Operación mundo: Tecnología y Digitalización Nivel I. ESO. Propuesta didáctica (demo)

muestra

NIVEL

I

ESO

TECNOLOGÍA

Y DIGITALIZACIÓN M. P. Blázquez, I. Hoyos, J. Santos

P R O P U E S TA DIDÁCTICA

n

ió c a

r e p

O u

o d n

m

Índice Claves de Operación Mundo .................................................................................................. 4 Materiales para la etapa .......................................................................................................... 6 Proyecto digital ........................................................................................................................... 8 1. Características generales 2. Índice visual de recursos 3. Inclusión en anayaeducacion.es 4. Evaluación en anayaeducacion.es 5. Programación y claves del proyecto De la LOMLOE a Operación Mundo .................................................................................... 17 • Perfil de salida de la Educación Secundaria - Perfil de salida y claves pedagógicas de Operación Mundo - Perfil de salida y competencias específicas del área • Saberes básicos del ciclo • Inclusión en Operación Mundo Unidades........................................................................................................................................ 27 • Unidad 1. La tecnología y la resolución de problemas • Unidad 2. Diseño de elementos técnicos • Unidad 3. Materiales tecnológicos. Madera y metales • Unidad 4. Estructuras y mecanismos • Unidad 5. Electricidad • Unidad 6. Dispositivos y herramientas digitales • Unidad 7. Entornos digitales de aprendizaje • Unidad 8. Introducción a la programación • Unidad 9. Programación y robótica

Las claves de OPERACIÓN MUNDO ¿Qué es Operación Mundo?

Operación Mundo es un proyecto configurado para contribuir a dar respuesta a una de las cuestiones que con más frecuencia se suscitan en las aulas:

¿para qué sirve lo que aprendo?

A través de situaciones de aprendizaje y de propuestas de actividades competenciales, pretende favorecer un aprendizaje para la vida y los retos de sostenibilidad, inclusión y digitalización que plantea al alumnado la sociedad del siglo xxi.

En pocas palabras, Operación Mundo puede definirse como un proyecto

competencial, comprometido, interdisciplinar, que potencia las metodologías activas y la competencia digital.

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Competencial Operación Mundo plantea la ad­ quisición paulatina e integradora de las competencias. Su desarrollo favorece en el alumnado la capaci­ dad de aprender a desenvolverse en las situaciones de su realidad cotidiana.

Actividades competenciales Se centran en el saber hacer y en el desarrollo de destrezas. Fomentan la aplicación de los aprendizajes en diferentes contextos, promue­ ven el análisis, la justificación, la predicción, la experimentación, la argumentación, la interpretación o la revisión. Son actividades que preparan al alumnado para el día a día en su toma de decisiones.

Situaciones de aprendizaje Son contextos, enmarcados en la vida real y en un objetivo de desa­ rrollo sostenible, que plantean una situación problema. Con ellos se invita al alumnado a llevar a cabo una reflexión transformadora para la que será necesario poner en ac­ ción los saberes básicos adquiridos a lo largo de varias unidades.

Evaluaciones competenciales Para medir el grado de adquisición del perfil de salida y reflexionar sobre el propio proceso de apren­ dizaje. Se dispondrá de diversas pruebas escritas y digitales a fin de evaluar lo que se ha aprendido, su aplicación y su generalización a otras situaciones; y de un porfolio y una batería de instrumentos de evaluación para que el alumnado autoevalúe su propio proceso de aprendizaje (qué dificultades ha encontrado, qué le ha satisfecho más, cómo se ha organizado, cómo ha trabajado en equipo…; en defini­ tiva: cómo ha aprendido).

Comprometido

Interdisciplinar

Inclusivo

El alumnado juega un papel activo en el proyecto que va más allá del ámbito académico. Se implicará en propuestas que contribuyan a transformar su entorno familiar, so­ cial, cultural y natural en beneficio de un mundo más comprometido y sostenible en todos los ámbitos.

