adhesiva

*El término vehículo estándar será usado a partir de ahora para referirse al vehículo construido en la Lección 2, a partir de un dibujo técnico.

Preparación Consejo de gestión: Puede ser conveniente pedir la ayuda de un asistente adulto para preparar esta lección. No se recomienda que los alumnos preparan las cuerdas con los ganchos de alambre de clips (ver punto tres de esta sección), ya que carecen de las habilidades motrices finas para manipular esos materiales.1. Decida si los alumnos, en esta lección y en toda la Unidad, llenarán las hojas de

registro de manera individual o como equipo. Haga las copias correspondientes de la Hoja de Registro 3-A: Registro de cómo se mueve nuestro vehículo.

2. Asigne una superficie plana y alargada para cada equipo como, por ejemplo:- Una mesa grande rectangular o cuadrada.- Una “pista” consistente en una lámina de madera terciada o similar, coloca-

da sobre dos o más escritorios de la sala de clases.3. Prepare la cuerda con ganchos hechos de clips de la siguiente manera:- Corte la cuerda en trozos de 100 cm. Cada grupo necesita una cuerda.- Doble el clip en forma de “S”, como un gancho. Cada grupo necesita dos gan-

chos.- Fije los ganchos en cada extremo de la cuerda. Átelos como se muestra

en la Ilustración 3-1.- Para evitar que la cuerda se enrede, enróllela alrededor de un pedazo

de cartulina. Fije los ganchos a la cartulina con cinta adhesiva (volverá a usar la cartulina más adelante).


4. Coloque 16 golillas pequeñas en los vasos plásticos. Cada grupo necesita un vaso.

5. Ordene los materiales en el Centro de Distribución, tal como se muestra en la Ilustración 3-2.

6. Use las Instrucciones para que los estudiantes preparen un sistema de peso des-cendente (p. 50 en esta Guía y pp. 15-16 del Libro de Actividades del Estudiante) para preparar el sistema de peso descendente de un equipo, con fines de demos-tración.

Procedimiento 1. Pida a un alumno que camine de un extremo a otro de la sala de clases. El cur-so deberá describir el movimiento de su compañero. Pídale que repita el recorri-do, pero esta vez con un cambio en su movimiento (por ejemplo, primero puede caminar y, después, correr). Ahora, el curso debe describir el cambio en el mo-vimiento. Explíqueles que describirán el movimiento y los cambios en el movi-miento en esta lección y en el futuro.

2. Repase con el curso las Instrucciones para que los estudiantes preparen un sis-tema de peso descendente (p. 50 en esta Guía y pp. 15-16 del Libro de Activida-des del Estudiante). Un voluntario deberá demostrar el funcionamiento del sis-tema de peso descendente, usando el sistema previamente preparado. Pregunte por el fin que puede cumplir el sujetalibros.

3. Distribuya la Hoja de Registro 3-A: Registro de cómo se mueve nuestro vehícu-lo. Indíqueles que por cada conjunto de pesos que prueben (cuatro en total), de-berán registrar los movimientos y los cambios de movimiento en sus vehículos. Repase el ejemplo contenido en la Hoja de Registro.

4. Pídales que recojan sus vehículos y demás material del Centro de Recursos. Re-cuérdeles que deberán desenrollar cuidadosamente la cuerda de la cartulina para que no se enrede.

Actividades finales Pídales que compartan sus resultados. Puede guiar la discusión con las siguientes preguntas:- ¿Cuándo observaste que el vehículo comenzó a moverse?- ¿Qué causó que tu vehículo se moviera?- ¿El vehículo se movió de manera diferente cuando cambiaste los pe-

sos? ¿Por qué ocurrió eso?- ¿Qué hizo que el vehículo se detuviera?- ¿Para qué usaste el sujetalibros? ¿Lo necesitaste todas las veces? ¿Por

qué?- ¿Cómo describirías el movimiento del vehículo, de acuerdo al peso usa-

do en cada ocasión?- Comente los rangos de velocidad en Hojas de Registro. Pídales que ex-

pliquen cómo la magnitud de la fuerza afectó el movimiento de sus ve-hículos. Nota: Los alumnos pueden decir, “más peso en la cuerda (o más fuerza), hizo que el vehículo se moviera más rápido”. Esta es una respuesta aceptable. No obstante, debe ayudarles a entender que mien-tras mayor sea la fuerza, mayor es el cambio de velocidad sobre una

Ilustración 3-1Cómo fijar el clip a la cuerda


misma distancia. Una manera de describir este cambio de velocidad es: “el vehículo se movió más rápido, cuando tenía más peso” o “cuando se tiraba más, el vehículo partió más rápido”.

Comente el desafío contenido en la Hoja de Registro 3-A. Ayude a los alumnos a re-conocer que sus vehículos se movieron una distancia igual a la altura existente des-de el suelo hasta la superficie de trabajo. Explique por qué ello es así. Los estudiantes deben limpiar sus espacios de trabajo y devolver los vehículos y los demás materiales al Centro de Recursos. Pídales que cuidadosamente vuelvan a en-rollar la cuerda en torno a la cartulina. También deben volver a colocar las golillas en los vasos plásticos. Usarán las cuerdas y los ganchos en la Lección 4.

Extensiones CienciaLos alumnos deben juntarse en parejas y, por turnos, describir el movimiento de su compañero. Los alumnos pueden desplazarse por la sala, los pasillos, el gimna-sio o el patio. Luego, pídales que observen cambios en el movimiento; por ejemplo, pueden cambiar de dirección, disminuir o acelerar la velocidad. Los alumnos pue-den crear Tarjetas de Movimiento, cada una con una descripción distinta de la ve-locidad (“no se mueve”, “se mueve lentamente”, etc.). Mientras un alumno ordena las tarjetas para formar una secuencia, su compañero deberá moverse de acuerdo a esa secuencia.

CienciaPida a los alumnos que busquen ejemplos de objetos que se mueven por la fuerza de la gravedad. Los ejemplos pueden variar de manzanas que se caen de los árboles, rocas que ruedan cuesta abajo o un carro que se desliza por una pendiente. O bien pueden buscar ejemplos de objetos unidos a una cuerda. Los ejemplos, un balde de un pozo, los limpiavidrios que trabajan en los rascacielos modernos, un sistema de poleas en un taller mecánico, o los pesos en un reloj con péndulo. Los alumnos pue-den interesarse en investigar sobre el Volcano Rover, un robot sujeto a una atadura, que se utiliza para explorar volcanes.

MatemáticasLos estudiantes pueden usar una balanza para registrar cuántas golillas pequeñas son equivalentes al peso de una golilla grande. ¿Todos los alumnos llegan a la mis-ma equivalencia? ¿Por qué se pueden producir diferencias? Pida a los alumnos que busquen otros objetos, cuyo peso sea equivalente a 2, 4 y 8 golillas pequeñas.

Ilustración 3-2Centro de Recursos


CienciaEl curso puede realizar una competencia de tirar una cuerda, siempre bajo super-visión de un adulto. Realice la siguiente investigación y coméntela posteriormente. Comience con un alumno a cada lado. Luego, agregue simultáneamente otros dos a cada lado. ¿Las fuerzas siguen equilibradas? ¿Se mueve o no la marca del centro? ¿Por qué? Cuando cada lado haya sumado un número igual de alumnos, comience a restar y sumar alumnos. Observe si se mueve la marca del centro. ¿Qué determina la dirección en que se mueve la cuerda? Los estudiantes deberán explicar por qué la cuerda puede no moverse, pese a que los competidores de ambos bandos están ti-rando de la cuerda.Pida a los alumnos que monten un sistema de peso descendente en que el vehícu-lo esté conectado a la cuerda por una banda elástica y no por un gancho. Recuérde-les que deben usar las gafas protectoras. ¿Qué ocurre con la banda elástica cuando agregan los pesos? ¿Qué ocurre con la banda elástica cuando sueltan el vehículo? ¿Qué ocurre con la banda elástica cuando los pesos alcanzan el piso? Los alumnos deberán incrementar el número de pesos adheridos a la cuerda y realizar observa-ciones adicionales. Pueden medir cuánto se alarga el elástico con cada prueba. Ayu-de a que los alumnos comprendan que la extensión variable de la banda elástica es un indicador visual de que los pesos están tirando el vehículo todo el tiempo, desde el momento en que están adheridos al vehículo, hasta que alcanzan el suelo.

PreparaciónLos estudiantes no deben desarmar los vehículos estándar. Los seguirán usando en la Lección 4.


LECCION 3

STCTM / Movimiento y diseño Movamos un vehículo: Examinemos las fuerzas / 15

Instrucciones para que los estudiantes preparen un sistema de peso descendente

Instrucciones: Recojan sus materiales. Pongan su vehículo en el lugar de trabajo largo yplano asignado a su grupo por el profesor. Luego, preparen el lugar de trabajo como semuestra en dibujo.

1. Asegúrense de hacer pasar el cordel a través de la aberturaen el sujetalibros. Alguien del grupo debe tirar el vehículohacia atrás, hasta que la parte superior del gancho delclip quede en línea con el borde superior de lamesa. Si están usando una mesa larga, tiren el vehículohacia atrás hasta que las ruedas traseras estén cerca delextremo de la mesa. (Las ruedas deben permanecer sobrela mesa).

Clipdoblado enforma de S

Clipcolgando encimadel borde de la

mesatableCordel porencima de

la mesa

Clipatado al ejedelantero

Cordel através del

sujetalibros

Sujetalibrosen el borde

la mesa (base larga

que enfrentael vehículo)

Vehículo ycordel tirados

hacia atrás

2. Mientras otro miembro del grupo sostiene el vehículo en sulugar, un tercer miembro debe poner dos golillaspequeñas en el gancho del clip en el borde de lamesa. ¿Puede sentir el peso adicional la persona que estásosteniendo el vehículo?


LECCION 3

16 / Movamos un vehículo: Examinemos las fuerzas STCTM / Movimiento y diseño

3. Ahora suelten el vehículo. Si el vehículo no se mueve, ungolpe muy suave puede ayudar a que lo haga. (Si aún no semueve, anoten esa información en su Hoja paraanotaciones).

4. Conversen lo que observaron. El tercer miembro del grupodebe anotar las observaciones del grupo en la Hoja paraanotaciones 3-A: Registremos cómo se mueve nuestrovehículo.

5. Vuelvan a tirar el vehículo hacia atrás, hasta que la partesuperior del gancho del clip quede en línea con elborde superior de la mesa. Pongan dos golillas pequeñasmás en el gancho (cuatro en total). Conversen lo que sesiente al sujetar el vehículo en su lugar con cuatrogolillas en el gancho.

6. Suelten el vehículo. Anoten sus observaciones en la Hoja paraanotaciones.

7. Tiren nuevamente el vehículo hacia atrás. Pongan cuatrogolillas pequeñas más en el gancho (ocho en total). Antesde soltarlo, comenten lo que se siente al sostener elvehículo en su lugar con ocho golillas en el gancho.Luego hagan una predicción. Comenten cómo se moverá elvehículo. Ahora suelten el vehículo. Anoten susobservaciones.

8. Repitan esta actividad con 16 golillas (o 1 golillagrande).

9. Completen toda la Hoja para anotaciones 3-A.Califiquen la velocidad de su vehículo al ser tirado porcada uno de los pesos, asignando un número de uno acinco a cada prueba, siendo cinco el más rápido. ¿Quépeso tiró el vehículo más rápidamente?


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Registro de cómo se mueve nuestro vehículo

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Desafío para pensar: Piensa acerca del tamaño de tu espacio de trabajo y la longitud de tu cordel. Considera la distancia que recorre tu vehículo. ¿Cómo se relacionan estas medidas? ¿Por qué?


LECCIÓN 4 PROBEMOS EL MOVIMIENTO DE VEHÍCULOS QUE LLEVAN UNA CARGA

Introducción y objetivos Ahora los alumnos aplican lo que aprendieron en la Lección 3 y adaptan los vehí-culos para que puedan transportar una carga. Los prueban para observar cómo el peso de la carga afecta el movimiento del vehículo. Al usar una fuerza constante y variar el peso de la carga, los alumnos podrán entender la idea de que mientras más pesado sea el vehículo, más lenta será su velocidad promedio. En esta investigación, los alumnos adquirirán una importante experiencia en la realización de un experi-mento controlado, a la vez que desarrollan su comprensión intuitiva del papel que desempeña la masa en el movimiento.- Los alumnos agregan bloques de madera a sus vehículos para investi-

gar los efectos de una carga sobre el movimiento.- Los alumnos miden el tiempo que requiere el vehículo cargado para re-

correr una distancia dada.- Los alumnos comentan y representan gráficamente los resultados de

su investigación.

Contexto En la Lección 3, los alumnos y alumnas no efectuaron cambios en sus vehículos y observaron qué sucedía cuando variaban la fuerza que actuaba sobre el vehícu-lo. En esta lección, deberán mantener una fuerza constante y observar qué ocurre cuando varíen la masa de sus vehículos.Masa es la cantidad de material en un objeto. Peso es la cantidad de fuerza ejercida por la fuerza de gravedad sobre la masa de un objeto. En la luna, las personas, pesan una sexta parte de lo que pesan en la Tierra, pero su masa sigue siendo la misma. La masa de un vehículo es proporcional, pero no igual al peso del vehículo.La meta de las lecciones 3 y 4 es ayudar a que los alumnos desarrollen una compren-sión de las relaciones entre fuerza, masa y cambio en el movimiento. No es necesa-rio usar el término masa en sus comentarios. Más bien, ayude a los alumnos para que se familiaricen con las formas en que las fuerzas afectan el movimiento de ve-hículos más pesados y livianos.Los alumnos variarán la masa de sus vehículos al cambiar el número de bloques de madera que cargan. Descubrirán que mientras mayor sea la carga, y se aplique una fuerza constante, el vehículo se acelera más lentamente. Mientras menor sea la car-ga, el vehículo se acelera más. Esto es un resultado plausible. Por ejemplo, si se em-puja un carro de supermercado vacío, se acelerará más rápidamente que uno carga-do de mercadería. La carga mayor tiene más masa y, por lo tanto, más inercia, por lo que requerirá más fuerza para ser movida. Los alumnos podrán cuantificar su investigación en segundos, midiendo con los cronómetros el tiempo de viaje transcurrido. Muchos cronómetros o relojes tienen tres botones, lo que puede causar cierta confusión en los alumnos. Es convenien-te que determine previamente la habilidad de los alumnos para usar los cronóme-


tros. Siga las indicaciones del fabricante al instruir a los alumnos en el uso de los cronómetros. Deberá decidir cómo quiere que los alumnos lean los cronómetros. Por ejemplo, pueden leer y registrar el tiempo al segundo entero más próximo, o el tiempo a la centésima de segundo más próxima. El gráfico de la Hoja de Registro 4-A sólo indica números enteros. Si quiere que los alumnos midan y registren el tiem-po con más precisión, deberá modificar la Hoja de Registro o pedirles que creen sus propios gráficos.Incluso bajo condiciones aparentemente idénticas, los grupos pueden medir tiem-pos diferentes. Ayude a los alumnos a entender por qué eso puede ocurrir. ¿Accio-nan los cronómetros cuando la carga comienza a caer y los detienen cuando alcan-za el suelo? ¿La fricción afecta a los vehículos en algunas pruebas? ¿Acaso las ruedas están rozando con el marco o los ganchos tocan la superficie de la mesa? Ayude a los alumnos a comprender qué efectos pueden tener estas probables variaciones.Debido a las variaciones, característica común en estas mediciones, una única me-dición tendrá un valor limitado para la prueba y la evaluación. Por ello, los alumnos deberán repetir sus mediciones varias veces hasta que, con el conjunto de los datos obtenidos, se pueda lograr un valor representativo. Decida cuál es la mejor manera de analizar los datos. Hay muchas formas de analizar los datos de los alumnos, incluyendo la media arit-mética, la mediana y la moda. Una de las formas más conocidas es la media arit-mética que se obtiene sumando las mediciones y luego dividiendo el resultado por el número de mediciones. Esta aproximación producirá un promedio decimal que no es apropiado, pues sugiere un nivel de precisión que no está presente en las me-diciones. Tal como se explica más abajo, la mediana (el valor medio o central) o la moda (el valor más frecuente) son más pertinentes para esta actividad y son más fá-ciles de terminar.Un gráfico de línea (line plot), ilustrará el rango de las mediciones de los alumnos y les permitirá determinar que valor o conjunto de valores es la mejor representación de sus datos. Este gráfico muestra el rango de posibles resultados en el eje horizon-tal. Luego de cada prueba, los alumnos colorean un círculo situado por encima de la línea que representa el número de segundos que tardó el vehículo con una car-ga determinada (cantidad de bloques de madera), en recorrer una distancia equi-valente a la altura de su espacio de trabajo. Este color permitirá a los alumnos com-parar los resultados de su vehículo con diferentes cantidades de carga. Así, los alumnos que obtuvieron los resultados de la Ilustración 4-1 podrán decir que el tiempo promedio para que su vehículo con 0 bloques de madera recorriera una distancia equivalente a la altura de su espacio de trabajo, es de “entre 1 y 2 se-gundos”. Si continúan el análisis, podrán decir que la moda fue de “aproximada-mente 1 segundo”, ya que hay más círculos coloreados encima de la marca de 1 se-gundo que en la de 2 segundos. Cuando el vehículo cargó dos bloques, la mediana y la moda fueron de 3 segundos. Los alumnos también pueden concluir que el tiempo para que su vehículo con 1 bloque de madera recorriera una distancia equivalente a la altura de su espacio de trabajo, fue de “entre 2 y 4 segundos”.Puede hacer las siguientes preguntas, para ayudarles a entender que los resultados de sus mediciones pueden variar: “¿aproximadamente, cuánto tiempo tardó tu ve-hículo en recorrer una distancia equivalente a la altura de su espacio de trabajo?”. También puede preguntar: “¿cuál es el número que está al medio?” o “con un bloque de madera, ¿qué número de segundos se observó con más frecuencia?” Estimule a los estudiantes para que decidan cómo quieren representar los datos ob-tenidos.Para mantener una fuerza constante, los alumnos usarán el mismo número de go-lillas en un extremo de la cuerda. Si los alumnos cambiaran tanto la carga como la fuerza, no habría manera de distinguir qué variable afectó el movimiento que ob-servaron. Por ello, se sugiere que los estudiantes usen al menos 10 golillas pequeñas como fuerza constante. Recuérdeles que, una vez determinada la cantidad de goli-llas, no podrán modificarla en ninguna de las pruebas. La madera a usar en esta lección debería ser lo suficientemente liviana, para que un vehículo tirado por 10 golillas y cargado con dos bloques de madera, se pueda mo-ver. Sin embargo, si un bloque de madera tiene nudos, puede ser más denso, y por lo tanto más pesado que otros bloques. Si el grupo descubre que su vehículo cargado


con dos bloques no se mueve con la fuerza de 10 golillas pequeñas, instruya al gru-po a que incremente, de a una, el número de golillas, hasta que el equipo se mueva. Una vez que se haya establecido el número adecuado de golillas, el equipo debe re-gistrar el número en su Hoja de Registro y mantenerlo para las demás pruebas.Si la altura de los espacios de trabajo de todos los equipos es la misma, será fácil comparar los resultados. Sin embargo, si la altura difiere, ayude a los alumnos a des-cubrir por qué los resultados de los distintos equipos son diferentes y no pueden ser comparados.

Materiales Para cada alumno1 Cuaderno de Ciencias1 lápiz grafito con goma de borrar

Para cada grupo de tres alumnos1 ejemplar de la Hoja de Registro 4-A: Graficar datos 1 vehículo estándar1 cuerda con gancho, enrollada en cartulina (de la lección 3)16 golillas metálicas pequeñas en un vaso plástico pequeño2 bloques de madera 1 sujetalibros pequeño, 13 x 12 x 12 cm.1 cronómetro1 lápiz de color rojo1 lápiz de color azul1 lápiz de color verde1 lámina de madera terciada 38 x 122 x 0,6 cm.

Para el curso1 carrete de cordel delgado1 cinta de medición clips extra-grandes tijeras

Preparación 1. Haga una copia de la Hoja de Registro 4-A: Graficar datos para cada grupo (o para cada alumno).

2. Revise las cuerdas de la Lección 3. Si alguna se enredó, se formaron nudos o se perdieron los ganchos, prepare cuerdas con ganchos adicionales.

3. Ordene los espacios de trabajo del mismo modo en que lo hizo en la Lección 3.4. Ordene los materiales en el Centro de distribución, comenzando por las cartuli-

nas. Las 16 golillas de cada equipo aún deberían estar en los vasos plásticos.5. Repase la lección. Decida si necesita una o dos sesiones para realizarla. Esto de-

penderá de la experiencia de los alumnos en el uso de los cronómetros y en la confección de los gráficos. Un punto apropiado para interrumpir es entre los pa-sos 9 y 10 de Procedimiento.

Procedimiento 1. Pregunte a los alumnos sobre cómo cambiará el movimiento de los vehículos, si le agregan bloques de madera. Deles unos minutos para que anoten sus predic-ciones en los Cuadernos de Ciencias. Comente sus predicciones.

2. Exhiba un vehículo y dos bloques de madera. Pregúnteles cómo podrían adap-tar sus vehículos para poder transportar los bloques de madera. Acepte todas las propuestas.

3. Explique que para poder realizar un experimento controlado, todos los grupos deben sujetar los bloques de la misma forma. Muestre el método, tal como en la Ilustración 4-2. En la Lección 5 cada grupo podrá desarrollar su propio método.


4. Infórmeles que usarán un cronómetro para medir cuánto tiempo necesitan los vehículos para su recorrido en cada prueba. Así podrán comentar y comparar sus resultados. Distribuya un cronómetro a cada equipo.

5. Reserve algunos minutos para que los alumnos practiquen con el cronómetro. Controle que lo utilicen de manera correcta.

6. Ahora, los alumnos deben cronometrar el movimiento de un voluntario por la sala de clases. Explíqueles que deberán redondear las mediciones al segundo más próximo (vea la sección Contexto, en caso que desee que los alumnos mi-dan y registren el tiempo con mayor precisión).

7. Realice una lluvia de ideas con ejemplos en que se mide el tiempo del movi-miento. Las respuestas pueden incluir carreras de atletismo, de natación, de ca-ballos o de autos. Ponga como ejemplo una competencia de 100 m planos. Un corredor completa la carrera en 9 segundos y otro en 12. ¿Cuál de los dos se mue-ve más rápido? Asegúrese que todos entiendan que el menor tiempo transcurri-do es un indicador de mayor velocidad.

8. Revise con los alumnos las Instrucciones para que los estudiantes prueben el movimiento de vehículos que llevan carga (pp. 59-61 en esta Guía, pp. 20-22 en el Libro de Actividades del Estudiante).

9. Distribuya y repase la Hoja de Registro 4-A: Grafi car datos. Una ilustración en las instrucciones para los estudiantes y la Ilustración 4-1 muestran un ejemplo de un gráfi co completado. Verifi que que los alumnos sepan cómo colorear los círculos del gráfi co.

10. Los alumnos deben recoger sus vehículos y demás materiales del Centro de Re-cursos. Pídales que realicen la investigación siguiendo las instrucciones señala-das. Recuérdeles lo siguiente:

Ilustración 4-2Cómo fi jar el clip a la cuerda


- Usen lápices de colores para llenar los círculos correspondientes en el gráfico.

- Mantengan el número de golillas en cada prueba.- Sólo cambien la carga de cada vehículo.

Actividades Finales 1. Pida a los alumnos que comenten sus resultados. Pregunte los siguiente:- ¿Qué observaste cuando probaste diferentes cargas (bloques de madera)?- ¿Cómo se movió el vehículo cuando estuvo cargado con dos bloques?- ¿En qué cambió el movimiento cuando le sacaste un bloque?- ¿En qué cambió el movimiento cuando le sacaste dos bloques?- ¿Qué pasaría si le agregas un tercer o cuarto bloque de carga al vehículo?- Cuando el vehículo no cargó ningún bloque, ¿qué quedó para influir en

su movimiento? El peso del vehículo.- ¿Cuáles son tus conclusiones con respecto a los efectos de una carga

(como los bloques) en el movimiento de un vehículo? Guíelos para que entiendan que, mientras más pesado el vehículo, más tiempo toma en responder a una fuerza.

- ¿Conoces situaciones en el colegio o en tu casa que sean similares a lo que probaste en esta lección?

2. Pida a cada equipo que se centren en la Hoja de Registro 4-A: Graficar datos y que describan aproximadamente cuánto tiempo demoró su vehículo en mover-se una distancia dada. Los alumnos deben comprender que pueden obtener una medición mucho más representativa, si repiten las mediciones y seleccionan un valor, que si efectúan una sola medición. Algunas mediciones (representadas por los círculos coloreados) pueden agruparse. Otras se dispersarán, en cuyo caso el círculo del medio las representará a todas (vea la sección Contexto para más antecedentes sobre el análisis de los datos).

3. Pídales que devuelvan el material al Centro de Recursos. Pídales que cuidadosa-mente vuelvan a enrollar la cuerda en torno a la cartulina. También deben vol-ver a colocar las golillas en los vasos plásticos. Usarán las cuerdas, ganchos y go-lillas en la Lección 5.

Extensiones Ciencia1. Los estudiantes pueden investigar en qué medida la posición de la carga sobre

el vehículo puede afectar sus resultados. Pueden orientar los bloques horizon-talmente en vez de verticalmente o usar un vehículo con un compartimento de carga frontal.

Matemáticas2. Los vehículos pueden usar una balanza para descubrir cuántos bloques son

equivalentes al peso de su vehículo. Pregúnteles en qué sentido esta informa-ción les puede ayudar a interpretar los resultados de la investigación efectua-da.

Lenguaje3. Pida a los alumnos que se imaginen que deben transportar una carga valiosa

cruzando el continente americano. ¿Cuál será la carga y el destino? ¿Por qué debe ser entregada? ¿Cómo la transportarán? Luego de haber entregado la car-ga, ¿tomarán un camino de regreso distinto?

Matemáticas4. Los estudiantes pueden usar los cronómetros para medir distintos lapsos de

tiempo. Por ejemplo, la duración del recreo; el tiempo para correr de un extre-mo del patio al otro o para que un auto recorra una cuadra, etc.

Ciencias Sociales Lenguaje5. Que los alumnos investiguen y escriban sobre diversos vehículos de carga y sus

diferencias.


