El Uso del Laboratorio en Primaria 5 - 3
PRÁCTICA VII Quinto de Primaria Máquinas Simples NIVEL: - Quinto de Primaria PROGRAMACIÓN: -
Objetivos
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Materiales de los alumnos:
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1. Conocer el funcionamiento de la palanca, la polea, la rueda y el plano inclinado. 2. Experimentar distintas situaciones de trabajo con máquinas simples. 3. Valorar la capacidad de trabajo de cada una de las máquinas.
1 bloque de plastilina pequeño. 200 g de pesas de plomo, tornillos, puntillas, etc. 1 vasito de yogur convertido en cestilla. 2 m alambre fino. 2 carruchas (poleas) de las de tendederos. 1 rollo de fixo pequeño. 5 m de cordón fino, pero resistente. 1 cochecito que se mueva bien, y sobre el que se puedan cargar las pesas (de un máximo de 10 cm de largo). 2 cajas de cerillas grandes vacías. 1 cartabón. 1 transporta ángulos. 1 tabla rígida, tamaño folio aproximadamente.
Material de Laboratorio: Balanza. Granatario. Dinamómetros. Regleta taladrada (ver figura ), tornillo pasante y dos tuercas.
Bases – soportes, con nuez .
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DESARROLLO DE LA PRÁCTICA:
NOTA: En esta práctica se manejan conceptos y términos más propios de Secundaria, y aún de Bachillerato, que de Primaria. Por eso no debemos ser demasiado estrictos a la hora de elegir palabras como trabajo, esfuerzo, peso, fuerza o potencia, que no son sinónimos, pero que con nuestros alumnos se usan como tales. Así aparecen en estas explicaciones preeliminares, y así aparecerán también, naturalmente, en el desarrollo de la práctica en el Aula Laboratorio La Palanca y sus tipos Recordando lo que era una palanca, básicamente encontramos que una palanca es más o menos una barra rígida que se apoya en algún punto, en otro punto de la misma se aplica una fuerza, y mediante esa aplicación se mueve un peso (resistencia) que se encuentra en un tercero. Existen tres tipos de palanca, dependiendo de dónde se encuentre el punto de apoyo, dónde se aplique la fuerza, y dónde se halle la resistencia. Resumiendo e ilustrando con un ejemplo, podemos decir que esos tres tipos son: 1.
Palanca tipo I: el punto de apoyo está entre los dos extremos. Es la palanca clásica, la de mover rocas o, más cercanamente, unas tijeras.
2.
Palanca tipo II: el punto de apoyo está en un extremo, la resistencia se encuentra en el centro, y la fuerza se aplica en el otro extremo. De este tipo encontramos el cascanueces, las máquinas de taponar botellas o la deshuesadora de aceitunas
3.
Palanca tipo III: la más extraña. La fuerza se aplica en el centro. Resistencia y punto de apoyo se distribuyen en los extremos. Sea, por ejemplo, la pinza de depilar.
Conocedores de esa base teórica mínima, dispondremos a los alumnos en equipos para experimentar cuánto peso hace falta para levantar otro peso dado. El material necesario es muy simple de conseguir. En cualquier carpintería metálica o herrería de la localidad se puede adquirir una pletina fina y ligera, de aluminio, por ejemplo, a la que practicar agujeros a distancias iguales. Esta pletina puede ser sujetada con facilidad por esos agujeros a un vástago vertical, mediante un tornillo pasante y dos tuercas (que no se apretarán demasiado, para permitir la movilidad); en nuestro caso, se anclan mediante una nuez a una base – soporte universal. En la práctica de palancas se pretende que experimenten con los tres tipos, y que relacionen lo manipulado con objetos de uso cotidiano. Es muy
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El Uso del Laboratorio en Primaria 5 - 3 importante que por ellos mismos comprueben que, en el tipo I, a mayor longitud de palanca (distancia que separa la fuerza del punto de apoyo), el esfuerzo requerido es menor. Dependiendo del peso en juego y de la longitud de la regleta, puede llegar a ocurrir que el propio brazo de la palanca ejerza la fuerza necesaria para elevar el cestillo.
La Polea La siguiente de las máquinas simples con la que experimentamos es la polea. Su construcción se realizará con carruchas de los tendederos de ropa y con cuerda apropiada. Si bien una polea simple debe ejercer un trabajo descendente igual al ascendente, debemos concluir que es más fácil precisamente empujar hacia abajo que hacia arriba. Por otro lado, al montar una polea doble (o triple, si se quiere), la medición de pesos demostrará el ahorro de trabajo necesario para izar cuerpos.