Operación Mundo es un proyecto intrínsecamente interdisciplinar, ya que está concebido para que, des­ de cada materia y a lo largo de las distintas etapas educativas, se con­ tribuya al desarrollo de las claves pedagógicas y las metodologías activas en él propuestas. Además:

Operación Mundo es un proyec­ to que nace comprometido con el principio de educación inclusiva y la creación de mejores condiciones de aprendizaje para todo el alumnado, favoreciendo la puesta en práctica de recursos para una enseñanza personalizada.

Para ello, el proyecto incorpora:

• Incluye tareas y pequeños pro­ yectos que ponen en juego aprendizajes adquiridos en dis­ tintas áreas, fomentando su apli­ cación de forma integrada a dife­ rentes contextos.

Para ello, el proyecto incorpora:

Objetivos de Desarrollo Sostenible Las situaciones de aprendizaje y otras actividades propuestas en­ marcadas en un ODS tienen como finalidad que el alumnado tome conciencia y lleve a cabo una re­ flexión que provoque una transformación de hábitos, actitudes y comportamientos que repercutan positivamente en algunas metas establecidas en los Objetivos de Desarrollo Sostenible.

Orientación académica y profesional Para despertar o detectar voca­ ciones y ayudar al alumnado a decidir un itinerario formativo y profesional, acorde a sus habilida­ des e intereses personales, que les capacite para afrontar los retos de sostenibilidad, inclusión y digitali­ zación de la sociedad del siglo xxi.

Cultura emprendedora Con el propósito de que el alum­ nado desarrolle las habilidades y la conciencia necesarias para trans­ formar ideas creativas en acciones y contribuir a alcanzar los ODS.

• Cuenta con propuestas de tra­ bajo por ámbitos para el Ámbito Científico-Técnico y para el Ámbi­ to Sociolingüístico.

Pautas DUA Basado en los principios y pautas sobre el Diseño Universal para el Aprendizaje, el proyecto ofrece al profesorado toda la información relativa a las opciones múltiples de acción y expresión, de representa­ ción y de implicación.

Recursos inclusivos Operación Mundo ofrece opcio­ nes múltiples de presentación de la información como vídeos, au­ dios, resúmenes, organizadores gráficos, actividades interactivas… que facilitan la personalización y la flexibilización de la experiencia de aprendizaje del alumnado.

Lo esencial Este recurso inclusivo del proyecto identifica los aprendizajes esen­ ciales que permitirán adquirir el perfil de salida previsto para ayu­ dar al profesorado a adaptar el rit­ mo, el estilo, la profundidad y las metodologías activas más adecua­ das al alumnado.

Metodologías activas Operación Mundo propone un con­ junto de métodos, técnicas y estra­ tegias que fomentan el trabajo en equipo e incentivan el espíritu críti­ co. Una forma de trabajar que pre­ para al alumnado para situaciones de la vida real a través del apren­ dizaje cooperativo, la educación emocional, el desarrollo del pensa­ miento, la cultura emprendedora o el Plan Lingüístico.

Competencia digital Operación Mundo cuenta con un Plan TIC y un nuevo proyecto di­ gital, con libros digitales especial­ mente diseñados para facilitar la adquisición de competencias digi­ tales, que cuentan con una amplia oferta de recursos.

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Propuesta didáctica

Materiales para la etapa

Una propuesta didáctica por cada libro del alumnado con la solución de las actividades, orientaciones metodológicas, sugerencias para aplicar metodologías activas, etc.

¿Qué es Operación Mundo?

OPERACIÓN MUNDO es un proyecto configurado para contribuir a dar respuesta a una de las cuestiones que con más frecuencia se suscita en las aulas: ¿para qué sirve lo que aprendo? A través de situaciones de aprendizaje y de propuestas de actividades compe­ tenciales, pretende favorecer un aprendizaje para la vida y los retos de sostenibilidad, inclusión y digitalización que plantea al alumna­ do la sociedad del siglo xxi.

En pocas palabras, OPERACIÓN MUNDO puede definirse como un proyecto competencial, comprometido, interdisciplinar, que poten­ cia las metodologías activas y la competencia digital.