Artes Plásticas6. Pida a los alumnos que recopilen y exhiban imágenes de vehículos de carga.

Con cajas de cartón y carretes vacíos pueden confeccionar un modelo de uno de esos vehículos.

Matemáticas7. Pida a los alumnos que activen los cronómetros y los detengan pocos segundos

más tarde. Escriba el tiempo transcurrido en forma decimal. Luego, anote el mismo valor como fracción.


LECCION 4

20 / Probemos el movimiento de vehículos que llevan una carga STCTM / Movimiento y diseño

Instrucciones para que los estudiantes prueben el movimiento de vehículos quellevan carga

1. Preparen el sistema de peso descendente, como en la Lección 3.

2. Agreguen dos bloques al vehículo. Aprieten los travesaños para que losbloques se mantengan en su lugar.

3. Comprueben que un extremo del cordel esté atado al vehículo y el otroextremo ensartado a través de la abertura del sujetalibros. Tiren el vehículohacia atrás hasta que el gancho llegue al borde superior de su lugar de trabajo.Luego, alguien del grupo debe sostener el vehículo en su lugar.

4. Pongan 10 golillas pequeñas en el gancho. Los pesos deben colgar porencima del borde del lugar de trabajo (a través del sujetalibros). Compruebenque el gancho no esté atascado en el borde de la mesa.

5. Suelten el vehículo. Si el vehículo no se mueve, golpéenlosuavemente. ¿Pueden tirar el vehículo las 10 golillas?

6. Si el vehículo aún no se mueve, agreguen más golillaspequeñas, una a la vez. No agreguen más golillascuando el vehículo comience a moverse a través de lamesa, aunque sea solo levemente.

7. Cuenten sus golillas. Anoten el número en la Hoja paraanotaciones 4-A. Usen este número de golillas a travésde toda esta investigación. No cambien el número degolillas.


LECCION 4

Probemos el movimiento de vehículos que llevan una carga / 21STCTM / Movimiento y diseño

8. Prepara el cronómetro.Nuevamente tiren elvehículo hacia atrás,hasta que el ganchollegue al bordesuperior de la mesa.Cuando estén listospara comenzar,pongan el cronómetroen 0.

9. Cuando suelten elvehículo, echen aandar el cronómetro.(Si el clip seatasca en el borde dela mesa, vuelvan acomenzar). Detenganel cronómetro cuandolos pesos muertostoquen el piso.

10. Ahora miren los númerosgrandes de su cronómetro.Usen su lápiz color verde.Coloreen un círculo en el

fondo del gráfico quecorresponda al númerode segundos que letomó a su vehículorecorrer esa distancia.

11. Habla con tu grupo acerca del movimiento del vehículo. ¿Cómoafectaron los bloques la forma en que el cordel con contrapesotiró el vehículo?

12. Reinicien el cronómetro a 0. Repitan estos pasos cuatro vecesmás con el vehículo llevando los dos bloques de madera.Reinicien su cronómetro a 0 en cada ocasión. Después de cadaprueba, coloreen con verde un círculo en el gráfico para indicarsus resultados. Si obtienen el mismo tiempo que en una pruebaanterior, coloreen un círculo directamente sobre el círculo verdede la otra prueba.


22 / Probemos el movimiento de vehículos que llevan una carga

LECCION 4


13. Ahora saquen un bloque del vehículo. Aprieten los travesaños para queel bloque se mantenga en su lugar. Tiren el vehículo hacia atrás hastaque el gancho esté en el borde superior de la mesa. Reinicien sucronómetro a 0.

14. Suelten el vehículo. Detengan el cronómetro cuandolos pesos golpeen el piso. Esta vez, muestren losresultados en el gráfico coloreando un círculo de azul.Hagan todos estos pasos cinco veces.

15. Saquen el bloque del vehículo. Ahora repitan los pasoscon un vehículo vacío. Ejecuten todos los pasos cincoveces. Para estas pruebas, usen un lápiz de color rojopara colorear los círculos en el gráfico.

16. Ahora completen la parte inferior de la hoja para anotaciones.


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LECCIÓN 5 DISEÑEMOS VEHÍCULOS QUE CUMPLAN REQUISITOS DE DISEÑO

Introducción y objetivos En la lección anterior, los alumnos ya ganaron experiencia en montar sistemas para investigar el movimiento de los vehículos y probaron los efectos de la fuerza y la carga sobre el movimiento del vehículo. En esta lección, los alumnos se enfrentan a un desafío de diseño. Deberán aplicar la información obtenida en las lecciones 3 y 4 para realizar un diseño propio de un vehículo que recorra una distancia deter-minada en un tiempo también determinado. Los estudiantes podrán superar este desafío aplicando habilidades de resolución de problemas para ajustar la carga de sus vehículos, la fuerza que los tirará y el peso del propio vehículo. En la medida que agregan y retiran piezas, los estudiantes aplican su conocimiento sobre cómo peso y carga pueden afectar el movimiento del vehículo.- Los alumnos diseñan vehículos y sistemas para moverlos con el fin de

cumplir los requerimientos de tiempo establecidos.- Los alumnos usan y aplican datos previamente recopilados para dise-

ñar sus sistemas.- Los alumnos leen para aprender más sobre un vehículo especializado,

el Lunar Rover.

Contexto En la Lección 3, los alumnos aprendieron que un peso más liviano en un extremo de la cuerda producía un movimiento más lento del vehículo. En la Lección 4, vieron cómo cargas más pesadas transportadas por el vehículo, producían cambios más lentos en la velocidad del movimiento. Ahora deben aplicar ambas conclusiones para cumplir un requerimiento de diseño. El vehículo deberá moverse a una distan-cia equivalente a la altura a que se encuentra el espacio de trabajo en un tiempo de entre cuatro a seis segundos. La primera inclinación de los alumnos puede ser la de usar la carga más pesada y el menor número de golillas en su sistema. No obstante, también descubrirán que, en la medida que la carga se vuelve más pesada, deberán también incrementar el nú-mero de golillas para mantener el vehículo en movimiento. Del mismo modo, si re-ducen el número de golillas, el vehículo puede no moverse en absoluto. Este es un problema interesante, para el cual hay varias soluciones. Una serie de combinacio-nes de bloques y golillas cumplirán con los requerimientos de diseño. Para resolver el desafío, los alumnos también pueden decidir aumentar la fricción en sus siste-mas. Por ejemplo, pueden adherir y arrastrar golillas desde la parte trasera del vehí-culo, para incrementar la fricción y reducir la velocidad. Los alumnos pueden tam-bién comprender que mientras más piezas para armar agregan al vehículo, mayor será su peso y, por lo tanto, más difícil será de moverlo.Al igual que lo hacen los ingenieros, los estudiantes deberán planificar, construir, probar, evaluar, modificar y volver a probar sus vehículos antes de presentar los re-sultados. Al seguir un proceso de diseño tecnológico, aplican conceptos científicos para cumplir con los requerimientos. Para planificar e implementar su investiga-ción, los alumnos deberán recurrir a los datos recopilados en lecciones anteriores.



Para cada grupo de tres alumnos1 Tarjeta de Desafío de Diseño1 vehículo estándar1 cubeta de piezas para armar1 sujetalibros pequeño, 13 x 12 x 12 cm.1 cuerda con ganchos, enrollada en cartulina (de la Lección 4)16 golillas metálicas pequeñas3 golilla metálica grande2 bloques de madera, 5 x 8 x 9 cm.1 cronómetro1 plantilla circular1 regla métrica lápices de colores1 lámina de madera terciada, 38 x 122 x 0,6cm.

Para el curso1 Tarjeta de Desafío de Diseño: Lección 5 (p. 69)1 pliego de papel Kraft1 cinta de medición, 100 cm. plumones de color cinta adhesiva cuerda adicional clips extra-grandes tijeras libros técnicos y manuales de vehículos de carga

Preparación 1. Copie una Tarjeta de Desafío de Diseño: Lección 5 para cada equipo usando la plantilla de p. 69.

2. Dibuje dos columnas en un papelógrafo. Rotule las columnas “Qué causó que tu vehículo se moviera lentamente” y “Qué hizo que se moviera rápidamente”. Es-criba la fecha y cuelgue el papelógrafo.

3. Revise las cuerdas y los ganchos de cada equipo. Reemplace los que estén enre-dados.

4. Ordene los materiales en el Centro de Recursos.5. Busque libros y manuales que ilustren vehículos de carga de diferentes tipos

(camiones, utilitarios, acoplados, carros). Muestre los libros a los alumnos para que investiguen distintos diseños.

Procedimiento 1. Dirija la atención de los alumnos al papelógrafo. Pídales que anoten en sus Cua-dernos de Ciencias algunas frases sobre qué causó que los vehículos se movie-ran lenta o rápidamente cuando usaron los sistemas de peso descendente de las lecciones 3 y 4.

2. Pídales que compartan sus impresiones con el curso. Con los plumones de co-lor, registre sus ideas en la correspondiente columna del papelógrafo. Resuma las respuestas como en la Ilustración 5-1. Realice una lluvia de ideas sobre situa-ciones en que se requiere que un vehículo se mueva más lentamente.


3. Distribuya la Tarjeta de Desafío de Diseño a cada grupo. Asegúrese de que todos entiendan los requerimientos allí contenidos. Comente cómo pueden aplicar la información recopilada en las lecciones 3 y 4 para cumplir el desafío.

4. Recuerde a los equipos que deben dar a todos los miembros una oportunidad de manipular las piezas para armar y de ayudar en la construcción del vehículo. Explique que una vez que se formó un grupo, éste debe ser capaz de repetir sus resultados ante el profesor, o bien ante otro equipo o el curso. Pregunte por qué los resultados repetibles son tan importantes en las Ciencias y la ingeniería.

5. Los niños deben recoger sus vehículos, libros y otros materiales y comenzar con el desafío. Deben montar los sistemas de peso descendente de la misma manera en que lo hicieron en las lecciones 3 y 4.

Actividades Finales 1. Los alumnos deben describir el proceso que usaron para construir su vehículo y probar su movimiento. Pregunte lo siguiente para guiar el debate:

- Diseñar y planificar: ¿Cómo se preparó tu equipo antes de construir el vehículo?

- Construir: ¿Enfrentaron algún problema cuando construían su vehí-culo? ¿Cómo lo solucionaron?

- Probar: ¿Cómo probaron su vehículo para determinar si cumplía con los requerimientos de diseño? ¿Cómo se movió su vehículo?

- Evaluar: ¿Cambiaste algo de tu vehículo o del sistema de peso descen-dente después de probarlo? ¿Qué cambios efectuaron? ¿Por qué hicie-ron los cambios?

2. Los alumnos deben usar sus lápices, plantilla circular, regla y papel cuadricula-do para hacer un diagrama del diseño de sus vehículos. Pueden usar la Ilustra-ción 5-1, p. 25, del Libro de Actividades del Estudiante como modelo.

3. Pídales que hagan lo siguiente:- Desmonta las piezas para armar que agregaste a tu vehículo en esta lección.

Lo que debe quedar es el vehículo estándar construido en la Lección 2. Vol-verán a usar el vehículo estándar en la Lección 6. Los alumnos pueden revi-sar el dibujo técnico de la Lección 2 (p. 40), si es necesario.

- Coloca las piezas para armar adicionales en el balde.- Devuelve el vehículo estándar y todos los materiales al Centro de Recursos.

Entrega las cuerdas y los ganchos al profesor.- Devuelve la cartulina al Centro de Recursos. La volverás a usar en la Lección

9.Consejo de gestión: El siguiente paso puede ser realizado ahora o en otro momen-to.4. Los alumnos se juntan en parejas y leen la Selección de Lectura “Un vehículo lu-

nar: Haciendo caminos en la luna” (pp. 67-68 en esta Guía y p. 26-27 del Libro de Actividades del Estudiante). Mientras leen, pregunte por qué los ingenieros di-señaron el vehículo de modo tal que se moviera lentamente.

Extensiones Ciencias Sociales Lenguaje1. Los alumnos pueden hacer una encuesta entre adultos para determinar cuántos

de ellos usan principios de diseño en sus empleos y cómo los usan. Pueden pu-blicar las entrevistas o un resumen de sus conclusiones en un Boletín del Dise-ño Tecnológico creado para la ocasión. Motívelos a que incluyan dibujos o foto-grafías.

Matemáticas2. Pida a los alumnos a que realicen repetidas mediciones del tiempo que necesita

su vehículo para moverse 60 cm. Deberán registrar sus datos en un gráfico de lí-neas o line plot (Lección 4).


Ciencias Sociales Lenguaje3. Pueden investigar la aeronave Voyager, la primera capaz de circundar la Tierra

sin tener que reabastecerse de combustible. ¿Cuándo el Voyager hizo su primer vuelo? ¿Cuánto tiempo le tomó volar en torno a la Tierra? ¿Qué características de diseño le permitieron ahorrar combustible?

Ciencias Artes Plásticas4. Los estudiantes pueden diseñar y armar sus propios aviones de papel. Luego de

un vuelo de prueba, los alumnos deberán cambiar las características de sus ae-ronaves para que puedan volar más lejos.

Evaluación En esta lección los alumnos aplicaron datos previamente recopilados y habilidades y conceptos aprendidos en la resolución de su desafío de diseño. Mientras los alum-nos construyen y prueban sus vehículos, tome nota del progreso de cada uno. Las si-guientes preguntas le pueden ayudar en su evaluación.

Cumplir con el desafío de diseño- ¿El alumno entiende que el vehículo debe cumplir con un requerimiento de

diseño?- ¿El estudiante entiende los requerimientos?- ¿El alumno trabaja cooperativamente en el grupo en la planificación de cómo

cumplir el desafío de diseño? ¿El grupo confecciona un registro de su plan (un esbozo del diseño del vehículo, un registro escrito del número de goli-llas)?

- ¿Luego de construir el vehículo, el alumno trabaja con el grupo para probar y evaluar su rendimiento?

- Si inicialmente el vehículo no cumple con los requerimientos, ¿el alumno trabaja con el grupo para planificar un mejoramiento del vehículo? ¿El plan está relacionado con los resultados de las pruebas?

- ¿El estudiante mantiene un registro escrito de los resultados de las pruebas?

Registrar un diseñoHacia el final de la lección, Ud. pidió a los alumnos que dibujaran una representa-ción de su vehículo. Ese dibujo, junto con el dibujo de la Lección 2 y lecciones futu-ras, puede ser usado para evaluar el progreso de la habilidad del alumno para regis-trar un diseño. Use las siguientes preguntas como guía para su evaluación.- ¿El estudiante muestra un mejoramiento en sus habilidades de dibujo?- ¿El alumno usa una variedad de técnicas para que sus dibujos sean claros y

fáciles de leer (colores, leyendas, piezas proporcionadas)? ¿Usó estas técni-cas en la Lección 2?

- ¿Puede usar de manera efectiva herramientas de dibujo, como la plantilla circular, reglas y lápices de colores?

- ¿Sabe dibujar desde una perspectiva? ¿O combina varias perspectivas en un dibujo?

- ¿El alumno escoge una perspectiva que muestre claramente las característi-cas más importantes del vehículo?

- ¿Elabora varios dibujos con perspectivas diferentes?

Preparación para la Lección 6Al final de esta lección, los alumnos deberán haber desmontado todas las piezas que no corresponden al vehículo estándar. Necesitarán esos vehículos en la Lección 6.


SELECCIÓN DE LECTURAUN VEHÍCULO LUNAR: HACIENDO CAMINOS EN LA LUNA

Imagina que eres un astronauta. Supón que estás piloteando una nave espacial a la Luna. Tu objetivo es aprender acerca de la superficie lunar. ¿Qué tipo de vehículo te gustaría tener allá?Los ingenieros ya resolvieran esta pregunta. En el programa espacial Apolo, los as-tronautas de los EE.UU. volaron a la luna. En varios de estos vuelos, los astronau-tas descendieron y caminaron sobre su superficie. Tomaron muestras de piedras de la Luna y realizaron diversos experimentos científicos. Pero como su suministro de oxígeno era limitado, sólo podían alejarse alrededor de 1 km. de su nave.Muchos lugares que querían investigar estaban demasiado lejos.Para ayudar a los astronautas en su trabajo en la luna, los ingenieros diseñaron un vehículo lunar, el Lunar Rover. Era suficientemente grande para llevar a dos astro-nautas, su equipo y muchas muestras de piedras de la luna. ¿Cuáles fueron sus re-quisitos de diseño?Antes que nada, el vehículo lunar tenía que ser suficientemente liviano para que un cohete pudiera transportarlo desde la tierra. El Rover pesaba 210 kg en la tierra. En la luna sólo pesaba 35 kg.¿Sabes por qué?

LECCION 5

26 / Diseñemos vehículos que cumplan requisitos de diseño STCTM / Movimiento y diseño


Un vehículo lunar: Haciendo caminos en la luna

Imagina que eres un astronauta.Supón que estás piloteando una naveespacial a la Luna. Tu objetivo es aprenderacerca de la superficie lunar. ¿Qué tipo devehículo te gustaría tener allá?

Los ingenieros ya resolvieran esta pregunta.En el programa espacial Apolo, losastronautas de los EE.UU. volaron a la luna.En varios de estos vuelos, los astronautasdescendieron y caminaron sobre susuperficie. Tomaron muestras de piedras dela Luna y realizaron diversos experimentoscientíficos. Pero como su suministro deoxígeno era limitado, sólo podían alejarse

alrededor de 1 km de su nave.Muchos lugares que querían investigarestaban demasiado lejos.

Para ayudar a los astronautas en su trabajoen la luna, los ingenieros diseñaron unvehículo lunar, el Lunar Rover. Erasuficientemente grande para llevar a dosastronautas, su equipo y muchas muestrasde piedras de la luna. ¿Cuáles fueron susrequisitos de diseño?

Antes que nada, el vehículo lunar tenía queser suficientemente liviano para que uncohete pudiera transportarlo desde la tierra.El Rover pesaba 210 kg en la

El Lunar Rover

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¿Cómo obtenía su energía para moverse? La mayoría de los au-tos de la tierra queman gasoli-na para impulsar sus motores. Quemar gasolina exige oxígeno y éste proviene del aire. Como no hay aire en la luna, un mo-tor a gasolina no funcionaría. En su lugar, el Rover usaba mo-tores eléctricos, uno para cada rueda. La energía para los mo-tores provenía de baterías.El Rover tenía que moverse so-bre la superficie de la Luna. Parte de esta superficie es ac-cidentada y dispareja. Los in-genieros hicieron los neumá-ticos suficientemente grandes para que el Rover pudiera ro-dar sobre pequeñas protube-rancias y grietas. Para ahorrar peso, los ingenieros los confeccionaron de alambre. Los neumáticos parecían jaulas redondas de metal, igual como la jaula alrededor de un pequeño ventilador eléctrico.La velocidad máxima del vehículo lunar era de aproximadamente 12 km. por hora. Necesitaba moverse lentamente para ahorrar batería. La baja velocidad también ayudaba a que los astronautas pudieran controlar el vehículo en el terreno irregu-lar.Los ingenieros hicieron cuidadosos registros de su diseño para el Lunar Rover. Tam-bién anotaron los resultados de todas las pruebas. Supón que los ingenieros necesi-taran construir un vehículo para explorar la superficie de otro planeta, por ejemplo, Marte. ¿Qué aspecto podría tener ese vehículo? ¡Investiga y descúbrelo!

LECCION 5

Diseñemos vehículos que cumplan requisitos de diseño / 27STCTM / Movimiento y diseño

tierra. En la luna sólo pesaba 35 kg¿Sabes por qué?

¿Cómo obtenía su energía para moverse? Lamayoría de los autos de la tierra quemangasolina para impulsar sus motores. Quemargasolina exige oxígeno y éste proviene del aire.Como no hay aire en laluna, un motor agasolina no funcionaría.En su lugar, el Roverusaba motoreseléctricos, uno paracada rueda. La energíapara los motoresprovenía de baterías.

El Rover tenía quemoverse sobre lasuperficie de la Luna.Parte de esta superficiees accidentada ydispareja. Losingenieros hicieron losneumáticossuficientementegrandes para que elRover pudiera rodar sobre pequeñasprotuberancias y grietas. Para ahorrar peso,los ingenieros los confeccionaron de alambre.

Los neumáticos parecían jaulas redondas demetal, igual como la jaula alrededor de unpequeño ventilador eléctrico.

La velocidad máxima del vehículo lunar erade aproximadamente 12 km porhora. Necesitaba moverse lentamente para

ahorrar batería. Labaja velocidadtambién ayudaba aque los astronautaspudieran controlar elvehículo en el terrenoirregular.

Los ingenieroshicieron cuidadososregistros de su diseñopara el Lunar Rover.También anotaron losresultados de todas laspruebas. Supón quelos ingenierosnecesitaran construirun vehículo paraexplorar la superficiede otro planeta, por

ejemplo, Marte. ¿Qué aspecto podría tener esevehículo? ¡Investiga y descúbrelo!

Acercamiento de un neumáticodel vehículo lunar


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Desafío de diseñoEres parte de un equipo mundialmente famoso de diseños de ingeniería. Han sido contratados por “Vehículos Planetarios S.A.”, una empresa especializada en el diseño de vehículos de exploración espacial. Tu equipo tiene la misión de dise-ñar y construir un vehículo lunar, tirado por una soga y que se desplace lenta-mente sobre ruedas por la superficie de la luna. Estos son los requerimientos de diseño:

Comienza con un vehículo estándar. Agrégale piezas de construcción hasta con-vertirlo en diseño único. Sé creativo.

El vehículo debe ser capaz de cargar grandes rocas lunares (representadas por los bloques de madera).

El vehículo debe ser capaz de recorrer tu espacio de trabajo, tirado por un cordel, en un tiempo de entre 4 a 6 segundos.

Plazo de entrega: tienes 30 minutos para terminar el desafío de diseño.

Desafío de diseñoEres parte de un equipo mundialmente famoso de diseños de ingeniería. Han sido contratados por “Vehículos Planetarios S.A.”, una empresa especializada en el diseño de vehículos de exploración espacial. Tu equipo tiene la misión de dise-ñar y construir un vehículo lunar, tirado por una soga y que se desplace lenta-mente sobre ruedas por la superficie de la luna. Estos son los requerimientos de diseño:

Comienza con un vehículo estándar. Agrégale piezas de construcción hasta con-vertirlo en diseño único. Sé creativo.

El vehículo debe ser capaz de cargar grandes rocas lunares (representadas por los bloques de madera).

El vehículo debe ser capaz de recorrer tu espacio de trabajo, tirado por un cordel, en un tiempo de entre 4 a 6 segundos.

Plazo de entrega: tienes 30 minutos para terminar el desafío de diseño.


LECCIÓN 6 EVALUEMOS EL DISEÑO DE UN VEHÍCULO: EXAMINEMOS LA ENERGÍA DE LA BANDA ELÁSTICA

Introducción y objetivos Los alumnos ya han explorado el movimiento de sus vehículos cuando son tira-dos por una cuerda y peso. Ahora están listos para explorar otra forma de mover sus vehículos: la liberación de la energía almacenada en una banda elástica extendida para hacer girar un eje. Para prepararse para esta exploración de la “energía de ban-da elástica”, los alumnos evalúan los vehículos estándar de las lecciones previas y prueban variadas formas en que se podría aplicar una banda elástica para mover-los. Este examen sienta las bases para la Lección 7, en que realizan una investiga-ción formal sobre la distancia recorrida por sus vehículos impulsados por un eje. - Los alumnos intentan mover sus vehículos usando la energía de la banda

elástica.- Los alumnos evalúan el diseño de sus vehículos estándar para la energía de

la banda elástica.- Los alumnos comentan los resultados de sus investigaciones.

Contexto Energía, o la capacidad de trabajo, es un concepto básico de la Física. Muchas fuen-tes de energía naturales son conocidas para los alumnos. La energía solar calien-ta la tierra y permite que crezcan las plantas. Madera y carbón proveen de energía química que puede ser usada para calentar casas e industrias. La energía del vien-to puede hacer girar molinos y mover veleros. Los alumnos ya pueden tener una no-ción intuitiva de de energía almacenada. Nuestros cuerpos usan la energía almace-nada en los alimentos, un flash de una cámara usa la de las baterías y un automóvil usa la energía almacenada en la bencina.La energía existe en muchas formas. La energía almacenada o energía potencial, es energía que está lista para ser liberada. En la Lección 3, los alumnos almacenaron energía en el peso adherido a la cuerda, en el momento que lo levantaron del suelo hasta la altura de su espacio de trabajo. Cuando los alumnos soltaron el peso, la gra-vedad lo atrajo hacia el suelo y la cuerda tiró el vehículo sobre la mesa. En la medi-da que el peso descendía, la energía almacenada fue convertida en energía de mo-vimiento, tanto para el vehículo como para el propio peso. Los físicos llaman esta energía de movimiento, energía cinética.En esta lección, los alumnos evalúan la efectividad del diseño de sus vehículos cuando es impulsado por la energía almacenada en la banda elástica. Si Ud. sos-tiene los extremos de la banda elástica y separa lentamente sus manos, la banda se alarga, pero al mismo tiempo podrá sentir como la banda vuelve a juntar sus ma-nos. Cuando los alumnos enrollan la banda en torno al eje de sus vehículos, alma-cenan energía en la banda elástica.Cuando la energía se libera, cambia de forma. Por ejemplo, cuando se quiere lanzar una flecha con un arco, éste se dobla y la cuerda se extiende. La energía se almace-na en el arco y la cuerda. Cuando se libera la flecha, la energía almacenada es trans-


formada en el movimiento del proyectil. La banda elástica enrollada en el eje del ve-hículo ha almacenado su energía de la misma manera. Cuando los alumnos liberan el vehículo, la banda se desenrolla y la energía almacenada es convertida en la ener-gía de movimiento del vehículo. Durante un período de exploración libre, los alumnos observan cómo sus vehícu-los se mueven con la energía de la banda elástica. Luego, en una exploración estruc-turada, ellos amarran un extremo de la banda elástica al eje fijo del vehículo y en-rollan el otro extremo al eje que gira. Cuando los alumnos giran el eje libre para en-rollar la banda elástica, la cantidad de energía almacenada se incrementa. Cuando los alumnos liberan el eje, la energía almacenada hace que el eje y las ruedas adhe-ridas a él comiencen a girar. Durante esta observación, los estudiantes se percata-rán de algunos de los siguientes hechos: las llantas se adhieren a la superficie del es-pacio de trabajo y ayudan al movimiento del vehículo, los conectores fijan las rue-das grandas al eje y la varilla central impide que se mueva el marco. La Lección 8 provee una exploración más detallada de estas características de diseño y su rela-ción con la fricción.