La Rueda En este caso, la comparación es simple. Se trata de medir con el dinamómetro la diferencia de fuerza necesaria para mover un peso sobre ruedas, al mismo peso arrastrado sin ellas
El Plano Inclinado y una caso especial: el Tornillo Los cochecitos deben ser pesados y lastrados con las pesas de plomo. Así sabemos el peso total acumulado. Ahora lo subiremos por una rampa de inclinación conocida que variaremos con la intención de comparar resultados. En este caso deberemos hacer notar que, a igual altura, el ángulo determina la longitud a recorrer. Ángulo pequeño implica rampa muy larga, aunque poco esfuerzo. Ángulo grande lo contrario, y será más trabajo el desplegado cuanto más cerca esté de la vertical (90º), obviamente. En cuanto al tornillo, resulta muy provechoso que ellos mismos sean los que contesten a la pregunta final de la práctica, aunque en principio no les resulte fácil.
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Material del Alumno (a traer por grupo): -
1 bloque de plastilina pequeño 200 g en pesas de plomo, tornillos, puntillas, etc. un vasito de yogur convertido en cestilla, así:
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2 m alambre fino 2 carruchas (poleas) de las de tendederos 1 rollo de fixo pequeño 5 m de cordón fino, pero resistente 1 cochecito que se mueva bien, y sobre el que se puedan cargar las pesas (de un máximo de 10 cm de largo) 1 caja de cerillas grande vacía, con un enganche de alambre, así:
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NOTA: Detalle del alambre
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1 cartabón 1 transporta ángulos 1 tabla rígida, tamaño folio aproximadamente
FICHA DEL ALUMNO: _________________________________ CURSO: ___ PRÁCTICA: MÁQUINAS SENCILLAS Experimento 1: Los tres tipos de Palanca Realiza los siguientes tres montajes, coloca 200 gr. de peso en la cestilla, aplica el dinamómetro donde te indica la figura, y varía la posición de la base, como aparece en la tabla. Completa con los datos que te vayan resultando, y contesta a las últimas preguntas
PALANCA TIPO I 2
Pos. 1
3
Pos. 2
Pos. 3
DINAMÓMETRO
1
Contesta: 1. ¿Qué le va ocurriendo a la fuerza que hay que aplicar al dinamómetro?: Pues que a medida que el punto de apoyo se separa de la resistencia, aumenta 2. ¿Qué ocurre en el punto 3?: La fuerza necesaria para levantar la resistencia coincide con su masa. Es, en realidad, una balanza
PALANCA TIPO II Pos. 1
2
3 DINAMÓMETRO
1
Pos. 2
Contesta: 3. ¿Qué le va ocurriendo a la fuerza que hay que aplicar al dinamómetro?: Que aumenta conforme aumenta la longitud de la palanca
Pos. 3
PALANCA TIPO III
1
2
3
Pos. 2
Pos. 3
DINAMÓMETRO
Pos. 1
Contesta: 4. ¿Qué le va ocurriendo a la fuerza que hay que aplicar al dinamómetro?: En este caso, la fuerza disminuye a medida que la fuerza se aplica más cerca de la resistencia. 5. Para levantar pesos, ¿qué palanca es la que consideras más útil? La palanca de tipo I Experimento 2: La Polea Ahora vas a investigar el uso de otra máquina simple, la polea. Construye el montaje de la figura, y comprueba lo que cuesta elevar 100 y 200 g con una o dos poleas. Completa la tabla de datos. Realiza, posteriormente, una puesta en común con tu maestro con los datos obtenidos.
1 POLEA 200 gr
DINAMÓMETRO
100 gr
2 POLEAS DINAMÓMETRO
100 gr
200 gr
Experimento 3: La Rueda y el Plano inclinado La manera más fácil y antigua de subir peso no fue la polea, sino la “rampa” o plano inclinado. Ahora vas a arrastrar cuesta arriba un peso conocido de 200 gr con y sin ruedas, para que veas la diferencia y el trabajo ahorrado, por una tabla en pendiente con los ángulos que te indica la tabla de datos. Consulta con tu maestro el uso del transportador de ángulos para colocar la tabla con los grados correspondientes
100 gr
200 gr
Con ruedas
Sin ruedas
Con ruedas
Sin ruedas
30º
30º
30º
30º
45º
45º
45º
DINAMÓMETRO
45º
ángulo
Por último, vas a dibujar el perfil de un plano inclinado en un folio. Utiliza de plantilla, por ejemplo, la silueta del cartabón. Repasa de rotulador oscuro grueso la línea de rampa. Después, arróllalo en una varilla, y observa el dibujo de la línea que resulta.
Fíjate muy bien y contesta: ¿Qué herramienta tiene esa misma silueta? Pues el tornillo de carpintería. Un tornillo o tirafondo no es más que un plano inclinado enrollado sobre un eje, como una escalera de caracol.