Libros del alumnado

4

Res iste nci

Los libros del alumnado presentan los contenidos y las actividades ajustados al desarrollo curricular fi­ jado por la LOMLOE. Bajo una metodología compe­ tencial, permiten responder de una forma creativa e innovadora a nuestro compromiso con la inclusión y los Objetivos del Desarrollo Sostenible, posibilitando el crecimiento de las habilidades y las aptitudes que exige nuestra sociedad, cada vez más diversa.

as var iab les

Existen otros tipo s de resis como las tencias, ajust usuario grad ables, que permiten uar el valo al r de resis en función tencia de las nece bién hay sidades. compone Tamntes cuya varía en resistenc función de ia otras mag físicas, com nitud o la luz, la es temperatu humedad , etc. Esto ra, la s compone emplean ntes se como sens ores que o desactiva activan n el func ionamien circuitos. to de los Terminal

igo de col

Terminal Terminal Material resistivo

Flecha o cursor

560 kX ± 5% 5 6

color

Resisten

cia varia ble

1. a banda

negro marrón

violeta gris

INCLUYE

PROYECTO DIGITAL ES

LI

C

Termistor , resistenc ia que varía con la tempera tura

S

100

blanco oro

0

2

3

10 2 = 100 X 10 3 = 1 kX 10 4 = 10 kX 10 5 = 100 kX 10 6 = 1 MX 10 7 = 10 MX

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

9

5%

multiplica 10 = 1 X 10 1 = 10 X

1

2

verde azul

x10 kX

2. a banda

0

1

rojo

naranja amarillo

ia que varía con la luz

E CIA 12 M

4.1 El cód

ores Para cono cer el valo r de una de sus ban resistenc das. En las ia debes están próx resistenc fijarte en ias de 4 imas entr los colores bandas, e sí y una comenza encontra cuarta más r la lectu rás tres que ra por las aleja na al extr tres bandas, emp da o inexistente. emo de la Debes resistenc ezando por ia. la más cerc a-

variable

LDR, resis tenc

EN

Las resis tencias o resistore tos eléctrico s son com s y electrón ponentes eléctrica icos para emplead a través regular y os en circu de las ram limitar el estos com ias de un ponentes circuito dad paso de corrient se emplean culación e o. En algu de corrient para gen nos caso erar calo e, es lo que aprovech s, r debido a en cale se conoce a la cirfactores como efec o planchas En el caso to Jou . le, y se de es muy redu los circuitos elec trónicos cido. Se el tamaño trata de de carbón de las resis pequeño o metal mon s cilindros tencias de una capa tada en espi , hechos con pelíc protecto ral sobre ra de cerá ula de calor un aislante no superior mica con y recubier una capa a 1 vatio. tos bandas de cidad de Sobre el color que disipació recubrim indican el n iento se valor de graban unas la resistenc ia.

Las resisten cias eléctricas

dor

tolerancia ± 1% ± 2%

9

plata

0,1 X 0,01 X

± 5%

± 10% Las bandas de colores yéndolas nos prop de izquierd orcionan la siguient a a derecha: e informa 1. a y 2. a ban ción, leda: correspo de la resis nden a las tencia. dos cifra s que dete a 3. banda rminan el o multiplic valor ador: dete multiplic ará el valo rmina la potencia r obtenido compren de 10 por de las 2 prim dido entr la que se e –2 y 6, eras ban o lo que das. Su valo 4. a banda: es lo mism r estará correspo o, 0,01 y nde a la ción que 1 000 000 tolerancia. puede hab .

Indic er entre el a el porc real. Nos valor teór entaje de permite ico de la calcular sus variaresistenc valores máx Así, en el ia y su valo ejemplo imo y mín r que acom imo. resistenc paña a la ia tiene un figura, pod valor de remos dec 560 kΩ y un valor ir que la de toleranc ia del 5%.

EJEMPLO

RESUELTO

1

Calcula los valores máx valor nom imo y mín inal 3 300 Ω y toleranc imo de una resis tencia de Solución ia del 10 %.