Materiales Para cada estudiante1 Cuaderno de Ciencias1 lápiz grafito con goma de borrar gafas de seguridad

Para cada grupo de tres estudiantes1 ejemplar de la Hoja de Registro 6-A Evaluemos el diseño de nuestro vehículo en

relación a la energía de la banda elástica1 vehículo estándar 3 bandas elásticas Nº 16, entrelazadas

Preparación 1. Haga una copia de la Hoja de Registro 6-A: Evaluemos el diseño de nuestro ve-hículo en relación a la energía de la banda elástica para cada grupo (o cada alumno).

2. Entrelace tres bandas elásticas para cada grupo. Use la Ilustración 6-1 como guía.

3. Identifique un área en el piso donde los alumnos puedan trabajar, ya que mu-chos vehículos recorrerán distancias que superarán el tamaño del espacio de trabajo.

4. Asegúrese de que todos los grupos hayan desmontado las piezas de armar adi-cionales de sus vehículos al final de la Lección 5 y los volvieron al estado de ve-hículo estándar. Si algún grupo no cuenta con un vehículo estándar, pídales que lo construyan.

5. Ordene los vehículos y las bandas elásticas en el Centro de Recursos.

Procedimiento 1. Distribuya las gafas protectoras a cada alumno. Explique las razones y los pro-cedimientos correctos de su uso. Recuérdeles que deberán usar las gafas duran-te todo el tiempo en que usen los elásticos con sus vehículos.

2. Pida a cada equipo que recoja su vehículo estándar y las bandas elásticas entre-lazadas desde del Centro de Recursos. Reserve cinco a siete minutos para que los alumnos exploren libremente como podrían usar las bandas elásticas entre-lazadas para mover sus vehículos.

3. Pregunte si algún equipo fue capaz de mover el vehículo con las bandas. En caso positivo, pídales que hagan una demostración. ¿Qué características pueden ha-ber facilitado que sus vehículos se movieran con la energía de la banda elásti-ca?


4. Distribuya a cada grupo una copia de la Hoja de Registro 6-A: Evaluemos el di-seño de nuestro vehículo en relación a la energía de la banda elástica. Repase las instrucciones. Muéstreles el área en el piso previamente identificada, para que los alumnos puedan continuar explorando la energía de la banda elástica.

5. Los estudiantes deberán realizar la investigación y completar la Hoja de Registro.

Actividades Finales 1. Los alumnos deben compartir sus descubrimientos en torno a la energía de la banda elástica, sobre la base de sus Hojas de Registro. En el intercambio, inclu-ya temas como:

- ¿Qué sentiste en tu mano cuando enrollaste la banda elástica? ¿Sentiste un cambio, en la medida que la enrollabas más?

- La dirección en la que enrollaste la banda, ¿afectó la dirección en la que se desplazó tu vehículo? En caso positivo, ¿cómo?

2. Comente las observaciones iniciales sobre cómo la banda elástica afectó la dis-tancia recorrida por sus vehículos. ¿Qué hicieron para que su vehículo recorrie-ra una distancia más corta? ¿Por qué ocurrió eso? Los alumnos realizarán una investigación formal sobre ese fenómeno en la Lección 7.

3. Los alumnos deben devolver sus vehículos estándar y los demás materiales al centro de Recursos. Asegúrese de que cada vehículo mantenga su configuración estándar.

Extensiones Arte Ciencias Sociales1. Los alumnos pueden traer avisos de automóviles y camiones al Centro de Re-

cursos. Luego, pueden hacer sus propios avisos, promoviendo las capacidades especiales de uno de esos vehículos. en forma de un afiche o pendón.

Ciencias Sociales2. Los estudiantes pueden investigar cómo ha cambiado el diseño del automóvil

a lo largo del tiempo. Pídales que creen una línea de tiempo para ilustrar esos cambios. Del mismo modo, pueden investigar otras invenciones como el teléfo-no o las computadoras.

Ciencias Ciencias Sociales3. Pida a los alumnos que traigan un objeto desde sus casas, por ejemplo, ropa, ar-

tículos de cocina, herramientas, accesorios de escritorio o equipamiento depor-tivo, y comente cómo la función del objeto determina su diseño.

30 / Evaluemos el diseño de un vehículo

5. Ahora lleven a cabo su investigación. No olviden que deben llenar lahoja para anotaciones.

6. ¿Qué descubrieron acerca de la energía de la banda elástica? Antes deresponder, piensen en las siguientes preguntas:

¿Qué sintieron en su mano mientras enrollaban la banda elástica?¿Cambió la sensación cuando enrollaban más apretado la banda elástica? Si así fue, ¿cómo?

¿Afectó la dirección en que enrollaron la banda elástica a ladirección en que se desplazó el vehículo? Si así fue, ¿cómo?

7. ¿Qué hicieron para lograr que su vehículo se moviera una distanciamayor? ¿Cuándo se desplazó a una distancia menor? ¿Por quépiensan que sucedió eso? Compartan lo que piensan con la clase.

8. No desarmen su vehículo. Devuélvanlo junto con los demásmateriales al centro de distribución.

1. Consigue avisos publicitarios para automóviles y camiones. Haz tupropio aviso mostrando las características especiales del vehículoque quieres publicitar.

2. ¿Cómo cambió el diseño del automóvil a través del tiempo? Creauna línea cronológica que muestre estos cambios. ¿Qué hay de otrosinventos como el teléfono o la computadora?

3. Trae un artículo de la casa como un utensilio de cocina, herramientao implemento deportivo. ¿En qué forma la función (para lo que seusa) del artículo determina su diseño?

LECCION 6

Ideas paraexplorar


Figura 6-1

Usemos gafasprotectoras

Ilustración 6-2Uso de gafas protectoras


Preparación para la Lección 7Los alumnos usarán su vehículo estándar en la Lección 7. Recuérdeles que no deben modificar o desarmar los vehículos entre las lecciones.En la próxima lección necesitarán un gran espacio libre para poder probar el movi-miento de sus vehículos. Puede apartar las mesas y sillas de la sala de clases o usar otra sala, como un gimnasio.

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Fecha:

Nombres:

1. Tal como se muestra en la ilustración, coloca las bandas elásticas entrelaza-das en el eje de las ruedas pequeñas.

2. Estira el lado suelto del elástico hasta el otro eje, cerca de las ruedas grandes. Dale varias vueltas en torno al eje (las ilustraciones de la siguiente página de esta Hoja de Registro te pueden ayudar a hacerlo). Suelta el elástico. ¿Qué ocu-rre? ¿Por qué crees que pasó eso?

3. Intenta otras formas de usar una banda elástica para mover tu vehículo. -Dale vueltas al elástico en direcciones opuestas, por encima del eje y por debajo del eje. ¿Qué observas?

3. Saca el elástico. Fija un lado en el eje giratorio y el otro en el eje fijo. Suéltalo. ¿Qué observas?

Evaluemos el diseño de nuestro vehículo en relación a la energía de la banda elástica


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Fecha:

Nombres:

1. Tal como se muestra en la ilustración, coloca las bandas elásticas entrelaza-das en el eje de las ruedas pequeñas.

2. Estira el lado suelto del elástico hasta el otro eje, cerca de las ruedas grandes. Dale varias vueltas en torno al eje (las ilustraciones de la siguiente página de esta Hoja de Registro te pueden ayudar a hacerlo). Suelta el elástico. ¿Qué ocu-rre? ¿Por qué crees que pasó eso?

3. Intenta otras formas de usar una banda elástica para mover tu vehículo. -Dale vueltas al elástico en direcciones opuestas, por encima del eje y por debajo del eje. ¿Qué observas?

3. Saca el elástico. Fija un lado en el eje giratorio y el otro en el eje fijo. Suéltalo. ¿Qué observas?



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Fecha:

Nombres:


4. ¿Qué otras observaciones has hecho sobre tu vehículo de ejes y cómo se mue-ve con la energía almacenada en una banda elástica?


LECCIÓN 7 PROBEMOS LOS EFECTOS DE LA ENERGÍA DE LA BANDA ELÁSTICA

Introducción y objetivos En la Lección 6, los alumnos evaluaron las características de sus vehículos están-dar para determinar si se podían mover con la energía de la banda elástica. En esta lección, registran el número de veces que enrollan la banda en torno al eje y obser-van cómo esa variable afecta la distancia que recorre el vehículo. Los alumnos ha-cen predicciones y recopilan datos antes de informar de sus resultados al curso. Los grupos comparan e identifican patrones en sus resultados. El debate sobre esos pa-trones ayuda a la comprensión del concepto de energía almacenada. Esta informa-ción aumenta la comprensión de los estudiantes sobre las variables que afectan la velocidad y la distancia que se pueden mover sus vehículos impulsados por su eje. También los prepara para las investigaciones futuras en que estudiarán los efectos de la fricción sobre el movimiento de sus vehículos.- Los alumnos predicen e investigan cómo las variaciones en la energía de la

banda elástica afectan la distancia que pueden viajar sus vehículos.- Los alumnos registran sus resultados.- Los alumnos comparten sus resultados e identifican patrones- Los alumnos discuten sobre la relación entre el número de vueltas de la ban-

da elástica en torno al eje y la distancia que recorre el vehículo.

Contexto En la Lección 6, los alumnos descubrieron que la banda elástica se extiende cuando es enrollada en el eje de sus vehículos. La banda elástica tiene el potencial para mo-ver el vehículo debido a su energía almacenada. Sin embargo, no hay movimiento mientras los alumnos no suelten la banda elástica enrollada.Mientras más sean las vueltas de la banda, más aumenta la energía almacenada en ella. Mientras más se incrementa la energía almacenada, más crece la velocidad ini-cial y la distancia que puede recorrer el vehículo. Mientras más rápido se mueva el vehículo, más energía de movimiento tiene.Cuando la banda elástica se haya desenrollado por completo, no tiene más energía que pueda traspasar al vehículo. Sin embargo, el vehículo sigue moviéndose, mien-tras que la fricción lo va ralentizando. La fricción se opone al movimiento del ve-hículo hacia adelante, por cuanto cambia la energía de movimiento en energía de calor. La fricción también actúa mientras el vehículo acelera, pero la fuerza de la banda elástica supera a la fricción durante esta parte del movimiento. Los alum-nos pueden darse cuenta de la relación entre energía almacenada y energía de mo-vimiento cuando usen puntos auto-adhesivos para marcar las distancias que pue-den recorrer sus vehículos con cada vuelta de la banda elástica.Aunque los alumnos usen dos, cuatro y ocho vueltas de la banda elástica en esta in-vestigación, no existe una relación directamente proporcional entre el número de vueltas y la distancia que recorre el vehículo. En otras palabras, cuatro vueltas de la banda no causan que el vehículo recorra el doble de distancia que con dos vuel-tas. Se mueve aún más lejos. Si los alumnos realizan la extensión de matemáticas de esta lección, en que registran las mediciones de cada distancia recorrida, podrán


descubrir este hecho. Pregunte a los estudiantes cómo “se siente” la octava vuelta de la banda elástica comparada con la primera vuelta. Muchos dirán que se la sien-te “más tensa”. Esta observación es una evidencia de que en cada vuelta se almace-na más energía que en la anterior.

Materiales Para cada alumno1 Cuaderno de Ciencias1 lápiz grafito con goma de borrar gafas de seguridad

Para cada grupo de tres estudiantes1 vehículo estándar 3 bandas elásticas, Nº 16, entrelazadas

cinta de máquina registradora, 4 m3 puntos auto-adhesivos rojos, 2 cm. 3 puntos auto-adhesivos azules, 2 cm.3 puntos auto-adhesivos verdes, 2 cm.

Para el cursocinta adhesivacinta de papel de máquina registradora

Preparación 1. Los vehículos de los alumnos pueden moverse más de 4 metros, por lo tanto, prepare un área despejada lo suficientemente grande en la sala de clases para que los alumnos puedan probar y medir las distancias que recorren sus vehícu-los. También puede considerar usar otra sala.

2. Corte la cinta de maquina registradora en pedazos de 4 metros. Cada grupo co-mienza con un trozo. Prepare pedazos adicionales para los grupos cuyos vehí-culos recorren más de 4 m.

3. Ordene los materiales y vehículos en el Centro de Recursos.4. Asegúrese de que todos los vehículos estén en su configuración estándar.

Procedimiento 1. Los alumnos saben que harán predicciones y recopilarán datos para investigar cómo el número de vueltas de la banda elástica en el eje afecta la distancia que viajan sus vehículos. Los alumnos deben registrar en sus Cuadernos de Ciencias una predicción sobre esta relación. Comente sus predicciones.

2. Revise con los alumnos las Instrucciones para que los estudiantes reúnan datos sobre la energía de la banda elástica (pp.81-82 de esta Guía y pp. 34-35 del Libro de Actividades del Estudiante). Use las ilustraciones de la hoja de instrucciones para fijar puntos de partida y de detención en la cinta de papel. Por ejemplo, el curso puede decidir que las ruedas delanteras deben estar detrás o encima del punto de partida; o al medir el punto de detención de cada prueba, prefieren co-locar el punto autoadhesivo cerca de la posición de las ruedas delanteras en vez de las traseras). Las instrucciones sugieren un método que asegura que las com-paraciones entre los grupos sean justas. Explique por qué estos procedimientos son importantes.

3. Los alumnos deben recoger sus vehículos y demás materiales del Centro de Re-cursos y realizar la investigación.

4. Pídales que devuelvan los materiales al Centro de Recursos. Recuérdeles que no deben desmontar sus vehículos.


Actividades finales 1. Invite a los grupos a exhibir sus cintas de papel. Puede pegar las cintas horizontal-mente en la pizarra o la pared. ¿Qué diferencias y patrones pueden observar en-tre los vehículos clasificados según el número de vueltas de la banda elástica al eje del vehículo? Los alumnos deben indicar el punto de detención que predijeron y compararlo con el punto de detención efectivo. ¿Cuál es la comparación?

Consejo de gestión: En el siguiente paso se pide a los alumnos que se centren en la energía almacenada y liberada de la banda elástica. Las preguntas son una ayuda para guiar la discusión, pero las respuestas de los estudiantes pueden ser muy variadas, lo que es positivo.Recuerde que en este nivel los alumnos muchas veces poseen una comprensión intui-tiva de por qué la banda elástica puede ser usada para mover sus vehículos. Sin em-bargo, la meta de este debate es que verbalicen sus ideas sobre la energía almacena-da en el elástico.2. Motive a los alumnos a pensar sobre la energía de la banda elástica en términos de ener-

gía almacenada y de transferencia de energía haciendo las siguientes preguntas:- ¿De dónde viene la energía para enrollar la banda elástica? (viene de tus mús-

culos, alimentados por el azúcar en tu sangre)- ¿De dónde viene la energía para mover el vehículo? (de la banda elástica)- ¿Cómo almacenas energía en la banda elástica? (enrollándola en torno al eje)

32 / Probemos los efectos de la energía de la banda elástica

5. Muestren a la clase la tira de papel del grupo. Señalen los puntos deparada previstos para su vehículo y las distancias reales querecorrió. Ahora den una mirada a las tiras de papel de todos losgrupos. ¿Notan diferencias o patrones que se repiten en todos losvehículos en cada número de vueltas de la banda elástica? Compartanlo que piensan con la clase.

LECCION 7


Figura 7-1

Evaluemosnuestrosresultados

6. Piensen en las siguientes preguntas. Luego, compartan lo quepiensan con la clase.

¿De dónde viene la energía para enrollar la banda elástica?

¿De dónde viene la energía para mover el vehículo?

¿Cómo almacenan energía en la banda elástica?

¿Cómo liberan la energía almacenada en la banda elástica?

¿Qué pasa cuando se libera la energía almacenada en la banda elástica?

¿Cómo afecta el número de vueltas de la banda elástica a ladistancia que recorre el vehículo?

¿Por qué fue importante mantener idéntico el número de vueltaspara todos los grupos de la clase?

¿Qué sucedería si el número de vueltas fuera sólo 1? ¿Y siel número de vueltas fuera 10?

Ilustración 7-1Evaluación de los resultados

Probemos los efectos de la energía de la banda elástica / 33

1. Usa una cinta de 100 cm para medir las distancias en tu tira depapel, desde la línea de partida hasta cada punto coloreado. ¿Quétan lejos llegó tu vehículo cuando la banda elástica fue enrollada dos,cuatro y ocho veces? Anota tus distancias en una tabla de datoscomo la que aparece en la Figura 7-3. También ordena los datos enun gráfico.

2. Lleva tus vehículos al casino o al gimnasio. Haz una carrera. Elvehículo que llegue más lejos gana.

3. Observa lo que pasa si agregas una carga de bloques de madera a tuvehículo impulsado por el eje. ¿Cómo afecta la carga el movimiento detu vehículo?

LECCION 7

Ideas paraexplorar


Figura 7-2

Marquemos lasdistanciasrecorridas

Figura 7-3

Tabla de datosde muestra

Número de vueltas de labanda elástica

Distancia recorrida(en cm)

Distanciaseleccionada

Prueba 1 Prueba 2 Prueba 3

2

4

8

Ilustración 7-2Marcando las distancias recorridas


-

¿Cómo liberas la energía almacenada en la banda elástica? (soltando el vehículo)- ¿Qué ocurre cuando se libera esa energía? (el vehículo obtiene energía de mo-

vimiento, el eje gira)- ¿En que afecta el número de vueltas de la banda elástica en torno al eje la dis-

tancia que recorre el vehículo? (más energía almacenada significa más distan-cia)

- ¿Por qué fue importante que el número de vueltas fuera el mismo para todos los equipos? (para hacer comparaciones correctas)

- ¿Qué ocurriría si el número de vueltas fuera sólo 1? ¿O de 10 vueltas?3. Informe que en las lecciones 8 y 9 evaluarán características específicas de sus ve-

hículos impulsados por el eje, que les ayudarán a determinar qué favorece su mo-vimiento y qué lo ralentiza.

Extensiones Matemáticas1. Los grupos pueden usar la cinta de medición de 100 cm. para medir las distan-

cias que recorre su vehículo con dos, cuatro y ocho vueltas respectivamente, de la banda elástica en torno al eje. Miden la distancia entre el punto de partida y cada punto en la cinta de papel y la registran en centímetros en una tabla de da-tos como la de la Ilustración 7-3. Luego, seleccionan el punto que mejor repre-senta las distancias recorridas. Esta medida puede corresponder al punto cen-tral, al mayor agrupamiento de puntos al punto más distante.

Matemáticas2. Los estudiantes que ya hayan terminado la Extensión 1, pueden hacer un gráfi-

co de las distancias seleccionadas.

Ciencias3. Busque una sala espaciosa, con un piso duro y liso y realice una carrera para de-

finir cuál vehículo recorre la mayor distancia.

Ciencias4. Con cinta adhesiva, los alumnos pueden marcar un circuito de carreras que

cuente con varias curvas o ángulos abruptos que interrumpen las rectas. Los vehículos deben mantenerse dentro del circuito. Antes de empezar, los equi-pos deben predecir cuántas vueltas de la banda elástica se requieren para cubrir cada recta.

Ciencias5. Que investiguen qué ocurre cuando agregan una carga (bloques de madera) a

sus vehículos impulsados por el eje y cómo la posición de la carga afecta la ma-nera en que se mueven los vehículos.

Preparación para la Lección 8Los alumnos usarán sus vehículos estándar en la Lección 8.

Probemos los efectos de la energía de la banda elástica / 33

1. Usa una cinta de 100 cm para medir las distancias en tu tira depapel, desde la línea de partida hasta cada punto coloreado. ¿Quétan lejos llegó tu vehículo cuando la banda elástica fue enrollada dos,cuatro y ocho veces? Anota tus distancias en una tabla de datoscomo la que aparece en la Figura 7-3. También ordena los datos enun gráfico.

2. Lleva tus vehículos al casino o al gimnasio. Haz una carrera. Elvehículo que llegue más lejos gana.

3. Observa lo que pasa si agregas una carga de bloques de madera a tuvehículo impulsado por el eje. ¿Cómo afecta la carga el movimiento detu vehículo?

LECCION 7

Ideas paraexplorar


Figura 7-2

Marquemos lasdistanciasrecorridas

Figura 7-3


Número de vueltas de labanda elástica

Distancia recorrida(en cm)

Distanciaseleccionada


2

4

8

Ilustración 7-2Marcando las distancias recorridas


LECCION 7

34 / Probemos los efectos de la energía de la banda elástica STCTM/ Movimiento y diseño

Instrucciones para que los estudiantes reúnan datos sobre la energía de labanda elástica

1. Necesitarán un área del piso donde suvehículo pueda moverse una distancialarga, entre 1 m y 10 m.

2. Desenrollen su tira de papel. Péguenlaal piso.

3. Hagan una línea de partida con cintaadhesiva en un extremo de la tira depapel.

4. Enrollen dos veces las bandas elásticasunidas alrededor del eje que sostienelas ruedas grandes. Pongan las ruedasdelanteras del vehículo en la línea departida. Antes de que suelten elvehículo, hagan una predicción con elgrupo. Con un lápiz, marquen en elpapel la distancia que piensan querecorrerá el vehículo.

7. Repitan dos veces más laprueba:

Enrollen la banda elástica el mismonúmero de veces (dos)para cada prueba.

En cada ocasión,marquen supredicción con unlápiz.

Suelten el vehículo.

¿Qué tan lejos semovió el vehículo?Marquen el punto dedetención con un punto rojo.

5. Suelten su vehículo. Observen lo quepasa.

6. Pongan un punto rojo en la tira depapel donde se detienen las ruedasdelanteras de su vehículo.


8. Una vez que tengan los tres puntos rojos en el papel, observen los puntos. ¿Qué notanrespecto a sus posiciones? Anoten sus observaciones en su cuaderno.

9. ¿Qué punto representa ladistancia que el vehículorecorrió más a menudo?Encierren ese punto en uncírculo con un lápiz.

10. Ahora enrollen su banda elástica cuatro vecesalrededor del eje. Luego,hagan lo siguiente:

Predigan qué tan lejospiensan que llegará elvehículo cuando la bandaelástica se enrolla cuatroveces. Marquen lapredicción con lápiz enla tira de papel.

Prueben qué tan lejosllega su vehículo concuatro vueltas en la banda elástica.

Pongan un punto azul en su tira de papel para marcar la distancia.

Ejecuten esto tres veces, enrollando la banda cuatro veces y marcando cada vezsu predicción.

11. Observen los puntos azules. ¿Qué notan acerca de todas las distancias que recorrió suvehículo? ¿Qué tan cerca estuvo su predicción de las distancias reales que recorrió elvehículo? Anoten sus observaciones en su cuaderno.

12. ¿Qué punto piensan que representa mejor todas las distancias que recorrió su vehículo?Encierren ese punto con lápiz en un círculo.

13. Ahora enrollen la banda elástica ocho veces alrededor del eje. ¿Cómo se siente enrollar labanda elástica ocho veces comparado con dos? Comenten esto con su grupo.

14. Con la banda elástica enrollada ocho veces alrededor del eje, repitan la prueba de lasiguiente forma:

Anoten su predicción en la tira de papel. ¿Qué tan lejos piensan que se moverá elvehículo?

Suelten el vehículo. Usen puntos verdes para marcar la distancia.

Prueben el vehículo tres veces en total.

Encierren en un círculo el punto que represente mejor todas las distancias recorridaspor su vehículo.

Anoten sus observaciones en su cuaderno.

LECCION 7

Probemos los efectos de la energía de la banda elástica / 35STCTM / Movimiento y diseño


LECCIÓN 8 EVALUEMOS EL DISEÑO DEL VEHÍCULO: EXAMINEMOS LA FRICCIÓN

Introducción y Objetivos En las lecciones 6 y 7, los alumnos exploraron y probaron diferentes maneras en que podían usar la energía almacenada en una banda elástica para mover sus vehícu-los impulsados por el eje. En esta lección, examinan características de diseño espe-cíficas de esos vehículos, centrándose en la pregunta de cómo estos elementos pue-den causar fricción que se opone o favorece el movimiento del vehículo. Al identifi-car la relación entre el roce de superficies y el movimiento del vehículo, los alumnos comienzan a entender cómo la fricción afecta el rendimiento y por qué los ingenie-ros deben tomar en cuenta este factor cuando diseñan vehículos o cualquier apara-to con partes móviles. Este conocimiento prepara a los alumnos para las lecciones siguientes en que diseñan sus propios vehículos impulsados por el eje e investigan los efectos de la fricción del aire sobre el movimiento del vehículo.- Los alumnos realizan una sesión de lluvia de ideas sobre lo que saben de la

fricción y lo que quieren averiguar sobre ella.- Los alumnos evalúan características de diseño específicas que reducen o au-

mentan la fricción de los vehículos.- Los alumnos comparten sus observaciones sobre las características de dise-

ño y el papel de la fricción en el movimiento de los vehículos.

Contexto Siempre que un vehículo acelera o reduce su velocidad o cambia de dirección, es-tán involucradas fuerzas que impulsan o atraen. Algunos vehículos experimentan una fricción considerable, que es una fuerza que se opone al movimiento. La fric-ción entre las ruedas y el eje de un vehículo, reduce su movimiento hacia adelante. De manera similar, cuando un carro se mueve por una vereda plana, la fuerza de la fricción entre el eje que gira y el marco, eventualmente reduce su velocidad hasta que el carro se detiene, a menos que algo ejerza una fuerza adicional, tirando o em-pujando el carro. ¿Qué ocurre con la energía de movimiento cuando la fricción ralentiza a un vehícu-lo? Piense en las quemaduras que puede generar una cuerda que se desliza por sus manos. De manera similar, los frenos de un auto producen calor cuando rozan con-tra los discos. En todas las actividades de esta Unidad, los vehículos de los alumnos disminuyen la velocidad hasta detenerse. Las ruedas rozan contra el eje. Los ejes ro-zan contra los conectores en que se apoyan. Todo este roce produce fricción. Par-te de la energía de movimiento se pierde en forma de una pequeña cantidad de ca-lor, demasiado pequeña para ser observada por los alumnos, mientras los vehícu-los se ralentizan.En esta lección, los alumnos examinarán tres elementos de diseño que pueden crear fricción e influenciar el movimiento del vehículo: las ruedas y los conectores, el marco y las llantas. Algunos elementos reducen la fricción entre ciertas partes del vehículo. Por ejemplo, las ruedas de algunos vehículos pequeños cuentan con


salientes pequeñas en ambos lados de la parte central de la rueda. Estas salientes separan la rueda del marco en que se apoya el eje y reduce el contacto de fricción. Además, limita el roce entre el marco y la parte central de la rueda. Las ruedas de los vehículos de los alumnos no tienen tales salientes. Para reducir la fricción, los vehículos estándar usan los conectores entre las ruedas grandes y el marco. Los co-nectores no sólo fijan las ruedas al eje, también aseguran que cualquier roce entre el marco y la rueda ocurra en el conector, que está lo suficientemente cerca del eje como para minimizar los efectos de la fricción.Los estudiantes deben haber observado que las varillas refuerzan el marco. Si se eli-minaran esas varillas y el marco se doblara, las ruedas y el eje terminarían por rozar el marco. La fricción resultante se opondría al movimiento del vehículo.La fricción entre las ruedas y el eje y las ruedas y el marco será llamada fricción “de disipación” en esta Unidad, pues reduce, “disipa” o “gasta” energía necesaria para el movimiento. En cambio, la fricción que ayuda al movimiento del vehículo puede ser denominada como “útil”. Por ejemplo, las llantas de un automóvil deben adherirse al asfalto para que el vehículo pueda cambiar de velocidad o doblar. Basta con ima-ginarse un auto de carreras sobre una capa de hielo, para percatarse cuán útil pue-de ser la fricción. La fricción también favorece el movimiento de las personas. La fricción entre las suelas de los zapatos y el suelo nos permite caminar. Sin fricción útil, en vez de avanzar, simplemente arrastraríamos los pies. Cuando los alumnos desmonten las llantas de goma de las ruedas grandes, observarán que estas tienden a girar en banda cuando se aplica energía del elástico. Sin la fricción útil, creada por el roce entre las llantas y la superficie, el vehículo no se movería.


Para cada grupo de tres alumnos1 copia de la Hoja de Registro 8-A: Evaluemos el diseño del vehículo respecto a la

fricción1 vehículo estándar con bandas elásticas entrelazadas1 cronómetro

Para todo el curso1 pliego de papel Kraft plumones de color cinta adhesiva

Preparación 1. Haga una copia de la Hoja de Registro 8-A: Evaluemos el diseño del vehículo res-pecto a la fricción para cada grupo.

2. Elabore un papelógrafo con el título “Qué sabemos y qué queremos averiguar sobre la fricción”. Anote la fecha y cuélguelo.

3. Ordene los materiales en el Centro de Recursos. Asegúrese de que las bandas elásticas estén entrelazadas y sujetas al vehículo.

Procedimiento 1. Cada equipo deberá recoger su vehículo estándar del Centro de Recursos. Pída-les que lo tomen de lado, lo levanten de la mesa, sujeten la varilla gris y hagan gi-rar la rueda grande. Que comenten lo que observan. Pregúnteles sobre las posi-bles causas de que la rueda se mueva cada vez más lentamente y eventualmen-te deje de moverse.

2. Realice una sesión de lluvia de ideas sobre lo que saben y les gustaría averiguar sobre ella. Anote sus respuestas en la lista.


3. Pídales que se froten las manos. ¿Qué ocurre? Anímelos a mencionar hechos de la vida cotidiana en que está presente la fricción. Infórmeles que evaluarán el diseño de los vehículos para determinar los diferentes efectos de la fricción so-bre el movimiento.

4. Distribuya la Hoja de Registro 8-A: Evaluemos el diseño del vehículo respecto a la fricción. Cada equipo contará con tres Tarjetas de Observación. Repase las preguntas de cada tarjeta con el curso. Ellos deberán registrar el máximo de ob-servaciones posibles sobre cada elemento de diseño. Las preguntas en las tar-jetas son meramente sugerencias y no deberían limitar sus observaciones. Los alumnos deben intentar completar la mayor cantidad de tarjetas posibles du-rante la lección.

5. Los alumnos deberán recoger las gafas de protección y un cronómetro. Indíque-les que comiencen su evaluación.

Consejo de gestión:- Puede pedir a los grupos que devuelvan el cronómetro una vez que hayan

completado la Tarjeta 1. Así, no será una distracción.- Los alumnos pueden completar las Tarjetas 1 y 2 en sus mesas. Sin embar-

go, para realizar las actividades de la Tarjeta 3 necesitarán espacio en el piso para probar el movimiento de sus vehículos.

Actividades Finales 1. Cuando hayan terminado sus evaluaciones, pídale a un miembro del grupo que comunique los resultados de las observaciones de cada elemento de diseño. Mo-tive a los otros alumnos a que intervengan con preguntas o aportes.

2. Comente qué elementos de diseño pueden aumentar o reducir la fricción, ha-ciendo las siguientes preguntas:

- ¿Hay algo en tu vehículo que esté rozando? (las ruedas contra el marco, las ruedas contra el eje)

- ¿Qué provoca este roce en el movimiento de tu vehículo? (lo vuelve lento, le resta energía disponible, crea fricción disipada)

- ¿Qué elementos de diseño ayudan a reducir la fricción? (conectores, barras)- ¿Qué elemento de diseño aumenta la fricción entre la superficie del suelo y

las ruedas (llantas)- ¿Cómo afecta este roce el movimiento de tu vehículo? (le ayuda a moverse,

genera fricción útil)38 / Evaluemos el diseño del vehículo: Examinemos la fricción

6. Un miembro de tu grupo comentará a la clase lo que tu grupoobservó acerca de cada característica de diseño del vehículo. Sitienes algo que agregar, adelante.

7. Hablen acerca de cómo las características de diseño de un vehículopueden aumentar o disminuir la fricción. Primero, piensen en lassiguientes preguntas:

¿Hay algo en su vehículo que roce con otra cosa?

¿Qué puede causar este roce al movimiento del vehículo?

¿Qué características de diseño del vehículo ayudan a reducir elroce entre las ruedas y el eje y la estructura del vehículo?

¿Qué características de diseño del vehículo aumentan la fricciónentre el piso o la superficie de trabajo y las ruedas?

¿Cómo influye este roce en el movimiento del vehículo?

8. Es hora de limpiar. No desarmen su vehículo estándar. Devuélvanlojunto con los demás materiales al centro de distribución.

1. Escoge un invento tecnológico, de cualquier época de la historia, enque el inventor tuvo que considerar la fricción en el diseño. ¿Elinventor tuvo que superar la fricción? ¿O la fricción le fue útil?

2. ¿Cómo afecta la fricción a los objetos que ingresan a la atmósfera dela Tierra? (Por ejemplo, piensa en el transbordador espacial y losmeteoritos). Entrega un informe a la clase sobre este tema.

3. Puedes probar la fricción arrastrando pesos detrás de tu vehículo enmovimiento. ¿Cómo influyen los pesos en el movimiento delvehículo? ¿Por qué?

LECCION 8

Ideas paraexplorar


Figura 8-1

Pongamos elvehículo decostado

Ilustración 8-1Una visión lateral del vehículo


3. Anúncieles que podrán usar la información adquirida en esta lección cuando construyan vehículos en las próximas lecciones.

4. Pida a los alumnos que devuelvan sus materiales al Centro de Recursos. Recuér-deles que no deben desarmar sus vehículos; los usarán en la Lección 9.

Extensiones Ciencia1. Los alumnos pueden diseñar investigaciones para exponer casos de fricción útil

y disipada. Una prueba de fricción útil puede ser lo siguiente. Los alumnos de-ben colocarse bolsas plásticas encima de sus zapatos y caminar por una super-ficie alfombrada. Luego, deben quitarse las bolsas y repetir el recorrido. Pueden describir ambas pruebas. ¿De qué forma fue más fácil caminar? ¿Por qué? Pída-les que describan la fricción entre sus zapatos y la alfombra. Luego, ínstelos a que confeccionen una lista sobre otras situaciones de su vida cotidiana que in-volucren fricción útil y disipada.

Ciencias Sociales Lenguaje2. Pida a los alumnos que investiguen un invento tecnológico, de cualquier época,

en que la fricción haya sido una consideración de diseño. Ejemplos: la bicicleta, los esquíes o los patines.

Ciencias Lenguaje3. Los alumnos pueden investigar y exponer sobre cómo la fricción afecta a los ob-

jetos que ingresan a la atmósfera terrestre. Por ejemplo, una nave espacial que se aproxima a aterrizar o un meteorito. ¿Por qué las naves espaciales necesitan un protector de calor? ¿Cómo cambia la forma de un meteorito y por qué?

Ciencias4. Los alumnos realizan pruebas de fricción arrastrando cargas detrás de sus vehí-

culos en movimiento. ¿Cómo afecta esto el movimiento del vehículo? ¿Por qué?

Preparación para la Lección 9Los alumnos usarán sus vehículos estándar en la Lección 9.


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Fecha:

Nombres:

Características de diseño: Ruedas y conectores

Evaluemos el diseño del vehículo respecto a la fricción

Ideas para observar: ¿Cuál es la función del conector? Pon el vehículo de lado y sujeta la barra gris. Haz girar la rueda grande. Registra el tiempo que gira. Repi-te este paso varias veces. Luego, extrae la rueda grande y su conector. Da vuelta la rueda y colócala de tal manera en el eje, que la apertura pequeña de la rueda quede hacia afuera. Fija el conector en el lado exterior de la rueda (en la apertu-ra pequeña). Haz girar la rueda nuevamente. ¿Qué observas? ¿En qué cambió la forma en que giran las ruedas en cada posición? ¿Por qué crees que ocurre eso? Recuerda volver a colocar el conector al lado interior de la rueda una vez que hayas terminado.

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Fecha:

Nombres:

Características de diseño: Llantas

Evaluemos el diseño del vehículo respecto a la fricción

Ideas para observar: Saca las llantas de las ruedas grandes. Usa la banda elás-tica para mover al vehículo sin llantas. ¿Qué observas? ¿Cuál crees que es la función de las llantas? No te olvides de volver a colocarlas al final de tu observa-ción.

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Fecha:

Nombres:

Características de diseño: Marco y barras

Ideas para observar: Extrae las dos barras azules. Aprieta suavemente el marco hasta sacar las barras grises. Ahora usa la banda elástica para mover tu vehí-culo. ¿Qué cambios observas? ¿Cuál es la función de las barras? ¿En qué puede afectar el marco sin las barras cruzadas al giro de las ruedas?Recuerda volver a colocar las barras una vez que hayas terminado.

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LECCIÓN 9 DISEÑEMOS Y CONSTRUYAMOS UN VEHÍCULO CON UNA VELA

Introducción y Objetivos Luego de haber examinado las formas en que la fricción afecta el movimiento de un vehículo impulsado por un eje, los alumnos pueden ahora aplicar sus conocimien-tos sobre la fricción a una situación nueva: el estudio de los efectos de la resisten-cia del aire sobre el movimiento de un vehículo. Para preparar esta investigación, los equipos usan sus habilidades relacionadas al proceso de diseño para modificar su vehículo, de tal manera que este pueda sostener una vela. En el debate sobre sus observaciones iniciales, los vehículos se aprestan para la Lección 10, en la cual rea-lizarán una investigación formal para probar cómo el aire que empuja en contra de una vela afecta el movimiento del vehículo.- Los alumnos practican una lluvia de ideas sobre cómo una vela afecta el mo-

vimiento de su vehículo.- Los alumnos adaptan sus vehículos para sostener una vela de cartulina.- Los alumnos hacen observaciones iniciales sobre la influencia de la vela en el

el movimiento del vehículo y las comparten.- Los alumnos revisan su trabajo completando una autoevaluación.

Contexto En esta lección, los alumnos modificarán sus vehículos al agregarles una vela de cartulina. Ya que no hay una sola solución óptima a este desafío de diseño, la lec-ción busca motivar diversas aproximaciones y resultados. Los alumnos pueden aprender de sus compañeros, mientras trabajan en sus propios equipos y observan a otros. Es importante recalcar que una parte esencial del proceso de diseño es la evaluación y el mejoramiento del producto. Al igual que los ingenieros, los alumnos deberán perfeccionar repetidas veces sus vehículos, probarlos y registrar los resul-tados para hacer un seguimiento de cada cambio nuevo.En la sesión de lluvia de ideas sobre cómo una vela puede afectar el movimiento del vehículo, es importante revisar cómo los estudiantes movieron sus vehículos más rápida y más lentamente en lecciones pasadas. Los alumnos pueden haber hecho lo siguiente para que sus vehículos fueran más rápidos:- Incrementaron la fuerza sobre el vehículo tirado por una cuerda y una carga,

aumentando el número de golillas (Lección 3).- Disminuyeron la resistencia al movimiento, al reducir la carga del vehículo

(Lección 4). - Incrementaron la cantidad de energía almacenada en el vehículo, al aumen-

tar el número de vueltas de la banda elástica en torno al eje (Lección 7).- Minimizaron la fricción al colocar conectores y barras en su vehículo, con el

fin de reducir el roce de las ruedas contra el marco (Lección 8).En tanto, para que su vehículo se moviera más lentamente, pueden haber hecho lo siguiente:- Redujeron la fuerza sobre el vehículo tirado por una cuerda y una carga, dis-

minuyendo el número de golillas (Lección 3).


- Aumentaron la resistencia al movimiento, al incrementar la carga del vehí-culo con bloques de madera o piezas para armar adicionales (Lección 4).

- Redujeron la cantidad de energía almacenada en el vehículo, al disminuir el número de vueltas de la banda elástica en torno al eje (Lección 7).

- Incrementaron la fricción, desmontando los conectores entre el eje, el marco y las ruedas (Lección 8).

La mayoría de los estudiantes asociarán las velas a los botes veleros, en que la vela captura el viento y mueve el bote. Una vela, sin embargo, también puede ralentizar un vehículo. Cuando el viento es demasiado fuerte o sopla en una dirección con-traria, un marino plegará la vela, de modo que el viento no empuje contra de ella. Cuando los alumnos agreguen la vela de cartulina a sus vehículos, harán algunas observaciones preliminares sobre la vela y su influencia sobre el movimiento. Pro-bablemente notarán que su vehículo no se mueve tan lejos como en la Lección 7.En esta lección, los alumnos realizan una autoevaluación. No la califique con no-tas. Su objeto es el de ayudarle a evaluar las actitudes de los alumnos sobre la Uni-dad y el trabajo en equipo, de modo que puede considerar reagrupar a los alumnos. Igualmente servirá para identificar las preocupaciones y concepciones erróneas de los estudiantes, brindando una oportunidad para enfrentarlas antes del fin del Uni-dad.

Materiales Para cada alumno1 Cuaderno de Ciencias1 copia de la Autoevaluación del estudiante A

Para cada grupo de tres alumnos1 vehículo estándar1 cubeta con piezas para armar1 pedazo de cartulina, tamaño carta3 bandas elásticas entrelazadas, Nº 16 lápices de colores1 regla métrica1 plantilla de círculo

Para todo el curso Lista de lluvia ideas “Qué causó que tu vehículo se moviera lentamente” y “Qué hizo que se moviera rápidamente” (de la Lección 5). plumones de color cinta adhesiva2 perforadoras (opcional) Libros técnicos o publicidad que muestre vehículos con velas

Preparación 1. Haga una copia de la Autoevaluación del estudiante A para cada alumno.2. Revise las bandas elásticas entrelazadas. Cámbielas si han perdido elasticidad.3. Exhiba la lista de lluvia de ideas de la Lección 5. 4. Reúna libros técnicos o publicidad que muestre vehículos con velas. Deje los libros

a disposición de los alumnos mientras diseñan o para que los revisen en su tiempo libre.

5. Revise los vehículos para asegurar que estén en la configuración estándar. En caso contrario, haga que el grupo respectivo lo modifique antes de comenzar la lección.

6. Ordene los vehículos y materiales en el Centro de Recursos. También puede dejar una o dos perforadoras y rollos de cinta adhesiva para aquellos grupos que tengan dificultades para instalar la vela. Otra opción es que corte tiras de 30 cm de cinta ad-hesiva y las pegue en un costado de la mesa del Centro de Recursos.


Procedimiento 1. Dirija la atención de los alumnos a la lista de la lluvia de ideas de la Lección 5. Anímelos a que sugieran nuevas ideas sobre las posibles causas de que sus vehí-culos se muevan lenta o rápidamente. Use un plumón de un color distinto para agregar esas ideas a la lista.

2. Pida a los alumnos que planteen una hipótesis sobre qué influencias puede te-ner una vela emplazada en sus vehículos. Use un plumón de un color diferente para anotar estas ideas en la lista. En caso de que los estudiantes no lo mencio-nen, pregúnteles qué efectos puede producir la vela en el movimiento del vehí-culo, según se mueva a favor y en contra del viento. Pregunte también qué efec-tos tendría el uso de una vela si no hubiera viento.

3. Infórmeles que deberán adaptar sus vehículos estándar para que puedan soste-ner, en posición vertical, un pedazo de cartulina que, al igual que una vela, cap-turará el viento. Los alumnos pueden hacer un esbozo de su diseño en sus Cua-dernos de Ciencias antes de comenzar a construir y de consultar los libros téc-nicos para investigar posibles diseños. Deben usar el pedazo entero de cartuli-na. La Ilustración 9-1 muestra dos vehículos como ejemplo.

4. Luego de que los alumnos hayan discutido sus planes con sus equipos, deben recoger los materiales del Centro de Recursos. Una vez que hayan fijado la car-tulina a sus vehículos estándar, pídales que guarden el balde con piezas de ar-mar en el Centro.

Consejo de gestión: Algunos grupos pueden enfrentar dificultades para fijar la vela de cartulina en posi-ción vertical a sus vehículos. Aconséjeles que pueden adherirla con cinta adhesiva o bien perforar dos o tres aperturas en la cartulina. Estas aperturas sirven para inser-tar varillas y sujetar de mejor manera la vela. Haga estas sugerencias únicamente si los equipos intentaron implementar su propio diseño y no tuvieron éxito.

Ilustración 9-1Ejemplos de vehículos con vela de los alumnos


Actividades Finales 1. Pídales que expliquen cómo completaron su desafío de diseño. ¿Qué éxitos tu-vieron? ¿Qué problemas enfrentaron? ¿Cómo los solucionaron?

2. Pida a los alumnos que hagan una hipótesis en torno a los posibles efectos de la vela sobre el movimiento del vehículo, cuando la vela está empujando en contra del aire. Indíqueles que probarán sus hipótesis en la Lección 10.

3. Los alumnos deben ordenar su espacio de trabajo y depositar cuidadosamente los vehículos en el Centro de Recursos. Pueden rotular los vehículos con cinta adhesiva y la letra de su grupo.

Consejo de gestión: Los siguientes pasos pueden realizarse ahora o en cualquier momento antes de la Lección 11.4. Prepare a los alumnos para la Autoevaluación del estudiante A. Pregúnteles qué

piensan de la Unidad hasta ahora y que han aprendido en ella.5. Distribuya una copia de la autoevaluación a cada alumno. Responda las consul-

tas, pero evite extenderse demasiado en sus respuestas. Recuérdeles que no se trata de una prueba, sino de una manera en que ellos mismos pueden pasar re-vista a su aprendizaje.

6. Permita que respondan independientemente la autoevaluación. Cuando hayan terminado recoja las hojas y explique que volverán a revisar sus respuestas al fi-nal de la Unidad.

Extensiones Lenguaje Ciencias Sociales Ciencia1. Los alumnos pueden traer volantines de diferentes formas al colegio. Si se pres-

tan las condiciones, pueden observar su vuelo. ¿Por qué vuelan los volantines? ¿Por qué algunos vuelan mejor que otros? Los alumnos pueden también dise-ñar, construir y probar sus propios volantines. Luego, pueden realizar una in-vestigación sobre la historia del volantín. ¿Cuándo fue usado por primera vez? ¿Cómo ha cambiado en el tiempo?

Lenguaje Ciencias Sociales2. Estimule a los alumnos que investiguen la historia del velero. ¿Cómo ha cambia-

do su diseño? ¿Cómo ha cambiado el uso de las velas? ¿Cuándo una vela es un obstáculo para el movimiento de un bote?

Ciencias Matemáticas3. Los alumnos pueden usar un ventilador eléctrico o un secador de pelo para si-

mular el viento. Pídales que marquen las distancias que pueden recorrer sus ve-hículos a diferentes velocidades. Luego, deben medir y graficar esos resultados.

Evaluación En esta lección, los alumnos habrán completado la Autoevaluación del estudian-te A. Al final de la Unidad, realizará otra evaluación análoga para comparar los re-sultados y determinar aquellas áreas en las cuales los estudiantes han tenido ma-yores progresos.

Preparación para la Lección 10- Los alumnos usarán sus vehículos con vela en la Lección 10. No deben des-

armarlo o modificarlo. - La investigación de la Lección 10 requiere de un gran espacio desocupado

para trabajar en el piso. Si tiene otra sala que pueda usar, resérvela con anti-cipación.


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Fecha:

Nombre:

1. Anota tres cosas que hayas aprendido en Movimiento y Diseño y que consideres importante.

2. ¿Tú y tus compañeros han trabajado bien juntos? Da ejemplos.

3. ¿Cómo te sientes al trabajar con los materiales de la unidad? ¿Cambiaste de idea en la medida que avanzaste?

4. Anota algunas actividades que disfrutaste. Explica por qué te gustaron.

5. ¿Hay algunas actividades que te resulten confusas o difíciles de entender? Explica tu respuesta.


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Fecha:

Nombre:

6. Revisa tus hojas de registro y tu cuaderno de ciencias. ¿Cuán bien crees que has registrado tus observaciones e ideas?

7. ¿Crees que has usado bien los materiales para cumplir con los desafíos de diseño?

8. Piensa en lo que has hecho hasta ahora en esta unidad de estudios. ¿Qué con-sideras haber hecho muy bien?

¿Qué parte de tu trabajo piensas que podría mejorar?

9. ¿Qué sientes ahora con respecto a la ciencia? Haz un círculo a las palabras que te interpreten.

a. interesado b. relajado c. nervioso d. animado

e. aburrido f. confundido g. exitoso h. contento

i. Escribe tú mismo una palabra:


LECCIÓN 10 PROBEMOS LOS EFECTOS DE LA RESISTENCIA DEL AIRE SOBRE EL MOVIMIENTO DE UN VEHÍCULO

Introducción y Objetivos En esta lección los alumnos realizarán una investigación formal en que prueban los efectos de la resistencia del aire sobre el movimiento de sus vehículos impulsa-dos por el eje. Con los vehículos construidos en la Lección 9, los alumnos registran las distancias que pueden recorrer gracias a que las velas de cartulina capturan el aire. Los estudiantes establecen hipótesis sobre el efecto de la vela en el movimien-to de sus vehículos. Al discutir por qué el número de vueltas de la banda elástica en torno al eje y la carga del vehículo deberían mantenerse constantes, los estudiantes son introducidos en la importancia de controlar las variables. Cuando discuten so-bre los efectos del aire sobre el movimiento del vehículo, los alumnos se preparan para la Lección 11, en que construirán vehículos impulsados por una banda elásti-ca y una hélice.- Los alumnos prueban cómo la resistencia del aire influencia el movimiento

de su vehículo.- Los alumnos discuten y comparan resultados.- Los alumnos relacionan sus observaciones con objetos del mundo real para

minimizar la resistencia al aire. - A través de la Selección de Lectura, los alumnos aprenden más sobre vehí-

culos de carrera, diseñados especialmente para minimizar la resistencia del aire.

Contexto Cuando saca la mano por la ventanilla de un auto en movimiento, puede sentir cómo la fuerza del aire la empuja hacia atrás. Esta misma fuerza se ejerce sobre el auto entero. Sin embargo, porque el automóvil tiene un área de superficie más gran-de que una mano, la fuerza es mucho mayor.La fuerza ejercida por el aire en contra de su mano o cualquier objeto móvil, es un tipo de fricción denominado resistencia del aire. La resistencia del aire se opone al movimiento del vehículo y lo ralentiza. Si saca la mano de la ventanilla y el automó-vil se mueve a mayor velocidad, la fuerza ejercida sobre su mano es mucho mayor. La fuerza de la resistencia del aire se incrementa muy rápidamente, conforme el ve-hículo aumenta su velocidad.Así como los alumnos aprendieron en la Lección 8 que la fuerza de la fricción en-tre las partes de un vehículo ralentiza el movimiento, ellos aprenderán en esta lec-ción que la fuerza de la fricción entre aire y la vela también se opone al movimien-to del vehículo.El conocimiento de la resistencia del aire es vital para los ingenieros que diseñan, construyen y prueban vehículos. Los diseños que buscan minimizar la resistencia del aire se conocen como aerodinámicos. Por ejemplo, muchas formas de automó-viles son suaves y curvadas, carentes de esquinas marcadas y se parecen a la par-te frontal de un avión. Los diseñadores también intentan bajar la frente de los vehí-


culos. Desde una vista lateral, estos vehículos se parecen a una cuña que empuja el aire hacia arriba y hacia fuera mientras avanza. Estos elementos de diseño tienen muchas ventajas prácticas. Permiten que los vehículos se muevan más rápidamen-te y ahorren combustible, aparte de ser visualmente atractivos. El diseño aerodiná-mico también es importante para camiones. La Ilustración 10-1 muestra un camión en movimiento. Fíjese en la forma curva en el techo de la cabina. Esta forma ayuda a que el viento pase suavemente por encima de la cabina y el acoplado. Sin ella, el aire chocaría contra la pared recta del acoplado y frenaría al camión. Mientras más rápido se mueva un vehículo, más efecto tendrá la resistencia del aire en ralentizarlo. Por ello, es importante que los vehículos de los alumnos en esta lec-ción se muevan con la suficiente rapidez, para que enfrente una resistencia del aire significativa. Por esta razón, se sugiere que la banda elástica tenga, en esta lección, a lo menos 10 vueltas en torno al eje. Para que los resultados sean comparables, los alumnos deben usar el mismo número de vueltas en todas las pruebas.La vela de cartulina modifica el área de superficie y el peso de los vehículos. Para poder comparar con precisión las distancias recorridas por los vehículos con y sin

aire que sea aprovechado por la vela, se debe controlar la variable del peso. Esto sig-nifica que no se debe desmontar la vela. Sin embargo, la mayoría de los alumnos de este nivel no tienen el desarrollo suficiente para comprender plenamente el concep-to de control de variables. Durante la investigación, motive a los alumnos a que des-cubran sus propios métodos para reducir la influencia de la vela. Algunos equipos pueden optar por desmontar la vela completamente, mientras otros pueden plegar-la o cambiarla de orientación (ver Ilustración 10-2). Las dos últimas opciones asegu-ran que el peso del vehículo se mantiene constante en todas las pruebas.