El valor de la toleranc ia represen sistencia estará com ta que el valor real prendido tolerancia de la reentre el y el valor valor nom nominal inal más menos la R = 3 300 la tolerancia, Ω ± 10 %. es decir: El valor máximo puede ser valor nom calculado inal. añadiend o un 10 % Rmáx = 3 300 al Ω + 10 % · 3 300 Ω El mínimo = 3 300 Ω , restand + 330 Ω = o al valo 3 630 Ω acuerdo r nominal con la tole un 10 % del rancia: mismo, de Rmín = 3 300 Ω − 10 % · 3 300 Ω El valor = 3 300 Ω real de − 330 Ω la resistenc = 2 970 Ω 2 970 Ω y ia estará 3 630 Ω. compren 2 ¿Cuál dido entre es el cód igo de colo tolerancia res de una del 5 %? resistenc ia de 3,3 Solución kΩ y Para dete rminar el código de resistenc colores a ia es conv partir del eniente escr damos sele valor de ibir su valo ccionar el la r de form color corr lores dire a que poespondie ctamente nte del cód de la tabl dígitos mul igo a. Si lo escr tiplicado ibes en form de copor una fácilmen a de dos potencia te. de 10 lo consegu 3,3 kΩ = irás 3 300 Ω = 33 · 100 = 33 · 102 Una vez has expr esado el mirar en valor de la tabla los esta form colores a a, solo tien 1ª banda los que corr es que → 3 → NAR esponde ANJA .

2ª banda → 3 → NAR ANJA 3ª banda → 2 de la potencia de 100 → 4ª banda ROJO → 5% → DORADO

U 4

COMPRE

NDE, PIEN SA, INVEST IGA... valor nom inal y la tole tencias con rancia de los siguient las resises códigos de colores:

18 Calcula el

Franja 1

Marrón Rojo Verde Amarillo

Franja 2

Verde Rojo Azul Violeta

Franja 3

Naranja Marrón Negro Verde

Franja 4

Plata Oro Oro Oro

19 Indica los colores de las fran resistenc jas de las ias: siguientes 47 kΩ ± 10 %; 33 Ω ± 5 %; 2 200 390 kΩ ± Ω ± 10 %; 10 %; 0,1 MΩ 6,8 MΩ ± ± 5% 5 %; Existen resis tencias bandas de colores para que utilizan cinc o y seis información indicar sus acerca de valores. Bus das adic la utilizació ca ionales y n de esta aver s con resp igua qué banecto a las ventajas de cuatro. aportan

20

101

INCLUYE

ZAC Y DIGI TALI

IÓN

E

NC

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LI C

PROYEC DIGITATO L IA 12 ME

TEC NOL OGÍA

NIVEL

I

Z A C IÓ N Y D IG ITA LI J. Santos

O mupera nd ción o

VEL I ESO • NI

z, I. Hoyos, M. P. Blázque

Se acompañan de abundantes actividades competenciales de ejercitación y reflexión.

II

NECESITAMOS ENERGÍA LIMPIA

La generación de energía eléctrica limpia y renovable es uno de los desaf importantes a los que nos enfrentamos a nivel mundial.

La dependencia de los combustibles fósiles, no renovables y de abaste to inestable, así como el daño que hacen al medio ambiente y su impac cambio climático, hacen que sea cada vez más necesario el cambio a fue energía alternativas.

Cada día hay nuevos avances en la investigación sobre el aprovechami las energías limpias y renovables. Nosotros comenzaremos por entende funciona una de las tecnologías que ya existen mediante la construcció pequeño aerogenerador.

NIVEL

T

E C N O L O G ÍA

TECNOLOGÍA Y DIGITALIZA CIÓN

ESO

ESO

SECUENCIA DE APRENDIZAJE

TEC NOL OGÍ A

Y DIGI TAL IZAC IÓN ESO • NIVEL II

M. P. Blázquez, I. Hoyos, J. Santos

Diseñamos un tren de poleas multiplicador

Unidad 4

ra

m

6

n

ció

o

d e O p un

84

Construimos las poleas necesarias

Conectamos l para consegu de pole

Proyecto digital Un proyecto que te ofrece todos los contenidos del curso a través del libro digital, junto con una gran diversidad de recursos.