Materiales Para cada alumno1 Cuaderno de Ciencias gafas de protección

Para cada grupo de tres alumnos1 vehículo con vela de cartulina (de la lección 9) tiras de papel de máquina registradora, 4 m3 puntos autoadhesivos rojos, 2 cm3 puntos autoadhesivos azules, 2 cm1 cubeta de piezas para armar (con hoja de inventario)3 bandas elásticas entrelazadas, Nº 16

Para el curso Cinta adhesiva Tijeras Bandas elásticas adicionales, Nº 16

42 / Probemos los efectos de la resistencia del aire

5. ¿Cómo adaptaron la vela de modo que tuviera menos efecto sobre elmovimiento del vehículo? Compartan sus ideas con la clase. Piensen enla Lección 4. ¿Por qué el peso de los bloques de madera fue un factorimportante? ¿Por qué el peso de la vela es un factor importante en estalección? ¿Por qué puede ser difícil que los grupos comparen susresultados en esta lección?

6. Piensen cómo los resultados de hoy están relacionados con la fricción.¿Qué efecto tiene el roce o empuje de la vela contra el aire sobre elmovimiento del vehículo? Observen la ilustración en la Figura 10-1.Hablen acerca de objetos que han visto que fuerondiseñados especialmente para reducir la fricción del aire.

LECCION 10

Ideas paraexplorar


Figura 10-1

Flujo de airealrededor de uncamión enmovimiento

7. Limpien. Desarmen completamente su vehículo y devuelvan todas laspiezas para armar a su cubeta. Su profesor les pedirá que cuentensus piezas. Devuelvan su vela de cartón junto con los demásmateriales al centro de distribución.

8. Con un compañero, lee acerca de Shirley Muldowney, una famosacorredora de autos adaptados para carreras de piques (pág. 46).Piensa en cómo la forma del vehículo de Shirley Muldowney afectósu movimiento. Escribe lo que piensas en tu cuaderno.

1. Tu profesor te guiará para medir la distancia de todos los puntos deesta investigación y para seleccionar tres distancias representativas.Anota tus distancias en una tabla (como la que aparece en la Figura10-2 de la pág. 43). También grafica las distancias.

2. Imagina que eres un pirata que busca un tesoro sumergido enmedio del Gran Océano Azul. Se presenta una tormenta violenta yborrascosa y tu nave se está moviendo en la dirección equivocada.¿Qué harás? Escribe un cuento.

3. Usa materiales distintos al cartón para hacer velas. ¿Qué efectotendrán los materiales sobre el diseño de tu vehículo? ¿Cómoafectarán el movimiento de tu vehículo?

Ilustración 10-1Flujo de aire alredor de un camión en movimiento


Preparación 1. Pruebe las bandas elásticas entrelazadas. Cámbielas si han perdido elasticidad.2. Corte la cinta de papel de máquina registradora en tiras de 4 m para cada grupo.3. Prepare una gran superficie despejada en la sala de clases para efectuar las pruebas.4. Ordene los materiales en el Centro de Recursos. Agregue cinta adhesiva, para

que los alumnos puedan pegar las bandas de papel o corte pequeños pedazos de cinta y péguelos en el borde de la mesa, con la leyenda “toma dos tiras”.

Procedimiento 1. Pida a los alumnos que establezcan una hipótesis sobre cómo la vela vertical puede afectar el movimiento de su vehículo. Explique que probarán esas hipó-tesis en esta lección.

2. Revise con los alumnos las Instrucciones para que los estudiantes prueben la resistencia del aire (pp. 102-103) en esta Guía y pp. 44-45 en el Libro de Activida-des del Estudiante). Comente los siguientes puntos:

- Sugiera que le den al menos 10 vueltas a la banda elástica en torno al eje de sus vehículos, ya que los resultados serán más evidentes si los vehículos se mueven a gran velocidad.

- Pregunte por qué es importante que las vueltas de la banda elástica sean las mismas en cada prueba.

- Explique que en el paso 12 de las Instrucciones, los alumnos deberán cam-biar la vela, de modo que tenga menos influencia en el movimiento del vehí-culo (Ilustración 10-2). Asegúrese de que todos los estudiantes comprenden lo que esto significa (ver sección Contexto). Recuerde que pueden existir mu-chas soluciones a este problema.

3. Pídales que recojan sus vehículos y otros materiales del Centro de Recursos y que realicen su investigación.

Ilustración 10-2Eejemplos de vehículos con velas que no capturan el aire


Actividades Finales 1. Invite a los grupos a que exhiban sus tiras de papel. Pídales que comenten qué observaron cuando los vehículos se movieron con la vela (puntos rojos) y cuan-do la vela ejerció una influencia menor sobre el movimiento de los vehículos (puntos azules). ¿Qué patrones pueden identificar? ¿Qué diferencias? ¿Por qué creen que ocurrió esto?

2. Comente cómo los grupos adaptaron las velas para que tuvieran menos influen-cia en el movimiento del vehículo. En caso de que algunos grupos mantuvieran la vela en sus vehículos en la segunda serie de pruebas, doblándolas u orientán-dola lateralmente, pregunte por qué tomaron esa decisión. Pídales que recuer-den la Lección 4. ¿Por qué el peso de los bloques de madera fue un factor impor-tante? ¿Por qué el peso de la vela en esta lección es un factor importante? ¿Por qué puede ser difícil que los grupos comparen sus resultados en esta lección?

3. Pídales que relacionen los resultados con las ideas sobre la fricción tratadas en la Lección 8. Por ejemplo, ¿cómo afecta que la vela roce y empuje contra el aire al movimiento del vehículo? Pídales que mencionen objetos de su vida cotidia-na que estén diseñados para reducir la resistencia del aire. Ayúdeles a entender que objetos comunes, como autos, botes, cascos de ciclismo e incluso la ropa de los atletas, están diseñados para minimizar la resistencia del aire.

4. Pídales que ordenen la sala. Deberán desmontar completamente sus vehículos y devolver todas las piezas para armar en sus baldes. Pueden devolver sus velas de cartulina al Centro de Distribución. Decida su quiere que los alumnos reali-cen ahora un inventario, usando la plantilla Piezas para armar para cada equi-po, que está guardada en los baldes.

Consejo de gestión: - Un padre o un voluntario puede inventariar las piezas para armar. Asegúrese

de completar el inventario antes de la Lección 11, cuando los alumnos nece-sitarán un número específico de piezas de cada color para construir sus ve-hículos.

- El siguiente paso puede ser completado ahora o en otra ocasión.

5. Asigne la Selección de Lectura “Shirley Muldowney: una corredora de autos adaptados para carreras de piques” (pp. 104 y pp. 46-47 en el Libro de Activida-des del Estudiante). Pídales que piensen cómo la forma del vehículo afectó su movimiento. Deberán anotar sus ideas en sus Cuadernos de Ciencias.

Extensiones Matemáticas1. Los alumnos deberán usar la cinta de medición para medir las distancias entre

los puntos en la cinta de papel usada en esta investigación. Pida a los alumnos que elijan la medición que represente de mejor manera las tres distancias reco-rridas por sus vehículos en cada parte de la investigación. Esta puede ser la dis-tancia del punto central, la distancia donde se forma un agrupamiento de pun-tos o el punto más distante.

Matemáticas2. Pídales que representen los resultados de la Extensión 1 en un gráfico.

Lenguaje 3. Son piratas que buscan un tesoro en el fondo del océano. Su barco es la única es-

peranza para encontrar el tesoro. Pero aparece una violenta tormenta con fuer-tes vientos que desvía al barco de su dirección. ¿Qué pueden hacer? Escribe un cuento sobre la aventura.


Ciencias4. Pueden usar otros materiales para confeccionar velas. ¿Cómo influye el mate-

rial en el diseño de sus vehículos? Pídales que establezcan hipótesis sobre cada material y su efecto sobre el movimiento del vehículo. Deben probar sus hipóte-sis.

Preparación para la Lección 11- Solicite la ayuda un adulto voluntario para construir la hélice de la Lección

11. Por razones de seguridad, use gafas de protección. Esta tarea no debería ser realizada por los alumnos.

- Asegúrese de que los alumnos hayan desarmado los vehículos usados en esta lección.

Probemos los efectos de la resistencia del aire / 43

LECCION 10


Influenciade la vela

Distancia recorrida(en cm) Distancia

seleccionadaPrueba 1 Prueba 2 Prueba 3

Vela influyendoen el movimiento

del vehículoVela con menosinfluencia en el

movimientodel vehículo

Figura 10-2


Ilustración 10-3Muestra de tabla de datos


LECCION 10

44 / Probemos los efectos de la resistencia del aire STCTM / Movimiento y diseño

Instrucciones para que los estudiantes prueben la resistencia del aire

1. Ubiquen una zona en el piso donde el vehículo pueda recorrer una distancia larga.

2. Desenrollen su tira de papel. Péguenla en el piso. Con cinta adhesiva, hagan una líneade partida en un extremo de la tira de papel.

3. Asegúrense de que la vela de cartón esté firme en el vehículo.

4. Comenten con el grupo cómo piensan que la vela influirá en el movimiento del vehículo.Anoten lo que piensa el grupo en su cuaderno. No olviden que deben poner fecha a suanotación.

5. Decidan las veces que enrollarán la banda elástica alrededor del eje, pero debenser al menos de 10 veces. (¡Tengancuidado! La banda elástica se romperá sila enrollan demasiadas veces). Anotenel número que escojan en su cuaderno.Usen este número cada vez que enrollenla banda elástica en esta lección.

6. Usen sus gafas protectoras. Enrollen labanda elástica alrededor del eje de girolibre del vehículo la cantidad de vecesque decidieron. Pongan las ruedasdelanteras pequeñas del vehículo en lalínea de partida.

7. Suelten el vehículo. Observen sumovimiento.

8. Pongan un punto rojo en la tira depapel donde se detuvieron las ruedasdelanteras del vehículo.

9. Repitan esta prueba dosveces más.

Para cada prueba,enrollen la banda elástica alrededor deleje el mismo númerode veces.

Suelten el automóvil.

¿Qué distancia sedesplazó elvehículo? Marquenel punto de detencióncon un punto rojo.


LECCION 10

Probemos los efectos de la resistencia del aire / 45STCTM / Movimiento y diseño

10. Después de probar tres veces el vehículo, observen lostres puntos rojos. ¿Están cerca unas de otras lasdistancias que recorrió el vehículo? ¿Están distantes?¿Por qué piensan que sucedió eso? Anoten susobservaciones en su cuaderno.

11. ¿Qué punto piensan que representa mejor todas lasdistancias que recorrió su vehículo? Encierren esepunto con lápiz en un círculo.

12. Conversen con el grupo cómo podrían cambiar lavela para que su influencia sobre el movimientodel vehículo sea menor. Anoten lo que piensan ensu cuaderno. Luego, cambien la vela con elgrupo.

13. Con el grupo, predigancómo la modificaciónde la vela afectará elmovimiento delvehículo. Anota lapredicción de tu grupoen tu cuaderno.

14. Prueben qué tan lejos sedesplazará el vehículomodificado, pero esta vezusen los puntos azules. Noolviden que deben hacer losiguiente:

Pongan las ruedasdelanteras de su vehículo enla línea de partida.

Enrollen la banda elástica el mismo número de vecesque antes en la investigación.

Suelten el vehículo.

Marquen la distancia que recorrió el vehículo.Pongan un punto azul en la tira de papel donde sedetuvieron las ruedas delanteras del vehículo.Háganlo tres veces en total. Cuando terminen, debenhaber tres puntos azules y tres puntos rojos en la tirade papel.

15. Comenta los resultados con tu grupo. ¿Cómo influyó lavela sobre el movimiento de su vehículo impulsado por eleje? ¿Por qué piensan que sucedió eso? Anoten susobservaciones en su cuaderno.


SELECCIÓN DE LECTURASHIRLEY MULDOWNEY: UNA CORREDORA DE AUTOS ADAPTADOS PARA CARRERAS DE PIQUES

¿Has estado alguna vez en una carrera de de autos adaptados para carreras de piques? Sólo imagínalo: el rugir de los motores, el silbido del viento al pasar los autos a gran velocidad, los gritos y aliento de la multitud. Shirley Muldowney sabe todo acerca de esas carreras. De hecho, ella conduce autos arreglados. ¿Qué es exactamente un au-tos arreglado? Es un vehículo liviano y poderoso con hasta cuatro motores montados en una estructura larga y angosta. Para disminuir la resistencia del aire, este auto tie-ne una carrocería lisa y aerodinámica. En una carrera de autos adaptados para pi-ques, dos autos aceleran simultáneamente al máximo en una pista recta de un cuarto de milla. Los autos corren muy rápido, a menudo a 250 millas por hora. Y hacen mu-cho ruido. El primer auto que llega a la línea de meta es el ganador.

Shirley Muldowney comenzó participando en carreras en la década de los 70. Mucha gente creyó que nunca triunfaría.“¿Una corredora mujer?” decían. “¡No puede ser!” Pero Shir-ley les demostró que estaban equivocados.Corrió cada vez más rápido hasta que, en 1977 y 1980, ganó el campeonato de la Asociación Nacional Hot Rod. Se hizo famosa y destacó en artículos de revistas y comerciales de televisión. Incluso la historia de su vida se llevó a la pantalla en una película llamada Heart Like a Wheel.Luego la golpeó la desgracia. Mientras corría en Canadá, Shirley Muldowney tuvo un terrible accidente. Estalló la cá-mara de uno de los neumáticos delanteros de su auto y su auto se hizo pedazos. Shirley quedó herida gravemente. Al-

gunas personas pensaron que nunca más volvería a caminar.Todos supusieron que su carrera como corredora de autos había terminado. Le tomó muchos meses recuperarse. Pero Shirley estaba decidida a regresar. Con un traba-jo duro y mucha práctica, Shirley volvió a correr. Incluso, siguió estando entre los 10 mejores conductores del país. Cuando le preguntaron por qué había vuelto a las ca-rreras de autos adaptados para piques, Shirley respondió: “Es a lo que me dedico”.Shirley Muldowney demostró lo que la destreza y la determinación pueden lograr. Ella quería correr y decidió que nada la amedrentaría. Otras mujeres se hanbeneficiado de su experiencia. Gracias a Shirley, cada vez más y más mujeres com-piten en las carreras de autos adaptados para piques.

LECCION 10



Shirley Muldowney: una corredora de autos adaptados para carreras de piques¿Has estado alguna vez en una carrera de

de autos adaptados para carreras de piques?Sólo imagínalo: el rugir de los motores, el silbido del viento al pasar los autos a gran velocidad, losgritos y aliento de la multitud. ShirleyMuldowney sabe todo acerca de esas carreras.De hecho, ella conduce autos arreglados. ¿Quées exactamente un auto arreglado? Es unvehículo liviano y poderoso con hasta cuatromotores montados en una estructuralarga y angosta. Para disminuir laresistencia del aire, este auto tieneuna carrocería lisa y aerodinámica.En una carrera de autos adaptadospara piques, dos autos aceleransimultáneamente al máximo en unapista recta de un cuarto de milla. Losautos corren muy rápido, a menudo a250 millas por hora. Y hacen muchoruido. El primer auto que llega a lalínea de meta es el ganador.

Shirley Muldowney comenzóparticipando en carreras en la década de los70. Mucha gente creyó que nunca triunfaría.“¿Una corredora mujer?” decían. “¡No puedeser!” Pero Shirley les demostró que estabanequivocados.

Corrió cada vez más rápido hasta que, en1977 y 1980, ganó el campeonato de laAsociación Nacional Hot Rod. Se hizo famosay destacó en artículos de revistas y

comerciales de televisión. Incluso la historiade su vida se llevó a la pantalla en unapelícula llamada Heart Like a Wheel.

Luego la golpeó la desgracia. Mientras corríaen Canadá, Shirley Muldowney tuvo unterrible accidente. Estalló la cámara de uno delos neumáticos delanteros de su auto y suauto se hizo pedazos. Shirley quedó heridagravemente. Algunas personas pensaron que

nunca más volvería a caminar.Todos supusieron que su carreracomo corredora de autos habíaterminado. Le tomó muchos mesesrecuperarse. Pero Shirley estabadecidida a regresar.

Con un trabajo duro y muchapráctica, Shirley volvió a correr.Incluso, siguió estando entre los 10mejores conductores del país.Cuando le preguntaron por quéhabía vuelto a las carreras deautos adaptados para piques,

Shirley respondió: “Es a lo que me dedico”.Shirley Muldowney demostró lo que la

destreza y la determinación pueden lograr. Ellaquería correr y decidió que nada laamedrentaría. Otras mujeres se hanbeneficiado de su experiencia. Gracias aShirley, cada vez más y más mujeres compitenen las carreras de autos adaptados parapiques.

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LECCION 10



Shirley Muldowney: una corredora de autos adaptados para carreras de piques¿Has estado alguna vez en una carrera de

de autos adaptados para carreras de piques?Sólo imagínalo: el rugir de los motores, el silbido del viento al pasar los autos a gran velocidad, losgritos y aliento de la multitud. ShirleyMuldowney sabe todo acerca de esas carreras.De hecho, ella conduce autos arreglados. ¿Quées exactamente un auto arreglado? Es unvehículo liviano y poderoso con hasta cuatromotores montados en una estructuralarga y angosta. Para disminuir laresistencia del aire, este auto tieneuna carrocería lisa y aerodinámica.En una carrera de autos adaptadospara piques, dos autos aceleransimultáneamente al máximo en unapista recta de un cuarto de milla. Losautos corren muy rápido, a menudo a250 millas por hora. Y hacen muchoruido. El primer auto que llega a lalínea de meta es el ganador.

Shirley Muldowney comenzóparticipando en carreras en la década de los70. Mucha gente creyó que nunca triunfaría.“¿Una corredora mujer?” decían. “¡No puedeser!” Pero Shirley les demostró que estabanequivocados.

Corrió cada vez más rápido hasta que, en1977 y 1980, ganó el campeonato de laAsociación Nacional Hot Rod. Se hizo famosay destacó en artículos de revistas y

comerciales de televisión. Incluso la historiade su vida se llevó a la pantalla en unapelícula llamada Heart Like a Wheel.

Luego la golpeó la desgracia. Mientras corríaen Canadá, Shirley Muldowney tuvo unterrible accidente. Estalló la cámara de uno delos neumáticos delanteros de su auto y suauto se hizo pedazos. Shirley quedó heridagravemente. Algunas personas pensaron que

nunca más volvería a caminar.Todos supusieron que su carreracomo corredora de autos habíaterminado. Le tomó muchos mesesrecuperarse. Pero Shirley estabadecidida a regresar.

Con un trabajo duro y muchapráctica, Shirley volvió a correr.Incluso, siguió estando entre los 10mejores conductores del país.Cuando le preguntaron por quéhabía vuelto a las carreras deautos adaptados para piques,

Shirley respondió: “Es a lo que me dedico”.Shirley Muldowney demostró lo que la

destreza y la determinación pueden lograr. Ellaquería correr y decidió que nada laamedrentaría. Otras mujeres se hanbeneficiado de su experiencia. Gracias aShirley, cada vez más y más mujeres compitenen las carreras de autos adaptados parapiques.

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LECCIÓN 11 CONSTRUYAMOS UN VEHÍCULO IMPULSADO POR HÉLICE

Introducción y Objetivos En la Lección 6, los alumnos conocieron el concepto de que la energía puede ser al-macenada en una banda elástica. En la Lección 10, observaron los efectos de la re-sistencia del aire sobre un vehículo impulsado por el eje. Esta lección extiende la comprensión de los alumnos sobre estos dos conceptos, al construir un vehículo impulsado por hélice. Los alumnos usan un dibujo técnico para construir vehículos impulsados por hélice y realizan observaciones iniciales sobre sus elementos de di-seño. Igualmente, comparan sus vehículos con los vehículos impulsados por el eje de las lecciones anteriores. Estas experiencias los preparan para la Lección 12, en la que analizaran elementos de diseño específicos y discuten la influencia de la ener-gía almacenada y del aire sobre el movimiento de sus vehículos.- Los alumnos realizan una sesión de lluvia de ideas sobre sus conocimientos

de vehículos impulsados por hélice. - Los alumnos discuten qué elementos de diseño son necesarios para cons-

truir vehículos impulsados por hélice.- Los alumnos construyen un vehículo impulsado por hélice a partir de un di-

bujo técnico.- Los alumnos comentan sus observaciones iniciales.

Contexto Las hélices crean una fuerza que mueve aviones y botes. Incluso cuando un avión sigue en tierra, la fuerza de la hélice le permite moverse sobre la superficie hasta llegar a la pista de despegue. Los botes de aire son vehículos impulsados por hélice que pasan por enci-ma de aguas poco profundas. Debido a que las hélices están en el aire y no en el agua, los vehículos se pueden mover por aguas de una profundidad de menos de 30 cm.Cuando una hélice montada en un vehículo gira, sus aspas empujan el aire hacia atrás, con un ventilador. En una reacción equivalente y opuesta, como la descrita en la Terce-ra Ley de Newton, el aire que es empujado hacia atrás, causa que la hélice y lo que ella está adherida se muevan hacia delante. Una mirada más detenida de la hélice usada en esta lección, muestra que las aspas tienen una curva. La fuerza del aire en contra de las aspas curvadas que giran, mueve al vehículo hacia adelante (ver Ilustración 11-1).En esta lección, los alumnos usan un dibujo técnico para construir un vehículo que tie-ne una banda elástica adherida a la hélice. Cuando los alumnos giran la hélice, almace-nan energía en la banda elástica. Los alumnos notarán que se forma una serie regular de nudos en la medida que tensan (Ilustración 11-2). Soltar la hélice libera la energía al-macenada, hace girar la hélice, empuja el aire hacia atrás y al vehículo hacia adelante.Cada vez que los alumnos le dan otra vuelta a la hélice, se incrementa la cantidad de energía almacenada en la banda elástica. Cuando sueltan la hélice, la energía alma-cenada se transforma en energía de movimiento del vehículo y del aire turbulento. El vehículo se moverá inicialmente con un gran impulso de velocidad, debido a que la banda elástica está en su máximo de tensión. Cuando se libera, inicialmente pro-duce la mayor fuerza y, por consiguiente, la mayor velocidad de la hélice.


Las hélices deben ser lo suficientemente fuertes para resistir altas velocidades y una gran fuerza. Los diseñadores de aviones deben equilibrar cuidadosamente el tama-ño, la forma, y el número de aspas con el avión y su motor para asegurar un rendi-miento óptimo y la seguridad. Cuando los alumnos estudian el vehículo impulsa-do por hélice, motívelos a que observen cómo está montada la hélice en el vehículo y comenten las posibles razones. Por ejemplo, los alumnos pueden notar que la hé-lice está montada a una cierta altura, de modo que sus aspas no toquen la superfi-cie cuando giren. Observaciones iniciales como éstas ayudarán a que los alumnos se preparen para la Lección 12, en la que evaluarán elementos específicos de dise-ño del vehículo impulsado por hélice y compararán su diseño con los vehículos im-pulsados por el eje.

Materiales Para cada alumno1 Cuaderno de Ciencias gafas de protección

Para cada grupo de tres alumnos1 unidad de hélice (que incluye la hélice, gancho, remaches y conector blanco)1 cubeta con piezas para armar3 bandas elásticas entrelazadas, Nº 64

Para todo el cursoMateriales para que el profesor monte las unidades de hélice:

10 hélices10 ganchos20 remaches10 conectores blancos Balde con piezas para armar adicionales1 pliego de papel Kraft plumones de color cinta adhesiva

libros técnicos, fotografías o ilustraciones que muestren vehículos impulsados por hélice

Ilustración 11-1Hélice


Preparación 1. Monte las unidades de hélice para cada grupo. Use la Ilustración 11-3 como guía. Los alumnos fijarán las bandas elásticas entrelazadas al gancho de la unidad de hélice, una vez que hayan armado sus vehículos. Los remaches están orienta-dos en direcciones opuestas. Sus extremos rozan cuando la hélice gira. Asegú-rese que el gancho enfrenta el lado cóncavo de las aspas. El gancho debe inser-tarse en el lado redondeado del centro de la hélice. Gire la hélice unas 6 veces en dirección horaria, hasta que se perciba una resistencia. El color del plástico que cubre ese extremo del gancho se aclarará; asegúrese, no obstante, de que no muestre fisuras.

2. Basándose en el dibujo técnico de la Lección 2 (p. 40), construya el vehículo que usará en las Actividades Finales. Adhiera las bandas elásticas entrelazadas al eje.

3. Para conocer más del proceso de construcción que realizarán los alumnos, monte Ud. mismo un vehículo impulsado por hélice, según el dibujo técnico de la Ilustración 11-4.

Ilustración 11-3Preparación de la unidad de hélice


48 / Construyamos un vehículo impulsado por hélice

LECCION 11


Figura 11-1

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4. Confeccione un papelógrafo titulado “Ideas de diseño para vehículos impulsa-dos por hélice”. Anote la fecha y cuélguelo.

5. Recopile libros técnicos, fotografía o ilustraciones que muestren vehículos im-pulsados por hélice.

6. Entrelace tres bandas elásticas grandes. Cada grupo necesita un conjunto de bandas entrelazadas.

7. Ordene las bandas elásticas, las gafas protectoras, las cubetas de piezas para ar-mar y las unidades de hélice en el Centro de Recursos.

Procedimiento 1. Realice una sesión de lluvia de ideas en que los alumnos describen qué saben sobre vehículos impulsados por hélice. Más adelante en esta lección usarán un dibujo técnico para construir un vehículo impulsado por hélice. Analizarán las características de diseño en la Lección 12.

2. Dirija la atención de los alumnos a una unidad de hélice. Muestre cómo se fijan el conector blanco y las bandas elásticas al gancho de la hélice. Pregunte cómo se podría fijar la hélice al vehículo y dónde se podría conectar la banda elásti-ca.

3. Pídales que piensen qué características de diseño pueden ser necesarias para que el vehículo se mueva con una hélice. Por ejemplo, los alumnos pueden men-cionar que la hélice debe estar elevada, para que no choque con el suelo. Algu-nos propondrán colocar la hélice en la parte delantera del vehículo, mientras otros dirán que la banda elástica debe estar tensa y que debe ser conectada fren-te a la hélice. Anote sus ideas en el papelógrafo “Ideas de diseño para vehículos impulsados por hélice”.

4. Dirija la atención de los alumnos al dibujo técnico de un vehículo impulsado por hélice (Ilustración 11-4 e Ilustración 11-1 en el Libro de Actividades, p. 48). Que describan las diferencias de este dibujo técnico con el que vieron en la Lec-ción 2. Si los alumnos no lo advierten, explique que se trata de un dibujo de tres perspectivas, que no sólo tiene vistas superiores y laterales sino también una desde perspectiva frontal. Pregunte por qué puede ser necesario contar con una vista frontal del vehículo impulsado por hélice.

5. Los alumnos deben recoger sus baldes con piezas para armar, la unidad de héli-ce, las gafas protectoras y las bandas elásticas entrelazadas y comenzar a mon-tar el vehículo impulsado por hélice, tomando el dibujo técnico como guía.

Nota de seguridad: Los alumnos deben usar obligatoriamente las gafas protecto-ras en esta lección. Las gafas prevendrán de cualquier lesión en el caso que la banda elástica salte del gancho o el gancho se suelte de la hélice. El profesor y otros adultos que trabajen con las unidades de hélices también deberían usar gafas protectoras.6. Una vez que hayan concluido el montaje, anímelos a que intenten mover los ve-

hículos impulsados por hélice. Pídales que anoten en sus Cuadernos de Ciencias observaciones generales sobre el movimiento de sus vehículos.

Actividades Finales 1. Invítelos a presentar al curso sus vehículos completados. ¿Qué dificultades y lo-gros tuvieron en el proceso de construcción a partir del dibujo técnico de tres perspectivas? ¿En qué aspectos fue más fácil construir a partir de este dibujo, comparado con el de la Lección 2? ¿En qué aspectos fue más difícil?

2. Pídales que compartan sus observaciones sobre el movimiento y diseño de sus vehículos impulsados por hélice. Haga las siguientes preguntas:

- ¿Cómo lograste que el vehículo se moviera?- ¿Cómo lograste que la hélice girara?- ¿Qué ocurrió con la banda elástica cuando giraste la hélice?- ¿Qué ocurrió cuando soltaste la hélice? ¿Por qué pasó eso?3. Muéstreles el vehículo impulsado por el eje que construyó para esta lección. Pí-

dales que lo comparen con sus vehículos impulsados por hélice.48 / Construyamos un vehículo impulsado por hélice

LECCION 11


Figura 11-1

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- ¿En qué se parecen el uso de las bandas elásticas? (La energía para mover los vehículos está almacenada en la banda; se mueven mueve cuando se libera la energía)

- ¿En que se diferencian? (La banda está retorcida en vehículo impulsado por hélice, y no enrollada en torno al eje; es la banda la que mueve la hélice, no el eje)

4. Pídales que revisen la lista de lluvia de ideas “Ideas de diseño para vehículos im-pulsados por hélice”. Los alumnos pueden agregar o cambiar afirmaciones en la lista sobre la base de sus observaciones en esta lección. Infórmeles que analiza-rán más detalladamente las características de diseño específicas en la Lección 12.

5. Pídales que marquen sus vehículos con la letra de su grupo. Deben devolver los vehículos y demás materiales al Centro de Recursos. No desarme el vehículo impulsado por el eje que construyó en la Preparación de esta lección. Lo puede usar nuevamente como comparación con el vehículo impulsado por hélice en la Lección 12.

Extensiones Matemáticas1. Los alumnos pueden usar puntos autoadhesivos y una tira de 4 m de cinta de pa-

pel para medir cuán lejos se mueven los vehículos según el número de vueltas de la hélice (por ejemplo 30, 50 y 75 vueltas). Con la cinta de medición, miden la distancia recorrida y la registran para seleccionar una distancia promedio. Fi-nalmente, deben graficar las distancias elegidas.

Ciencias2. Organice una excursión a un aeródromo, aeropuerto o museo aeronáutico en

que se puedan apreciar aviones impulsados por hélice. Los alumnos deberán comparar los aviones con los vehículos construidos en esta lección.

Matemáticas3. Con un cronómetro pueden medir el tiempo que gira la hélice, según el número

de vueltas dadas inicialmente. Posteriormente, pueden graficar sus resultados.

Preparación para la Lección 12Los alumnos necesitarán sus vehículos impulsados por hélice para la Lección 12. No desarme el vehículo impulsado por el eje que construyó en la Preparación de esta lección. Lo volverá a usar en la Lección 12.

7. Muestren su vehículo a la clase. ¿Qué problemas tuvieron mientrasconstruían el vehículo en base al dibujo técnico? ¿En qué sentido fuemás fácil construir en base a un dibujo técnico en esta lección de loque fue en la Lección 2? ¿En qué sentido fue más difícil?

8. Comenten con la clase sus observaciones acerca del movimiento ydiseño del vehículo impulsado por hélice. Antes, piensen en lassiguientes preguntas:

¿Cómo consiguieron que el vehículo se moviera?

¿Cómo consiguieron que la hélice girara?

¿Qué le sucedió a la banda elástica mientras la enrollaban en lahélice?

¿Qué sucedió cuando soltaron la hélice? ¿Por qué piensan quesucedió eso?

9. Su profesor les mostrará un vehículo impulsado por un eje. ¿En qué separece su vehículo impulsado por hélice de esta lección, al que esimpulsado por eje? ¿En qué se diferencia? Antes de responder,piensen en las siguientes preguntas:

¿En qué se parece la manera de usar la banda elástica en estalección con su forma de uso en las lecciones anteriores?

¿En qué se diferencia?

10. Observen la lista de generación de ideas de la clase. ¿Quécaracterísticas de diseño del vehículo ayudaron a que la hélicemoviera su vehículo en esta lección? Agreguen cualquier idea nuevaque tengan a la lista. O cambien la ideas que ahora piensan queestán incorrectas.

11. Rotulen su vehículo. Pónganlo, junto con los demás materiales, en elcentro de distribución.

1. Tu profesor te guiará para probar y medir cuán lejos llegará tuvehículo impulsado por hélice con distintos números de vueltas en la

Construyamos un vehículo impulsado por hélice / 49

LECCION 11


Ideas paraexplorar

Figura 11-2


Número de vueltas de la

hélice

Distancia recorrida(en cm) Distancia

seleccionada


35

50

75

Ilustración 11-5Tabla de datos de muetra


LECCIÓN 12 ANALICEMOS EL MOVIMIENTO Y EL DISEÑO DE UN VEHÍCULO IMPULSADO POR HÉLICE

Introducción y objetivosEn la Lección 11, los alumnos construyeron vehículos impulsados por hélice y rea-lizaron observaciones iniciales sobre su diseño y movimiento. En esta lección, los alumnos analizan las características de diseño de los vehículos impulsados por hélice, incluyendo el tamaño del marco y su rigidez y cómo ambas características afectan el movimiento de la hélice. Retoman el debate de la lección anterior, en que compararon el diseño y movimiento de los vehículos construidos previamente con los vehículos impulsados por hélice. Los prepara para la Lección 13, en que deberán analizar el costo de sus vehículos impulsados por hélice y rediseñarlos para reducir el costo sin afectar su rendimiento. - Los alumnos analizan las características de sus vehículos impulsados por

hélice.- Los alumnos intercambian en torno a las características de sus vehículos im-

pulsados por hélice y las comparan con las de los vehículos construidos pre-viamente.

- Los alumnos proponen cambios de diseño para sus vehículos impulsados por hélice que no afecten su rendimiento.

Contexto Hay varios factores que afectan la distancia y la velocidad de los vehículos impulsa-dos por hélice usados en esta lección. Los alumnos notarán que la tasa a la que gira la hélice no tiene efecto sobre la distancia que recorren sus vehículos. Sin embargo, mientras más veces giren la hélice y la banda elástica fijada a ella, más lejos se mo-verá el vehículo. Más aún, la hélice girará por más tiempo y moverá el vehículo más lejos si la banda elástica está extendida tensamente. La reducción de la tensión pro-vocada por la presencia de una cuarta banda elástica en el extremo de las tres ban-das entrelazadas, causará un movimiento menos eficiente del vehículo.En esta lección, los alumnos agregan llantas a sus vehículos impulsados por hélice. En la Lección 8, las llantas permitieron que los vehículos avanzaran, mientras que en este caso perjudican el movimiento. Debido a que el vehículo impulsado por hé-lice contiene más partes, pesa más que los vehículos construidos anteriormente. El peso adicional, incluyendo el de las llantas, dificultan el movimiento del vehículo con una hélice de dos aspas.Los alumnos pueden descubrir que una superficie suave facilita el movimiento de los vehículos impulsados por hélice, mientras que superficies como alfombras se oponen al movimiento del vehículo, debido a una mayor fricción. En su análisis, los alumnos podrán notar que la dirección en que giran la hélice (di-rección horaria o contrarreloj) determina la dirección en la que se mueven los vehí-culos. Igualmente, la ubicación de la hélice (alta o baja, atrás o adelante) y el ángulo creado por la banda elástica, afectan el movimiento del vehículo. Si un grupo monta la hélice en una ubicación más alta, ésta podrá girar libremente sin tocar las ruedas


o la superficie. Sin embargo, si hay piezas que sobresalen del marco, la hélice puede golpearlas. Si la banda elástica es fijada en un ángulo del vehículo, lo mismo ocurri-rá con la hélice. Una hélice en ángulo moverá aire hacia abajo, en vez de hacia atrás, causando un sistema de propulsión menos eficiente. Al final de la lección, los alumnos deberán comparar el movimiento y diseño de sus vehículos impulsados por hélice con los vehículos impulsados por el eje que cons-truyeron con anterioridad. Podrán notar algunas diferencias y similitudes.- Los vehículos impulsados por hélice almacenan energía de la misma mane-

ra que los vehículos impulsados por el eje: en una banda elástica.- En el vehículo impulsado por hélice, los alumnos montan la banda elástica

de una forma diferente.- Los alumnos almacenan energía en la banda elástica al girar la hélice. En los

vehículos impulsados por el eje, almacenaron energía enrollando la banda en torno al eje.

- Cuando los alumnos liberan la banda elástica en un vehículo impulsado por hélice, ella mueve la hélice. Cuando lo hicieron con un vehículo impulsado por el eje, ésta hace girar el eje y las ruedas sujetas a él.

- En un vehículo impulsado por hélice, es el aire empujado hacia atrás por el movimiento giratorio el que mueve al vehículo hacia delante. En vehículos impulsados por el eje con vela, el aire que empuja la vela ralentizó el avance del vehículo.

La evaluación de las características de diseño como éstas y su efecto sobre el movi-miento de vehículos impulsados por hélice y la aplicación de conocimiento de lec-ciones previas, es el objetivo fundamental de esta lección.


Para cada grupo de tres alumnos1 copia de la Hoja de Registro 12-A: “Qué pasa si…” 1 vehículo impulsado por hélice (de la Lección 11)1 cubeta con piezas para armar

Para todo el curso9 bandas elásticas, Nº 64 lista de lluvia de ideas “Ideas de diseño para vehículos impulsados por hélice” (de la Lección 11) plumones de color cinta adhesiva

Preparación 1. Haga una copia de la Hoja de Registro 12-A: “Qué pasa si…” para cada grupo (cada alumno).

2. Con seis bandas elásticas, cree dos conjuntos adicionales de bandas elásticas entrelazadas. Resérvelas para aquellos alumnos que eligen responder la última pregunta de la Hoja de Registro, o déjelas en el Centro de Recursos. Igualmen-te, deje tres bandas elásticas individuales para los que responden a la penúltima pregunta de la Hoja de Registro.

3. Ordene los vehículos, las bandas elásticas entrelazadas e individuales adiciona-les, las gafas de protección y los baldes con las piezas de armar en el Centro de Recursos.

4. Cuelgue la lista de lluvia de ideas de la Lección 11. Tenga a mano plumones de colores diferentes.


5. Revise la Hoja de Registro y ensaye varios “qué pasa si…” antes de comenzar la lección. Ya que los alumnos deben responder un mínimo de tres de las pregun-tas, puede organizar un centro de aprendizaje con un vehículo impulsado por hélice y el balde de piezas para armar del curso. Allí, los alumnos pueden termi-nar “qué pasa si…” inconclusos. También pueden crear sus propias preguntas de “qué pasa si…” para que otros alumnos las analicen en el centro.

Procedimiento 1. Informe a los alumnos que en esta lección analizarán varias características de diseño de sus vehículos impulsados por hélice.

2. Distribuya la Hoja de Registro 12-A: “Qué pasa si…” a cada grupo. Explique que usarán la Hoja de Registro para evaluar las características de diseño de sus ve-hículos impulsados por hélice. Recuérdeles lo siguiente:

- Puedes responder a las preguntas en el orden que prefieras.- Saca las piezas y modifica tu vehículo según se requiera en cada “qué pasa

si…”, pero vuelve el vehículo a su configuración original luego de cada prue-ba.

- Aunque sólo debes responder tres preguntas, intenta responder todas las preguntas posibles en el tiempo dado.

- Inventa tu propio “qué pasa si” y pruébalo.3. Cada grupo debe recoger su vehículo y el balde desde el Centro de Recursos.

Para los que responden las dos últimas preguntas, hay bandas elásticas adicio-nales. Pídales que las devuelvan al Centro de Recursos una vez que las hayan usado, para que estén disponibles para otros grupos.

4. Permítales que realicen la investigación.

Actividades Finales 1. Pídales que comenten las observaciones que anotaron en la Hoja de Registro. Los alumnos pueden demostrar algunos de sus resultados.

Consejo de gestión: Si su curso es muy grande, es conveniente combinar dos o tres grupos en un equipo y que realicen las demostraciones allí. 2. Muéstreles el vehículo impulsado por el eje. Pídales que recuerden lo observado

en la Lección 11, cuando compararon un vehículo impulsado por hélice y uno impulsado por el eje. Pregunte lo siguiente:

- ¿Qué causó que el vehículo impulsado por hélice se moviera?- ¿Qué ocurrió con la banda elástica cuando giraste la hélice?- Recuerda las lecciones pasadas. ¿Qué causó el movimiento del vehículo im-

pulsado por hélice?- ¿De qué forma distinta se usa la banda elástica en esta lección y en qué se usa

igual que en las lecciones anteriores?- ¿Cuál es el papel del aire en el movimiento del vehículo impulsado por héli-

ce?3. En la lista de lluvia de ideas de la Lección 11 “Ideas de diseño para vehículos im-

pulsados por hélice”: ¿Qué agregarían o cambiarían? ¿Qué respuestas de la Hoja de Registro 12-A “Qué pasa si…”, apoyan esas ideas?

4. Pídales que ordenen. Asegúrese que todos los vehículos están marcados con la letra de su grupo.

Extensiones Ciencias Sociales Lenguaje1. Pídales que investiguen cómo los Hermanos Wright impulsaron su aeronave.

Ciencias2. Pídeles que junten vehículos de juguete que cuenten con una hélice y analicen

las características de diseño de cada uno. ¿En qué se diferencian de los vehícu-los usados en esta lección?


Ciencias Sociales Artes Plásticas3. Pida a los alumnos que investiguen y registren las máquinas voladoras diseña-

das por Leonardo da Vinci. Los alumnos pueden crear modelos de papel de esas máquinas.

Evaluación En las lecciones 11 y 12, los alumnos desarrollaron sus conceptos de movimiento y las habilidades de diseño, al construir y evaluar un vehículo impulsado por hélice. Considere estas preguntas para la evaluación de su progreso en las dos últimas lec-ciones.

Conceptos y habilidades- ¿De qué formas el alumno describe el movimiento del vehículo impulsado

por hélice?- ¿El alumno manifiesta, en sus contribuciones orales al grupo o el curso, que

comprende intuitivamente que la hélice que gira ejerce una fuerza en contra del aire, que resulta en el movimiento del vehículo?

- ¿El alumno puede aplicar una comprensión del concepto de energía almace-nada, al uso de las bandas elásticas en el vehículo impulsado por hélice?

- ¿El alumno puede, con su grupo, construir un vehículo basado en un dibujo técnico de tres perspectivas, aplicando a su vez, las habilidades adquiridas a partir de la Lección 2?

- ¿El alumno identifica las características de diseño que afectan el movimien-to del vehículo impulsado por hélice?

Actitudes- ¿El alumno reconoce y aprecia el papel del diseño tecnológico en la evalua-

ción de las características de un vehículo? ¿Puede aplicar la información tra-tada a vehículos impulsados por hélices reales?

- ¿El alumno desarrolla una actitud de respeto hacia los resultados de las prue-bas y usa esos resultados para mejorar el diseño?


��

Fecha:

Nombre:

Observa tu vehículo propulsado por hélice. Escoge tres o más de las siguien-tes preguntas para examinarlo. Hazlo en el orden que quieras. Intenta mover el vehículo luego de cualquier cambio efectuado. Registra tus observaciones en el espacio dispuesto en la hoja. No te olvides de volver a dejar el vehículo en su forma original después de cada pregunta.

¿Qué pasa si...?

...giras rápidamente la hélice 30 veces? ¿Y si lo haces 30 veces, pero lentamente? ¿Cómo se mueve el vehículo en cada caso?

...giras la hélice 30 veces en el sentido de los punteros del reloj? ¿Y si lo haces en contra del sentido del reloj? ¿Cómo se mueve el vehículo en cada caso?

...das vuelta el vehículo, de modo que la hélice queda en la parte de atrás del vehículo?

...cambias la posición de la banda elástica, de forma que queda adherida en un ángulo?

...le agregas unas llantas al vehículo propulsado por hélice?

¿Qué pasa si...


��

Fecha:

Nombre:

¿Qué pasa si...?

...intentas mover el vehículo sobre una superficie distinta, como alfombra o vinilo?

...bajas la posición de la hélice? Modifica el vehículo, de manera que la hélice queda más cerca del piso.

...usas cuatro bandas elásticas entrelazadas, en vez de tres? Añade un elástico adicional a las bandas entrelazadas y prueba el vehículo.

...usas dos conjuntos paralelos de bandas elásticas? Coloca dos conjuntos de bandas elásticas entrelazadas, una al lado de la otra, y prueba el vehículo.

Ahora escribe y prueba tus propias preguntas.¿Qué pasa si...?

¿Qué pasa si...


LECCIÓN 13 EXAMINEMOS LOS COSTOS

Introducción y objetivos Durante toda la Unidad, los alumnos han diseñado, construido, evaluado y modifi-cado vehículos para cumplir requerimientos de diseño específicos. Han usado esos vehículos para investigar varios principios del movimiento. En esta lección, los es-tudiantes se introducen en un requerimiento de diseño completamente diferente: el costo. Al sumar los precios de cada parte, los alumnos determinan el costo total de sus vehículos impulsados por hélice. Trabajar con un presupuesto los prepara para el desafío de diseño final de las lecciones 14-16.- Los alumnos determinan el costo de sus vehículos impulsados por hélice.- Los alumnos modifican sus vehículos para reducir el costo.- Los alumnos evalúan la fuerza y rendimiento de sus vehículos modificados.- Los alumnos consideran las compensaciones recíprocas entre costo, rendi-

miento y apariencia.

Contexto El costo es un importante requerimiento de diseño para la mayoría de los productos manufacturados. Si un producto cuesta demasiado, no se podrá vender. Para mi-nimizar el costo, los diseñadores eliminan partes innecesarias, especialmente las más caras, de modo que el producto represente su mejor valor, o sea, el mejor ren-dimiento al costo más bajo. Piense, por ejemplo, en una antena de radio que debe-rá soportar fuertes vientos y tormentas ocasionales. Antes de agregar una estructu-ra metálica al proyecto, el ingeniero evalúa el costo de diversos tipos de estructuras y construye un modelo para evaluar su efectividad. Para que la estructura sea efec-tiva en costos, el ingeniero escogerá la más efectiva al menor costo.Los fabricantes de automóviles diseñan todos sus productos a precios competiti-vos. Los diseñadores de automóviles eliminan todas las partes o material innecesa-rios. Sin embargo, identificar qué es innecesario en un automóvil es más difícil que identificar las partes necesarias para una antena de radio, porque muchas piezas de un vehículo –un sistema de aire acondicionado, por ejemplo- brindan comodidades que demandan los clientes.Las compañías automovilísticas realizan encuestas y estudios de grupos de discu-sión para aprender lo más posible acerca de los deseos de los consumidores. ¿Cuán-to poder del motor? ¿Qué gasto de bencina? ¿Qué comodidades? Una vez identifica-das las necesidades de los clientes, los diseñadores intentan crear un balance entre esas necesidades y las características de diseño del vehículo para lograr un produc-to atractivo a un bajo precio.Un ingeniero de automóviles tiene muchas opciones para mejorar el diseño. Un mo-tor más eficiente incrementará el kilometraje del combustible a la vez que manten-drá las velocidades y una aceleración alta. Una forma aerodinámica rebajará el so-nido del viento y el aprovechamiento de la bencina. Si los diseñadores incorporan estos mejoramientos a un precio razonable, el auto será atractivo y tendrá un pre-cio alcanzable para los clientes. Los ingenieros revisan repetidas veces cada parte y sistema de un vehículo diseñado recientemente, con el objetivo de reducir el costo sin comprometer la calidad. Para evaluar el cambio propuesto, construyen un mo-delo y prueban si cumple con los requerimientos. En esta lección los alumnos debe-rán enfrentar el mismo desafío.


Materiales Para cada alumno1 Cuaderno de Ciencias1 lápiz con goma de borrar Gafas protectoras

Para cada grupo de tres alumnos2 ejemplares de la Hoja de registro 13-A: Evaluamos el costo de nuestro diseño.1 vehículo impulsado por hélice (de la Lección 11)1 balde con piezas de armar (con hoja de inventario)1 calculadora (opcional)

Para todo el curso1 pliego de papel Kraft plumones azules

Preparación 1. Haga dos copias de la Hoja de Registro 13-A: Evaluemos el costo de nuestro dise-ño para cada grupo.

2. Elabore un papelógrafo con el título “Cómo vamos a reducir el costo de nuestro vehículo.”

3. Decida si los alumnos usarán calculadoras para computar el costo de de sus ve-hículos. En caso positivo, obténgalas antes de comenzar la lección.

4. Ordene los materiales en el Centro de Recursos. 5. Revise los contenidos de la lección. Decida si va a realizarla en una o dos sesiones.

Un punto de detención apropiado es entre los pasos 6 y 7 del Procedimiento.

Ilustración 13-1Reducción de costos


Procedimiento 1. Pida a los alumnos que recuerden los diferentes requerimientos que han cum-plido en el diseño de vehículos en esta Unidad. Pídales que piensen en otros re-querimientos que los ingenieros podrían tener que cumplir.

2. En caso que los alumnos no lo mencionen, indique que el costo es muchas veces un requerimiento importante cuando los ingenieros diseñan y construyen pro-ductos. Infórmeles que determinarán el costo de sus vehículos impulsados por hélice, los modificarán para reducir el costo, los probarán para asegurarse que aún sigan rindiendo bien, y determinarán el costo total de los vehículos modifi-cados.

3. Distribuya dos copias de la Hoja de Registro 13-A: Evaluemos el costo de nues-tros vehículos a cada grupo. Use el vehículo de uno de los equipos como ejem-plo, y explíqueles cómo llenar la Hoja de Registro.

4. Pídales que recojan sus vehículos del Centro de Recursos y que determinen su costo, con una de las Hojas de Registro como apoyo. En caso que use calculado-ras, distribúyalas en este paso.

5. Luego de que los alumnos terminan la Hoja de Registro 13-A, pídales que pre-senten el costo de sus vehículos al curso. Comente por qué el costo de todos los equipos es similar o idéntico. Use ese valor como costo promedio del vehículo. Invite a los alumnos a que estimen, sobre la base del costo promedio, lo que se-ría un vehículo “barato” y un vehículo “caro”.

6. Realice una sesión de lluvia de ideas sobre posibles cambios que podrían redu-cir los costos de sus vehículos impulsados por hélice. Haga una lista de las ideas en el papelógrafo “Cómo reducir el costo del vehículo”.

Consejo de gestión: Este es un momento adecuado para detener la lección, si deci-dió realizarla en dos sesiones.

54 / Examinemos los costos

5. Piensen en posibles cambios que podrían realizar para disminuir elcosto del vehículo impulsado por hélice. Compartan sus ideas con laclase.

6. Rediseñen y modifiquen su vehículo impulsado por hélice parareducir su costo total. Pero los cambios no deben afectar surendimiento. Una vez que hayan hecho sus cambios, prueben lafuerza y movimiento del vehículo. Asegúrense de que pueda usar lahélice para moverse.

7. Calculen el costo de su vehículo modificado. Usen la segunda copiade la hoja para anotaciones, como se muestra en la Figura 13-1.

8. Compartan sus ideas sobre los efectos de reducir el costo delvehículo, pero antes consideren las siguientes preguntas:

¿Cómo redujeron el costo de su vehículo?

¿Cuánto dinero ahorraron?

¿Reducir el costo del vehículo afectó de alguna manera el aspectodel vehículo? Describan lo que hicieron en esa situación.

¿Reducir el costo del vehículo afectó de alguna manera surendimiento? Describan lo que hicieron en esa situación.

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Figura 13-1

Hojas de costo demuestra delestudiante

Ilustración 13-2Ejemplos


7. Invite a los alumnos a rediseñar y modificar sus vehículos impulsados por héli-ce para reducir el costo total sin afectar el rendimiento. Los alumnos deberían probar la fuerza y el movimiento de sus vehículos modificados para asegurarse de que se mueven usando la hélice.

8. Pida a los alumnos que determinen el costo de sus vehículos modificados. Re-cuérdeles usar la segunda copia de la Hoja de Registro para este paso.

Actividades Finales 1. Comente los efectos de la reducción de costos. Pregunte lo siguiente:- ¿Cómo redujiste el costo de tu vehículo?- ¿Cuánto dinero ahorraste?- ¿En algún momento la reducción de costos afectó la apariencia de tu vehícu-

lo? Describe qué hiciste en esa situación.2. Pida a los alumnos que describan las compensaciones o compromisos que hi-

cieron cuando modificaron sus vehículos sobre la base del costo.3. Pídales que desarmen sus vehículos y devuelvan todas las piezas de armar en

los baldes. Puede pedirles que realicen un inventario antes de ordenar.

Extensiones Matemáticas1. Pida a los alumnos que describan una estrategia que reduzca el costo de sus

vehículos lo más posible, a la vez que se eliminan las menos partes posibles. Una estrategia es sacar únicamente las partes más caras. Pregunte cuán efecti-va puede ser esa estrategia.

Ciencias Matemáticas2. Pídales que recuerden el vehículo estándar que armaron a partir de un dibujo

técnico con una perspectiva superior y lateral en la Lección 2. Invítelos a evaluar su costo total y sugerir formas para reducir el costo. Por cada sugerencia, pida que los alumnos expliquen los efectos del cambio propuesto.

Ciencias Sociales3. Pídales que propongan cambios para reducir el costo de un producto que esté

actualmente en el mercado. ¿Cómo afectarían esos cambios la disposición de los clientes a comprar el producto? ¿Qué características se pueden añadir al pro-ducto, con tal de aumentar su atractivo sin reducir significativamente el costo?

Ciencias Sociales Artes Plásticas4. Los alumnos recopilan avisos publicitarios que promuevan productos sobre la

base de su costo razonable. Pueden crear sus propios avisos en que el costo es el principal factor de venta.

Ciencias5. Desafíe a los alumnos a que diseñen, construyan, prueben y evalúen sus propios

vehículos impulsados por hélice.

Preparación para las Lecciones 14-16- Los alumnos deben desarmar completamente los vehículos e inventariar to-

das las piezas, antes de pasar a la Lección 14.


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Fecha:

Nombre:

Evaluemos el costo de nuestro diseño

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LECCIÓN 14 PLANIFIQUEMOS NUESTRO DESAFÍO DE DISEÑO FINAL

Las lecciones 14 a 16 sirven como una evaluación integrada que permite que los alumnos apliquen lo que han aprendido sobre el diseño tecnológico y la física del movimiento. En esta lección, los alumnos escogen entre varios desafíos de diseño. Trabajan en grupos de seis estudiantes para decidir conjuntamente cómo enfrenta-rán el desafío. En la selección de lectura acompañada, los niños aprenden más so-bre las distintas carreras profesionales en el ámbito de la ingeniería y reconocen que las habilidades de diseño que han ido adquiriendo podrían convertirse en parte de su trabajo como adultos.

- Los alumnos repasan los roles tendientes al trabajo cooperativo en equipo.- Los miembros de los equipos registran de manera independiente y practican

la lluvia de ideas para descubrir posibles soluciones al desafío planteado; op-tan por una solución y la ejecutan.

- Los equipos presentan sus planes al curso con el fin recibir retroalimenta-ción y propuestas de ajustes.

- Por medio de la selección de lectura, los alumnos aprenden más sobre la in-geniería como área de interés y como profesión.

Contexto En esta lección los alumnos trabajan por primera vez en equipos de seis integrantes. El combinar a dos grupos para enfrentar un problema de diseño, los estimula a ana-lizar y repensar el conocimiento adquirido en las pasadas 13 lecciones.Ya que esta es la primera vez que los niños trabajan en grupos más grandes, Ud. de-bería recordarles la importancia de la cooperación en la solución de problemas.Motívelos a que compartan responsabilidades, asumiendo los roles dentro del equi-po, tratados anteriormente en esta Unidad (cfr. Figura 14-1 y en el acápite Contexto de la Lección 1 para más información sobre los roles de los estudiantes.)Algunas veces las tareas de un proyecto de ingeniería son tan especializadas, que requieren del conocimiento experto de diferentes tipos de ingenieros que trabajan en equipo. Estos miembros del equipo trabajan de manera independiente o colecti-va, según los requerimientos. Por ejemplo, el proyecto de diseñar un satélite requie-re de los siguientes especialistas:- -Ingeniero aeronáutico: para diseñar el exterior del satélite que soporte el

duro ambiente espacial.- -Científico informático: para escribir los programas que controlarán la ope-

ración del satélite.- -Ingeniero mecánico: para diseñar un sistema que apunte al satélite en la di-

rección adecuada.- Ingeniero eléctrico: para diseñar las antenas para comunicarse con la Tierra.Al igual que los ingenieros, los estudiantes tienen fortalezas variables en matemá-ticas, artes plásticas, ciencias y redacción. Considere estas diferencias a la hora de formar los equipos de seis alumnos para esta lección.Cada desafío plantea un problema particular que requiere de una aproximación multidimensional. Para resolver los desafíos, los equipos crean un vehículo y un sistema para moverlo. Los estudiantes deben hacer referencia a los datos previa-


mente registrados en la medida que planifican sus soluciones. Al entender clara-mente el proceso de diseño que los alumnos han experimentado a lo largo del de-sarrollo de la Unidad, Ud. podrá evaluar sus habilidades de forma más directa en la medida que avanzan en esta lección. Los estudiantes implementaron un proceso de diseño tecnológico en las lecciones 1, 5 y 9 y siguieron estos pasos para cumplir con el desafío de diseño:- Lluvia de ideas: estimula el pensamiento divergente, algo necesario, pues

nunca existe una sola solución a un problema.

- Investigación: ayuda a suscitar ideas o dirigir el diseño apoyándose en el exa-men de libros técnicos y otras fuentes.

- Construir: completar un producto que cumpla el desafío usando las herra-mientas y materiales disponibles.

- Comprobar y evaluar: establecer si el producto final resuelve el problema.

- Modificar y reevaluar: cuestionar y evaluar el producto durante la construc-ción y tras su conclusión.

Los alumnos pueden haber descubierto que el cambio no siempre implica un mejo-ramiento. El mejoramiento se produce comúnmente luego de varios cambios. Si un vehículo no cumple con los requerimientos de diseño de esta lección, los alumnos deberán decidir a cuál fase del proceso volverán; por ejemplo, a la idea original o a un ajuste al producto final.El siguiente ejemplo sobre la labor de los hermanos Wright ilustra cómo los ingenie-ros usan las ciencias, las matemáticas y el proceso de diseño tecnológico para re-solver un problema práctico. El ejemplo también puede ayudar a que niños y niñas acepten que deberán modificar varias veces sus vehículos, antes de que cumplan los requerimientos. Para construir un vehículo que volara, los hermanos Wright debieron superar mu-chos obstáculos. Primero, debieron determinar la forma más efectiva del cuerpo y las alas para reducir la resistencia del aire. Luego, debieron construir un ala fuerte y ligera y encontrar un motor de bajo peso. Y lo más difícil: debieron descubrir un modo de controlar la aeronave y lograr un vuelo estable. Con el fin de aprender la ciencia básica del movimiento y las fuerzas del aire, los hermanos Wright constru-yeron en 1902 un túnel de viento y probaron varios modelos de aeronaves. En más de 1.000 vuelos de planeador pilotados, aplicaron los resultados de las pruebas rea-lizadas en el túnel de viento para controlar y estabilizar una serie de planeadores. Sólo cuando el diseño del planeador resultó exitoso, los hermanos comenzaron el 58 / Planifiquemos nuestro reto de diseño final

Tu equipo recibirá una tarjeta de reto de diseño. Cada reto dediseño exige que el equipo construya un vehículo y diseñe unsistema para moverlo, al tiempo que cumple con un conjunto derequisitos.

Una vez que tu equipo revise su tarjeta de reto, enumerarás enforma independiente en tu cuaderno todas las ideas que tengas paraenfrentar el reto que les asignaron.

Luego compartirás tus ideas con tu equipo. El archivero delequipo usará un marcador para anotar todas las ideas en unahoja de papel de periódico. Tu equipo mostrará su lista de ideasal final de esta lección y durante una presentación en la Lección16.

Tu equipo usará estas ideas (como también los datos querecopilaron a través de toda la unidad) para planificar unasolución al reto. La registrarán en su Hoja para anotaciones.

Al final de la lección, tu equipo presentará a la clase la soluciónque planificaron.

Tu equipo probará su solución en la Lección 15.

Tu equipo presentará su solución a la clase en la Lección 16.

4. Una vez que tengan su tarjeta de reto, el periodista del equipo leeráel reto de diseño en voz alta al equipo.

5. Pon atención mientras tu profesor repasa la Hoja para anotaciones14-A: Planifiquemos nuestro reto de diseño final. Piensa en cadauno de los puntos de la planificación.

6. El administrador de materiales del equipo recogerá una hoja depapel de periódico, un marcador, un juego de lápices de colores, unaregla y una plantilla circular del centro de distribución.

7. El archivero del grupo rotulará el papel de periódico con“Soluciones”. Cada uno de ustedes anotará en forma independiente ensu cuaderno las eventuales soluciones a su reto de diseño. Luego,

LECCION 14


Figura 14-1

Ideas paratrabajos de losestudiantes

O

Ingeniero en ciencias

Ingeniero jefe

Ingeniero en matemáticas

Ingeniero de diseño

Asistente de proyecto

Redactor técnico

Administrador de materiales

Artista

Periodista

Archivero

Moderador

Investigador

Ilustración 14-1Ideas para las funciones de los alumnos


diseño y la construcción de una aeronave con un motor de gasolina. Orville Wright piloteó el primer vuelo exitoso de la nave el 17 de Diciembre de 1903, en Kitty Hawk, Carolina del Norte, en los Estados Unidos.

Materiales Para cada alumno1 cuaderno de ciencias1 lápiz

Para cada equipo de seis alumnos1 copia de la Hoja de Registro 14-A: Planifiquemos nuestro desafío de diseño fi-

nal1 tarjeta de desafío de diseño1 hoja de papel de periódico1 marcador1 juego de lápices de colores1 plantilla circular1 regla métrica

Para el curso La lista de lluvia de ideas “Qué sabemos sobre el movimiento y el diseño de vehículos” (de la Lección 1). Tarjetas de Desafío de Diseño (Plantillas maestras, p. 131) 1 plumón permanente de punta fina, color negro Plumones de colores Cinta adhesiva Tijeras

Preparación 1. Exhiba la lista de lluvia de ideas de la Lección 1.2. Decida cómo formará los equipos de seis alumnos. La forma más fácil es combi-

nar dos grupos, tomando en cuenta, en todo caso, las diferentes fortalezas y ha-bilidades de los alumnos (Para más información sobre cómo formar los grupos, vea la sección Contexto de esta lección y la Lección 1). También debe determi-nar la distribución de las cinco Tarjetas de Desafío entre los equipos, procuran-do que cada desafío sea abordado por al menos un equipo. Los equipos podrán escoger el desafío o puede asignarlos Ud. mismo.

3. Haga una copia de la Hoja de Registro 14-A: Planifiquemos nuestro desafío de diseño final para cada equipo.

4. Duplique y recorte las Tarjetas de Desafío de Diseño: Lección 14 Diseño (Plan-tillas maestras, p. 131). Sólo necesitará una copia de la plantilla maestra, ya que cada equipo recibirá una sola tarjeta.

5. Revise cada una de las tarjetas. La Tarjeta A requiere el uso de un plano incli-nado, como un pedazo de cartón, colocado encima de varios libros apilados. La Tarjeta D requiere de un pequeño ventilador eléctrico. Ambas tareas significa-rán un desafío para los niños y producirán resultados interesantes. Si no puede lograr la inclinación o no puede obtener un ventilador, puede limitarse a usar las tarjetas B, C y E.

6. Coloque los materiales en el Centro de Distribución. Los alumnos no necesita-rán sus cubetas de piezas para armar hasta la Lección 15, cuando implementa-rán sus planificaciones.

Procedimiento 1. Presénteles la lista de lluvia de ideas de la Lección 1. Pida que indiquen qué afir-maciones contenidas en la lista ellos saben ahora que son verdaderas: ¿Hay algo que quisieran corregir o actualizar? ¿Qué investigaciones realizadas durante la Unidad respaldan a sus propuestas?


- Nota: Este paso es únicamente oral. No debería anotar los aportes de los alumnos en la lista de lluvia de ideas. Los estudiantes la revisarán en el mar-co de las evaluaciones post-Unidad y entonces registrarán sus modificacio-nes en la lista.

2. Infórmeles que recibirán un desafío de diseño. Podrán aplicar todo lo que han aprendido en la Unidad hasta este momento para responder al desafío.

3. Divida el curso en grupos de seis alumnos. Revise las responsabilidades de los roles dentro del equipo (cfr. Figura 14-1 y el acápite Contexto de la Lección 1). Déjeles algunos minutos para que escojan o asignen los roles al interior de sus equipos.

4. Describa las metas y la estructura de la lección siguiendo estos pasos:- Cada equipo recibe una Tarjeta de Desafío de Diseño. Cada desafío requiere

que el equipo construya un vehículo y diseñe un sistema para moverlo, cum-pliendo con un conjunto de requerimientos.

- Luego de que cada equipo haya estudiado la tarjeta, los alumnos registrarán, de manera independiente sus ideas, para cumplir con el desafío en sus cua-dernos de ciencias.

- Los alumnos comparten sus propuestas con el resto del equipo. Con un plu-món, el encargado de los registros del equipo anotará las ideas en un papeló-grafo. Cada equipo exhibirá su lista de ideas al final de la lección y durante la presentación de la Lección 16.

- Los equipos usan productos de lluvia de ideas, al igual que datos recogidos con anterioridad, para planificar una solución al desafío. Los equipos regis-tran su planificación en la Hoja de Registro 14-A: Planifiquemos nuestro de-safío de diseño final.

- Hacia el final de la clase, cada equipo presenta al curso su planificación de solución.

- Los equipos ajustarán y probarán sus soluciones en la Lección 15.- Los equipos presentarán sus soluciones en la Lección 16.5. Distribuya una Tarjeta de Desafío de Diseño a cada equipo (o permita que los

equipos elijan una). Pida a los encargados de los registros de cada grupo que lean la tarjeta en voz alta. Reserve tiempo para eventuales aclaraciones.

6. Distribuya la hoja de registro 14-A. Explique cómo los equipos pueden planificar una solución a su desafío de diseño. Clarifique cada uno de los puntos de plani-ficación contenidos en la Hoja de Registro (un ejemplo en la ilustración 14-2).

7. Indique a los encargados de materiales de cada equipo que recojan un pliego de papel Kraft, un set de lápices de colores, una regla y una plantilla de círculo del Centro de Recursos.

8. Pida a los encargados de registros de cada equipo que escriban “Soluciones” como título de sus papelógrafos. Pida a los alumnos que anoten individualmen-te posibles propuestas de solución en sus cuadernos de ciencias. Posteriormen-te, indíqueles que realicen una lluvia de ideas con sus compañeros de equipo. Los encargados de registros deben anotar todas las ideas en los papelógrafos. Asegúrese de que cada equipo sepa que necesitará esta lista para su presenta-ción en la Lección 16.

Consejo de gestión:En esta etapa, puede determinar si los equipos tienen una comprensión adecuada sobre cómo cumplir con el desafío de diseño. Si algún equipo necesita aportes adi-cionales, puede sugerir que los equipos se visiten mutuamente, de modo que pue-dan leer los requerimientos del desafío y la lista de lluvia de ideas y así registrar nue-vas ideas para resolver su problema. Una vez que los equipos regresan a sus espa-cios de trabajo, pueden leer y discutir las sugerencias de los otros grupos y elegir la solución más apropiada. 9. Pida a los equipos que estudien las propuestas surgidas de la lluvia de ideas y

que concluyan su planificación decidiéndose por una solución. Indíqueles que deben anotar su planificación en la Hoja de Registro.


10. Motive a los grupos para que realicen dibujos de su vehículo proyectado y del sistema para moverlo (banda elástica, hélice, peso descendente). Deben usar los lápices de colores, la plantilla de círculo, la regla y papel para gráficos cuando dibujen sus diseños. Los alumnos pueden adherir su Hoja de Registro de plani-ficación y sus dibujos a la lista de lluvia de ideas.

Actividades finales 1. Pida a los estudiantes que exhiban su lista de ideas. Comente las soluciones pro-puestas por cada grupo para resolver el desafío de diseño y pregúnteles por las dificultades que tuvieron que superar para encontrar una solución en equipo.

2. Pídales que muestren los dibujos de los vehículos proyectados. Pregunte por las particularidades de cada vehículo y cómo éstas pueden servir para cumplir con los requerimientos.

3. Estimule a los otros equipos a que aporten a las soluciones y los proyectos de ve-hículo de sus compañeros y compañeras.

4. Permita que los grupos modifiquen sus planificaciones y dibujos sobre la base de la retroalimentación del curso. Pida a los alumnos que anoten en sus cuader-nos de ciencias las respuestas a las siguientes preguntas:

a. ¿Cuál es la solución de tu equipo al desafío de diseño?b. ¿Por qué tu equipo eligió esa solución?5. Pídales que ordenen su espacio de trabajo. Los niños deberán conservar su lista

de lluvia de ideas para las lecciones 15 y 16.6. Asigne la selección de lectura “Haciendo el salto de cosas de chicos a ingenie-

ría” (p. 128 de esta Guía y p. 60 del Libro del estudiante). Los estudiantes debe-rán anotar en sus cuadernos de Ciencias actividades de su vida diaria relacio-nadas con la ingeniería o el diseño tecnológico (diseño de productos, sistemas o entornos que resuelven problemas o expanden las capacidades humanas).

Extensiones Ciencia1. Establezca un área de invenciones, donde los alumnos podrán presentar al cur-

so artefactos de desarrollados por ellos o por otros.

Ciencia2. Estimule a los estudiantes a que desarrollen los requerimientos de diseño para

un producto que quieran construir con piezas de armar. Deberán presentar al curso el producto terminado.

Ciencias Sociales Lenguaje3. Los estudiantes pueden investigar una invención y su creador. Pídales que iden-

tifiquen algunas de las cualidades de los inventores.

Evaluación Las lecciones 14 a 16 brindan una oportunidad para evaluar cómo los alumnos apli-can conceptos, habilidades y actitudes tratadas en la Unidad. La sección de evalua-ción de la Lección 16 (p. 141) entrega algunas estrategias de evaluación del trabajo de los estudiantes durante estas tres lecciones.


SELECCIÓN DE LECTURA

HACIENDO EL SALTO DE COSAS DE CHICOS A LA INGENIERÍA

Linda y Juan trabajan como ingenieros para una gran compañía constructora de autos. Diseñaron muchos de los autos que ves a diario en las calles. ¿Qué tipo de co-sas les gustaba hacer a Linda y Juan cuando eran niños? ¿De qué manera les sirvie-ron estos intereses para convertirse en ingenieros? Averigüémoslo.

No sólo jugarLinda siempre disfrutó desarmando cosas. Le gustaba ver lo que había adentro de ellas. También le gustaba volver a armarlas. Cuando su bicicleta se rompió, ella mis-ma la reparó. Su madre y su padre estaban sorprendidos. Cuando sus padres com-praron una computadora, Linda dijo “¡Huau!”. Usaba la computadora más a menu-do que sus padres. Incluso compró libros para aprender su funcionamiento. El juego preferido de Juan era su juego de química. Cada vez que leía un libro sobre química, se le ocurrían ideas para experimentos. Luego mezclaba productos químicos y veía si

sus ideas eran co-rrectas. Cuan-do creció, a Juan también le gusta-ba reparar la cor-tadora de pas-to de la familia. Una primavera le dijo a su padre, “Este año no lle-ves la cortadora de pasto al taller. Yo la repararé”. Y lo hizo. Leyendo el manual y revi-sando las diferen-tes piezas, apren-dió cómo mante-ner la cortadora de pasto funcio-nando en perfec-tas condiciones.

¡Las matemáticas y las ciencias son importantes!Tanto a Linda como a Juan les gustaban las ma-temáticas y las ciencias en la es-cuela. Asistían a

todas las clases de matemáticas y ciencias que podían. En su clase de física, Linda comenzó a interesarse en la forma en que las fuerzas hacen rodar y moverse a los objetos. A Juan le encantaba la química, especialmente cuando aprendió cómo se quema la gasolina en el motor de un auto. Cuando Linda y Juan fueron a la univer-sidad, por sus experiencias anteriores ya sabían que querían llegar a ser ingenieros.

LECCION 14

STCTM / Movimiento y diseño60 / Planifiquemos nuestro reto de diseño final


Haciendo el salto de cosas de chicos a ingeniería

Linda y Juan trabajan como ingenierospara una gran compañía constructora deauto. Diseñaron muchos de los autos queves a diario en las calles. ¿Qué tipo de cosasles gustaba hacer a Linda y Juan cuandoeran niños? ¿De qué manera les sirvieronestos intereses para convertirse eningenieros? Averigüémoslo.

No sólo jugarLinda siempre disfrutó desarmando cosas.

Le gustaba ver lo que había adentro de ellas.También le gustaba volver a armarlas.Cuando su bicicleta se rompió, ella misma lareparó. Su madre y su padre estabansorprendidos. Cuando sus padrescompraron una computadora, Linda dijo“Wow!”. Usaba la computadora más amenudo que sus padres. Incluso comprólibros para aprender su funcionamiento.

El juego preferido de Juan era su juegode química. Cada vez que leía unlibro sobre química, se leocurrían ideas paraexperimentos. Luegomezclaba productos químicosy veía si sus ideas erancorrectas. Cuando creció, aJuan también le gustabareparar la cortadora de pastode la familia. Una primaverale dijo a su padre, “Este añono lleves la cortadora depasto al taller. Yo larepararé”. Y lo hizo.Leyendo el manual yrevisando las diferentespiezas, aprendió cómomantener la cortadora depasto funcionando enperfectas condiciones.

¡Las matemáticas y las ciencias sonimportantes!

Tanto a Linda como a Juan les gustabanlas matemáticas y las ciencias en la escuela.Asistían a todas las clases de matemáticas yciencias que podían. En su clase de física,Linda comenzó a interesarse en la forma enque las fuerzas hacen rodar y moverse a losobjetos. A Juan le encantaba la química,especialmente cuando aprendió cómo sequema la gasolina en el motor de un auto.

Cuando Linda y Juan fueron a launiversidad, por sus experiencias anterioresya sabían que querían llegar a ser ingenieros.Estudiaron más matemáticas y ciencias.También estudiaron cómo los ingenieros

usan ambas disciplinas ensu trabajo. Despuésque se graduaron de la

universidad, encontraronsus primeros empleos en lamisma compañía.


Estudiaron más matemáticas y ciencias. También estudia-ron cómo los ingenieros usan ambas disciplinas en su tra-bajo. Después que se gradua-ron de la universidad, encon-traron sus primeros empleos en la misma compañía.

¿Recuerdas que a Linda le gustaba trabajar con compu-tadoras? Bueno, ahora diseña las computadoras dentro de los autos. Juan usa su interés por la química cuando dise-ña nuevos motores de autos. Ambos aman su trabajo. Al igual que cuando eran niños, reparan y exploran todos los días. Y trabajando juntos, hacen automóviles mejores para que los conduzca la gente. ¿Eres como Linda y Juan? ¿Qué actividades de matemáticas y ciencias te gus-tan? ¿Qué crees que te gustaría ser cuando seas grande?

LECCION 14

STCTM / Movimiento y diseño Planifiquemos nuestro reto de diseño final / 61

¿Recuerdas que a Linda le gustaba trabajarcon computadoras? Bueno, ahora diseña lascomputadoras dentro de los autos.Juan usa su interéspor la química cuandodiseña nuevosmotores de autos.Ambos aman sutrabajo. Al igual quecuando eran niños,

reparan y exploran todos los días. Ytrabajando juntos, hacen automóviles

mejores para que losconduzca la gente.

¿Eres como Linda yJuan? ¿Quéactividades dematemáticas y cienciaste gustan? ¿Qué creesque te gustaría sercuando seas grande?


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Fecha:

Nombre:

Planifiquemos nuestro desafío de diseño final

Cómo cumpliremos el desafío:

Un dibujo del vehículo que construiremos. Materiales requeridos para

construir el vehículo.

Materiales necesarios para mover el vehículo.

Cómo probaremos si nuestro vehículo cumple el desafío (por ejemplo, con un cronómetro o cinta de medición).

Cómo moveremos el ve-hículo (por ejemplo, con fuerza de banda elástica o de un peso descendente).

Presupuesto (o costo total) de nuestro vehículo.


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Desafío AEres parte de un famoso equipo de diseñadores. Una agencia les adjudicó un contrato para diseñar un vehículo de rescate para ayudar a escaladores atrapa-dos en las cumbres nevadas de las montañas. El vehículo debe moverse con la mayor velocidad posible, pero sin causar avalanchas.

Requerimientos de diseño:El vehículo debe ser capaz subir el monte en cinco segundos o menos.El vehículo debe detenerse a unos 5 cm de la cumbre.La base debe estar al menos a 20 cm del suelo.

El costo es importante. Intenta construir el vehículo de la manera más barata posible, sin perjudicar su rendimiento.

Desafío BEres parte de un famoso equipo de diseñadores. Una agencia les adjudicó un contrato para diseñar un vehículo para un helipuerto ubicado en el techo de un hospital. El vehículo será usado para transportar lentamente a los pacientes des-de el helipuerto hasta un ascensor cerca del borde del techo.

Requerimientos de diseño:El vehículo debe moverse a lo largo de una tabla, un área cerrada en el piso u otra área que simule el helipuerto. El vehículo debe cubrir la distancia lentamente, en tres segundos o más.El vehículo debe detenerse a unos 5 cm del borde.El vehículo debe ser capaz de retroceder hacia el centro del techo.



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Desafío CEres parte de un famoso equipo de diseñadores. Una agencia les adjudicó un contrato para diseñar un vehículo de repartición de pizza. Para mantener conten-tos a los clientes, el conductor debe ser capaz de cubrir rápidamente distancias largas y cortas de manera segura, además de poder entregar las pizzas calientes.

Requerimientos de diseño:El vehículo debe ser capaz de transportar una carga de pizza (representada por un bloque de madera).El vehículo debe moverse rápida y seguramente (en 4 segundos o menos).El vehículo debe ser capaz de trasladarse al menos 3 m y de entregar la pizza dentro de unos 50 cm de la marca de 3 m.El vehículo debe regresar a la pizzeria (la marca de partida) sin carga, en 7 segun-dos o menos.


Desafío DEres parte de un famoso equipo de diseñadores. Una agencia les adjudicó un contrato para diseñar un carro ornamental para la fiesta de la primavera que es empujado por aire desde atrás. El carro debe cubrir largas distancias a baja velo-cidad. Requerimientos de diseño:El vehículo debe usar una vela. Propulsado por un ventilador, el vehículo debe desplazarse 3 m en 10 segundos o más. El costo es importante. Intenta construir el vehículo de la manera más barata posible, sin perjudicar su rendimiento.


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Desafío EEres parte de un famoso equipo de diseñadores. Una agencia les adjudicó un contrato para diseñar un vehículo de carrera arreglado para carreras de piques. El vehículo debe ser capaz de moverse lo más rápido posible en una corta distancia y, luego, detenerse.

Requerimientos de diseño:El vehículo debe moverse en dos segundos o menos de la línea de partida hasta la meta.La longitud de la pista de carreras es de 2 m.El vehículo debe parar dentro de 50 cm de la línea de llegada.



LECCIÓN 15 PERFECCIONEMOS NUESTRO DISEÑO

Introducción y Objetivos Los alumnos completan su proceso de diseño en esta lección; construyen y prueban los vehículos proyectados en la Lección 14. Por medio de una evaluación reiterada, los alumnos mejoran sus diseños con el fin de cumplir con dos requerimientos: alto rendimiento y bajo costo. En esta lección se prepara el terreno para la Lección 16 en que los estudiantes presentarán sus diseños al curso y describirán el camino usado por sus equipos para cumplir con los requerimientos de diseño.1. Los alumnos implementan sus planes de la lección 14, al construir, probar y eva-

luar sus vehículos y sus sistemas motrices.2. Los alumnos determinan el costo de sus diseños.

Contexto En la lección anterior, cada equipo eligió una solución al desafío de diseño plantea-do y formuló un plan. La mayoría de los equipos deberá reconocer que, aun contan-do con una buena planificación, necesitan ser flexibles y estar dispuestos a efectuar cambios en la medida que aparecen éxitos o dificultades. Ésta es una habilidad im-portante para cumplir con los requerimientos de diseño.Puede recordar a los alumnos que las pruebas y el perfeccionamiento del diseño son aspectos esenciales del diseño tecnológico. Los resultados de las pruebas en una etapa proporcionan la información necesaria para la siguiente. El perfecciona-miento incorpora esos resultados y ayuda a mejorar el producto. Los ingenieros re-piten este proceso hasta que el producto cumpla con los requerimientos de la ma-nera menos costosa posible. Un ingeniero que perfeccionó repetidamente un producto fue John Holland, el in-ventor del submarino moderno. Holland había emigrado a los Estados Unidos desde Irlanda. Su primer submarino, construido en 1878, se hundió de manera inmedia-ta. Luego de revisar el sistema de flotación, dirigió el primer sumergimiento exito-so de un submarino. Posteriormente, produjo una serie de naves, hasta culminar en 1897 con un submarino que podía viajar más de 64 km bajo el agua. En sólo 19 años había progresado de un primer modelo de trabajo, hasta desarrollar un sumergible que contenía casi todos los elementos del submarino moderno.Más recientemente, la invención del transistor permitió que los ingenieros pudie-ran miniaturizar circuitos electrónicos y mejorar productos electrónicos a un paso asombroso. La velocidad de los computadores, que usan circuitos electrónicos, se ha duplicado cada dos años, mientras su costo continúa descendiendo. Los recep-tores satelitales son cada vez más pequeños y los teléfonos son crecientemente por-tátiles. Estos perfeccionamientos de productos –resultados del diseño tecnológico- han cambiado nuestra forma de vida.

Materiales Para cada estudiante 1 cuaderno de ciencias1 lápiz


Gafas protectoras

Para cada equipo de seis estudiantes1 copia de la Hoja de Registro 14-A: Planifiquemos nuestro desafío de diseño fi-

nal1 lista de generación de ideas, “Soluciones” (de la Lección 14)2 copias sin completar de la Hoja para anotaciones 13-A: Evaluemos el costo de

nuestro diseño2 cubetas de piezas para armar1 cinta para medir1 cronómetro1 calculadora (opcional)

Para el curso1 Carrete de cordel fino5 Piezas de madera 5 x 8 x 9 cm.1 cubeta de piezas de armar adicionales

2 ventiladores eléctricos pequeños o medianos5 pedazos de cartulina 23 x 30 cm.4 conjuntos de banda elástica enlazada, Nº 164 conjuntos de banda elástica enlazada, Nº 644 Hélices5 Tablas de madera terciada o cartón grueso de 38 x 122 x 0, 6 cm. (opcional)3 rollos de cinta adhesiva

Ilustración 15-1Centro de Recursos para el Desafío de Diseño


libros (para producir una inclinación)clips grandesgolillas grandesgolillas pequeñasperforadora

Preparación 1. Haga dos copias de la “Hoja de anotaciones 13-A: Evaluemos el costo de nuestro diseño” para cada equipo.

2. Asegúrese de que los alumnos cuenten con áreas de trabajo de adecuadas. Algu-nos equipos necesitarán de un espacio de trabajo elevado. Otros querrán traba-jar en el piso.

3. Revise las planificaciones de cada equipo en la Hoja de Anotaciones 14-A: Plani-fiquemos nuestro reto de diseño final. Júntese con cada grupo para evaluar si to-dos sus miembros entienden la propuesta de solución al desafío de diseño.

4. Prepare las bandas elásticas entrelazadas. Asegúrese de contar con suficientes conjuntos de elásticos, de modo que los equipos que quieren construir vehícu-los movidos por hélice o por el giro del eje cuente con un conjunto de tres elásti-cos entrelazados grandes (Nº 64) y pequeños (Nº 16).

5. Prepare un cordel con ganchos de clips para aquellos grupos que van a usar una carga para mover su vehículo. Coloque los cordeles en torno a un pedazo de car-tulina para evitar que se enrede.

6. Disponga los materiales en el Centro de Recursos tal como se muestra en la ilus-tración 15-1. Colóquelos en contenedores separados. Ya que cada grupo necesi-tará materiales distintos para su diseño, rotule los contenedores con la leyenda “Toma lo que necesitas para tu diseño”.

Procedimiento 1. Revise con los alumnos la lista “Soluciones” de la Lección 14 y la Hoja de Registro 14-A: Planifiquemos nuestro desafío de diseño final completada. ¿Qué materiales necesitan para construir sus vehículos? Pídales que recojan sus materiales.

2. Reserve el tiempo suficiente para que los alumnos construyan, prueben, eva-lúen y perfeccionen sus diseños de vehículo sobre la base de sus planificaciones. Los estudiantes pueden añadir a su lista de “Soluciones” una hoja en que enu-meran las modos en que han perfeccionado o cambiado sus vehículos con vis-tas a cumplir los requerimientos (ver ilustración 15-2).

3. Pida a cada grupo que determine el costo de su vehículo rellenando la Hoja de Registro 13-A: Evaluemos el costo de nuestro diseño. Explíqueles que pueden usar el segundo ejemplar de la Hoja de Registro en caso de que modifiquen sus vehículos para reducir costos. Recuérdeles cómo ya habían determinado el va-lor de un vehículo de alto y de bajo costo en la Lección 13. Indíqueles que vuel-van a probar los vehículos modificados para asegurarse que éstos cumplen con los requerimientos de diseño.

Actividades Finales 1. Pida a los grupos que rotulen sus vehículos y otros materiales y que los guarden en el Centro de Recursos; los volverán a usar en la Lección 16, cuando presenten sus diseños.

2. Solicite a los alumnos que propongan formas para presentar sus diseños en la si-guiente lección. Algunas posibilidades:

a. Traer invitados.b. Usar apoyos gráficos para enfatizar “el enfoque del equipo de diseño” para re-

solver la tarea.c. Crear una historia o contexto para las presentaciones. Por ejemplo, los estudian-

tes pueden actuar como parte de un equipo de ingenieros que realiza una pre-sentación a una compañía importante.


Extensiones Ciencia1. Que elijan un producto e imaginen cómo será mejorado en el futuro.

Ciencias Sociales Lenguaje2. Pida a los estudiantes que investiguen los sucesivos mejoramientos de los tele-

visores y que informen de sus resultados al curso. Los alumnos pueden descri-bir esos cambios mediante una línea de tiempo.

Lenguaje3. Que escriban un cuento sobre un inventor que trabajo todas las noches en el

desván, creando un misterioso nuevo invento.

Ciencias Sociales Lenguaje4. Que desarrollen y actúen en una pequeña obra de teatro que muestre cómo ha

cambiado el teléfono desde su invención.

Preparación para la Lección 16Realice los preparativos pertinentes, si va a invitar a otros cursos o a los padres y apoderados de los alumnos a las presentaciones de los diseños. Envíe notas o invi-taciones y reserve una sala adecuada para las presentaciones.


LECCIÓN 16 PRESENTEMOS NUESTRO DESAFÍO DE DISEÑO FINAL

Introducción y objetivos En las lecciones 14 y 15, los estudiantes siguieron el modelo de trabajo de equipos de diseño tecnológico, cooperando para resolver desafíos de diseño que simulan situa-ciones de la vida real. En esta lección los alumnos presentan a sus compañeros y a otros, los materiales y métodos que utilizaron para cumplir con su desafío de dise-ño, un proceso usado frecuentemente por ingenieros. De esta manera, los estudian-tes podrán ganar experiencia en la comunicación oral, en la capacidad de escuchar y en habilidades de liderazgo. Finalmente, los alumnos y alumnas reflexionan so-bre ese proceso y descubren sus aplicaciones en experiencias cotidianas de resolu-ción de problemas.a. Los equipos presentan sus soluciones al desafío de diseño.b. Los alumnos y alumnas evalúan la solución propuesta por cada equipo para

cumplir con los requerimientos de diseño.c. Los estudiantes reflexionan sobre sus propias vidas y cómo pueden aplicar su

conocimiento sobre el diseño tecnológico en su entorno.d. Los estudiantes realizan un registro final de sus diseños.

Contexto Después que un equipo de ingenieros crea un diseño, muchas veces realizan una presentación para mostrar las características más importantes del producto que cumplen con los requerimientos previos. Así, el grupo puede realizar estas presen-taciones ante la gerencia de una empresa o un cliente, que están estudiando varios proyectos de diseño para ofrecérselos a diversas compañías. Este proceso se deno-mina revisión preliminar de diseño, revisión crítica de diseño o revisión de sistema de diseño. Sobre la base de estas presentaciones o revisiones, el cliente identifica el diseño que prefiere y selecciona una compañía para que lo construya. Al igual que un equipo de ingenieros, los alumnos realizarán presentaciones en que describirán los métodos usados para resolver el desafío de diseño propuesto en las lecciones 14 y 15. En la audiencia, los alumnos pueden preguntar al equipo sobre cuál fue su plan original, sobre cómo modificaron y perfeccionaron el vehículo en el proceso de construcción. El equipo también puede ofrecer sus ideas sobre cómo se puede seguir perfeccionando el vehículo.Esta actividad final debería convertirse en una experiencia entretenida. Estimule que los alumnos se sientan exitosos con respecto a sus logros. Motívelos a entender la presentación como una forma de conocer qué cosas de su planificación funcio-naron y cuáles no. Incluso aquellos equipos que sienten no haber logrado resolver el desafío de diseño, son exitosos en la medida que planificaron e intentaron imple-mentar una solución. Aquellos alumnos que se sienten demasiado inseguros como para realizar la presentación ante el curso, pueden actuar como “equipo de ejecu-tivos” o “junta de revisión”, atendiendo a los invitados y facilitando las presentacio-nes de los equipos.


Materiales Para cada alumno1 cuaderno de ciencias Gafas protectoras

Para cada equipo de seis alumnos1 vehículo y sistema para moverlo Lista de generación de ideas, “Soluciones” Disfraces y objetos para la presentación2 juegos de lápices de colores2 plantillas circulares2 reglas métricas2 cubetas de piezas para armar

Para el cursoCinta adhesiva

Preparación 1. Prepara la sala para la presentación de los equipos. Asegúrese que exista un es-pacio de trabajo elevado para los grupos que lo requieran.

2. Disponga sillas para los invitados.3. Coloque los materiales en el Centro de Recursos, si es necesario.

Procedimiento 1. Antes de comenzar, indique a los estudiantes que sólo podrán hacer preguntas al final de cada presentación (cfr. Contexto para más información).

2. Que cada equipo presente su desafío de diseño y su solución demostrando el movimiento del vehículo. Recuerde a los alumnos que deberán exhibir su lis-ta de lluvia de ideas de la Lección 14, dibujos de los diseños de vehículos, Hojas

Ilustración 16-1Una presentación

66 / Presentemos nuestro reto de diseño final

5. Dibujen su vehículo. Luego desármenlo y devuelvan todas las piezaspara armar a las cubetas. Deben contar sus piezas antes de devolvertodo al centro de distribución.

6. Responde a uno o más de los siguientes temas. Escribe tusrespuestas en tu cuaderno.

Describe los pasos que usaron para resolver los retos de diseño através de toda esta unidad.

Describe cómo se movió tu vehículo y qué método usaron paramoverlo.

Describe algo que hagas en casa o en la escuela en que usesdestrezas para resolver problemas, como las de esta unidad.

Describe cómo en la confección de un avión de papel o en laconstrucción de un castillo de arena se pueden usar los pasos delproceso de diseño.

Describe un producto que ha cambiado considerablemente a travésde los años. ¿Cuál fue el motivo de que se hicieran estos cambios?¿Piensas que estos cambios fueron buenos?

Describe las similitudes y diferencias entre lo que sucedió en elsalón de clases en las últimas tres lecciones y lo que los equiposde ingeniería o científicos hacen para resolver un problema.

7. Comparte con la clase algunas de las ideas que acabas de escribir.

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Figura 16-1

Hagamos unapresentación


de Costo y otros registros. Motívelos a que describan de manera detallada cómo cumplieron con el desafío planteado. Algunos equipos querrán usar elementos de apoyo o disfraces para sus presentaciones.

Consejo de gestión: Puede usar las presentaciones como evaluación de los conoci-mientos de los alumnos en torno a los conceptos de movimiento y diseño, de sus ha-bilidades para manipular los materiales y sus actitudes. Puede usar como guía las preguntas contenidas en la sección Evaluación (p. 141) al final de esta lección. Es re-comendable tomar notas durante la presentación. 3. Pídales que comenten las presentaciones. Estimule a los integrantes de los equi-

pos a que planteen caminos alternativos a la solución propuesta.

Actividades Finales 1. Pida a los estudiantes que recojan sus cubetas con piezas para armar desde el Centro de Recursos, además de las herramientas necesarias para hacer un re-gistro final del vehículo: plantilla circular, regla y lápices de colores (ver ilustra-ción 16-3).

2. Luego de que los alumnos hayan dibujado sus vehículos, pídales que los desar-men y devuelvan las piezas en las cubetas. Los estudiantes deberán realizar un inventario de todas las piezas antes de devolver todos los materiales al Centro de Recursos.

3. Cierre la Unidad con un ejercicio de escritura reflexiva. Pida a los alumnos a que respondan, en sus Cuadernos de Ciencias, a uno o más de los siguientes temas:

a. Describe los pasos usados para resolver desafíos de diseño a lo largo de esta Unidad.

b. Describe cómo se movió tu vehículo y que método usaste para moverlo.c. Describe algo que realices en tu casa o en el colegio en que debas aplicar las mis-

mas habilidades para resolver problemas que has usado en esta Unidad.d. Describe cómo podrías usar los pasos del diseño tecnológico para construir un

avión de papel o un castillo de arena.e. Describe un producto que haya cambiado mucho en el tiempo. ¿Por qué se hi-

cieron esos cambios? ¿Crees que los cambios fueron para mejor?f. Describe las diferencias y similitudes entre lo que hiciste en las tres últimas lec-

ciones y el trabajo que realizan equipos de diseño o científicos para resolver problemas.

4. Pídales que compartan sus ideas con los demás.

Extensiones Ciencia1. Pregúnteles sobre alguna necesidad que podría ser satisfecha con la ayuda de

un invento. Invítelos a planificar ese invento, que lo construyan y lo presenten al curso.

Ciencia2. Pídales que identifiquen actividades fuera del colegio en que se usan los pasos

del diseño tecnológico. Los ejemplos pueden ir desde el diseño de un juego has-ta la reparación de una cadena de bicicleta.

Evaluación Las Lecciones 14 a 16 brindan una oportunidad para evaluar cuán bien los estu-diantes pueden construir, probar, modificar y volver a probar un producto. En este sentido, las anotaciones en el Cuaderno de Ciencias, las listas de lluvia de ideas y el vehículo construido por cada grupo, constituyen útiles fuentes de información. La escritura reflexiva hacia el final de la Lección es una buena oportunidad para eva-luar la capacidad de los estudiantes de aplicar en la vida cotidiana los conocimien-tos de movimiento y diseño entregados en esta Unidad. Considere las siguientes preguntas a la hora de efectuar la evaluación:


Discusión en clase- ¿Cuán bien describe el alumno el proceso que llevó a la solución? ¿Puede ex-

presar claramente cómo la toma de decisiones ayudó a cumplir los requeri-mientos de diseño?

- ¿Cómo presenta los resultados de las pruebas? ¿Son lo suficientemente deta-llados?

- En el caso de que un equipo haya sacado partes del vehículo para reducir costos, ¿puede el alumno describir cómo ello afectó el rendimiento del vehí-culo?

Vehículo- ¿En qué medida el vehículo incorpora lo que los alumnos y alumnas han

aprendido en la Unidad?- ¿Cómo aseguraron que las ruedas pudieran girar libremente? ¿El marco del

vehículo fue lo suficientemente fuerte?

Mientras examina los productos de trabajo de los alumnos y comenta con ellos los resultados de esta lección, intente evaluar cuán bien comprendieron el proceso de diseño tecnológico. ¿Por qué realizaron un cambio particular en el diseño? ¿Cómo el resultado de una prueba los impulsó a modificar su vehículo? ¿Esa modificación significó un mejoramiento? Si los alumnos son capaces de responder en este con-texto, habrán hecho un gran progreso en el diseño tecnológico.

Plan inicial- ¿En qué medida el plan reflejó lo que los alumnos iban a hacer? ¿Usaron di-

bujos?- ¿En qué medida los dibujos proporcionaron detalles importantes?- ¿El alumno registró por qué el equipo se enfrentó al desafío de diseño de la

manera en que finalmente lo hizo?

Construcción y prueba de un vehículo- ¿En qué contribuyó cada miembro del equipo en la construcción del vehícu-

lo?- ¿Cómo fue el trabajo en equipo de cada alumno y alumna durante la cons-

trucción del vehículo?- ¿El alumno o alumna puede describir cómo el equipo cumplió con los reque-

rimientos de diseño?- ¿El alumno o alumna aplicó sus conocimientos sobre el movimiento en la

prueba del vehículo?

Confección de un registro del vehículo- ¿Cómo describió el alumno o alumna el vehículo durante la presentación?- ¿Usó dibujos para proporcionar información del vehículo? ¿Los dibujos in-

cluían colores y leyendas?- ¿El vehículo es representado en los dibujos desde una perspectiva particular?

¿El alumno usó suficientes ángulos para mostrar cómo fue hecho?

Evaluación post-UnidadLas evaluaciones post-Unidad (p. 143-145) son análogas a la evaluación previa de la Lección 1. Al comparar las respuestas en ambas evaluaciones, podrá documentar el incremento del conocimiento de los alumnos sobre movimiento y diseño.


EVALUACIÓN POST-UNIDAD

Resumen Esta Evaluación post-Unidad es análoga a la evaluación previa de la Lección 1. Al comparar las respuestas individuales y del curso en ambas evaluaciones, podrá documentar el aprendizaje de los alumnos durante la Unidad. En la Lección 1, los alumnos desarrollaron dos listas: “Qué sabemos sobre el movimiento y diseño de vehículos” y “Lo que queremos averiguar sobre el movimiento de los vehículos”.También diseñaron, construyeron y probaron sus propios vehículos sobre la base de un conjunto de requerimientos dados. La revisión de las listas de lluvia de ideas y de los registros del vehículo que hicieron en la Lección 1, les ayudará a entender cuán-to han aprendido sobre el diseño tecnológico y las relaciones entre fuerza y movi-miento.

Materiales Para cada alumno1 Cuaderno de Ciencias (con las anotaciones de la Lección 1 y los dibujos de la

Lección 2)1 lápiz grafito con goma de borrar

Para cada grupo de tres alumnos1 cubeta de piezas para armar (ver Plantilla Piezas para Armar para cada Grupo,

p. 35)

Para el curso 2 listas de lluvia de ideas “Qué sabemos sobre el Movimiento y el Diseño de Vehí-

culos” y “Qué queremos averiguar sobre el Movimiento y el Diseño de Vehícu-los” (de la Lección 1)

1 pliego de papel Kraft1 carrete de cordel ligero cartulina, 23 x 30 cm. bandas elásticas pequeñas, Nº 16 bandas elásticas grandes, Nº 64 unidades de hélice (incluye hélice, gancho, remaches y conector blanco) láminas de madera terciada 38 x 122 x 0,6 cm. lápices de colores plantilla de círculo

Preparación 1. Cuelgue y exhiba un papelógrafo nuevo, titulado “Lo que sabemos ahora sobre el movimiento y diseño de vehículos”.


2. Tenga a mano las listas de lluvia de ideas de la Lección 1, “Qué sabemos sobre el movimiento y diseño de vehículos” y “Lo que queremos averiguar sobre el mo-vimiento de los vehículos”, para comparar. Al lado de cada lista, coloque plumo-nes de colores diferentes y escriba la fecha respectiva en cada lista con el color correspondiente.

3. Asegúrese de que todos los equipos cuenten con su cubeta de piezas para ar-mar completa. En caso contrario, revise la plantilla Piezas para Armar para cada grupo (p. 35) y pida a alumnos voluntarios que las completen con los materiales faltantes.

4. Coloque todos los materiales en el Centro de Recursos. Los alumnos recogerán las cubetas y seleccionarán los materiales para su investigación.

Procedimiento 1. Explique que repasará algunos temas vistos en la Lección 1 y en toda la Unidad. Dirija la atención de los estudiantes a la nueva lista de lluvia de ideas. Pídales que abran una nueva página en sus Cuadernos de Ciencias, escriban la fecha y lo que saben ahora sobre el movimiento y el diseño de vehículos.

2. Pídales que compartan sus ideas con el curso y regístrelas en el papelógrafo “Lo que sabemos ahora sobre el movimiento y diseño de vehículos”.

Ilustración P-1Listas de lluvia de ideas pre- y post-Unidad


3. Exhiba la lista de lluvia de ideas de la Lección 1, titulada “Qué sabemos sobre el movimiento y diseño de vehículos”. Anímelos a que comparen la información registrada en esta lección con aquella anotada en la lista de la Lección 1. Pída-les que identifiquen afirmaciones hechas en la primera Lección que ahora saben que son correctas. ¿Qué experiencias tuvieron en la Unidad antes de confirmar esas afirmaciones? A su vez, pídales que identifiquen afirmaciones en la lista de la Lección 1 que ahora quisieran cambiar. Nuevamente, motívelos a que respal-den sus ideas con experiencias hechas en el desarrollo de la Unidad. Registre sus ideas en la lista original usando un plumón de color distinto.

4. Divida al curso en los grupos originales de tres alumnos y siéntelos juntos.5. Presente el desafío de diseño. Cada equipo debe diseñar un vehículo que se pue-

da desplazar al menos 100 cm. Los alumnos pueden decidir cómo mover el ve-hículo y qué materiales son necesarios para construirlo. Que discutan posibles diseños. Pídales que se tomen unos minutos para dibujar en sus Cuadernos de Ciencias el diseño del vehículo proyectado.

6. Luego, los grupos deberán recoger del centro de Recursos sus cubetas de mate-riales para armar del Centro de Recursos y demás materiales necesarios.

7. Deles suficiente tiempo para que construyan, prueben, evalúen y modifiquen sus vehículos. Mientras realizan las pruebas, deben registrar una descripción del movimiento que efectúa el vehículo. Los grupos también deberán dibujar su vehículo usando la plantilla de círculo, la regla y los lápices de colores.

8. Invite a los estudiantes a compartir con el curso, con Ud. o con otro grupo, la forma en que cumplieron con los requerimientos de diseño.

9. Revise junto al curso la lista “Lo que queremos averiguar sobre el movimiento de los vehículos” de la Lección 1. Pídales que identifiquen preguntas que ahora sí pueden responder y regístrelas en la lista. Pregunte cómo podrían encontrar respuestas a preguntas que aún no pueden resolver. Motívelos a investigar y a continuar buscando respuestas a esas interrogantes.

10. Cuando evalúe el progreso de los estudiantes al comparar las listas de lluvia de ideas previas y posteriores a la Unidad (ver ilustración P-1) y las respuestas in-dividuales de los alumnos, busque evidencias que permitan responder a las si-guientes preguntas:

- ¿El alumno o alumna entiende que una variedad de fuerzas pueden mover objetos y que diferentes fuerzas producen efectos distintos en el movimiento de un vehículo?

- ¿Cómo demuestra el alumno su conocimiento del proceso de diseño tecnoló-gico? ¿Cómo cumple con los requerimientos de diseño?

- ¿El alumno está ahora más consciente de cómo la fuerza afecta al movimien-to? ¿De qué maneras demuestra ese conocimiento?

- ¿Cómo el alumno o alumna demuestra que la energía almacenada en una banda elástica puede ser usada para mover un vehículo?

11. Al revisar las anotaciones en los Cuadernos de Ciencias y los productos de traba-jo de los alumnos y alumnas, considere las siguientes preguntas:

- ¿En qué difiere el vehículo construido por el grupo en esta evaluación, de aquel que hicieron en la Lección 1?

- ¿El grupo o el alumno escogieron mover al vehículo de un modo diferente al empleado en la Lección 1?

- ¿Al construir un vehículo, el alumno o alumna aplica la noción de que la fric-ción afecta al movimiento?

- ¿Puede el estudiante describir el movimiento de su vehículo y las causas de su movimiento?

- ¿En qué cambiaron los dibujos y los registros finales de diseño desde la Lec-ción 2? ¿El alumno o alumna usa con facilidad herramientas de dibujo para aclarar los registros?

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Movimiento y diseño