U 4

Las estructuras

1

1.3 Imitando las construcciones naturales

Termitero construido por termitas.

28°C

la ingeniería se han fijado en Profesionales de la arquitectura y de las increíbles estructuras que la naturaleza con la intención de imitar las torres, las construcciones esta nos ofrece. En el caso concreto de en la figura, son un excede las termitas, como la que se muestra estudios de arquitectura y lente ejemplo a copiar. De hecho, muchos estructurales desde sus universidades analizan estas construcciones es un área de la biomimética La departamentos de biomimetismo. de las estructuras biológicas, ciencia que tiene por objetivo el estudio humanos que la naturaleza con el fin de resolver aquellos problemas ya ha resuelto. a cabo por las termitas, exisEn relación con las estructuras llevadas en Zimbabue, en el que se ha te un proyecto en la ciudad de Harare, de forma similar conseguido recrear un sistema de aire acondicionado natural sus torres-termitero. a como las termitas refrigeran de forma ahorro energético de hasta Este tipo de sistemas han conseguido un El secreto reside en el uso un 90 % en la refrigeración de este edificio. aire dirigidas que continuade la convección natural de corrientes de mente enfrían el ambiente en su interior. que insectos, como los escaAnálogamente, observando la forma en aire ambiente en días de nierabajos, son capaces de drenar agua del como el loto, acumulan bla o cómo las estructuras de algunas plantas, a aplicar estas técnicas a humedad en su superficie, se han llegado

24°C Harare

intense caracterizan por su valor, o Las fuerzas son magnitudes que producen efectos sobre los cuersidad, y por su dirección. Las fuerzas su estado de movimiento (acelepos: pueden deformarlos o cambiar en que se mueven). rarlos, frenarlos o cambiar la dirección los física, las fuerzas aparecen cuando Desde el punto de vista de la por y son sometidos a una aceleración; cuerpos interaccionan entre sí una un tornillo o cuando golpeamos ejemplo, cuando un imán atrae estos de arcilla. Como se muestra en pelota o deformamos un pedazo una los cuerpos provoca que adquieran ejemplos, la interacción entre

Las fuerzas

aceleración. un objeto se Una fuerza puede hacer que se aplica. mueva en el sentido en el que esta Acude a anayaeducacion.es, localiza y el simulador «Fuerzas y movimiento» para comexperimenta con las fuerzas prender mejor cómo funcionan.

Muelle

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA... proyecRompecabezas. La torre biónica es un Eloy to de rascacielos que los arquitectos españoles Cervera diCelaya y Javier Pioz, y la arquitecta Rosa en la disposeñaron a principios de siglo, basándose su construir para árboles los de sición de las fibras de alto con estructura, que alcanzaba un kilómetro este la mínima área de base. ¿Se puede construir posible que tipo de gigantes de la arquitectura? ¿Es en pie? ¿Posostengan se altura tal de estructuras como dría soportar algún tipo de catástrofe natural caber en un terremoto? ¿Cuántas personas podrían su interior?

Investiga en internet y amplía la información 8 ciudades de biónicos proyectos otros sobre este y verticales propuestos para el futuro.

7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 kg

• Deformar un cuerpo.

de un cuerpo.

• Modificar la dirección del movimiento flechas con una dirección y sentiLas fuerzas se representan mediante magnitud. de la flecha nos da idea de su do determinados. La longitud

Unidades de medida Recuerda las siguientes unidades riores cálculos de estructuras:

20 kg 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 kg

• Detener un cuerpo en movimiento.

varios instrumentos, el más habitual Para medir una fuerza, existen dinamóutiliza, en los laboratorios, el es la balanza, pero también se un se basa en la capacidad que tiene metro. Este aparato de medida le aplica. proporcional a la fuerza que se muelle de alargarse de forma

Anilla

en la forma de emplear cierEn concreto, los científicos han pensado repelentes del agua—, tos materiales —por ejemplo, fibras o plásticos las paredes exteriores de los como elementos de recubrimiento de con determinadas formas edificios. De esta forma, estos materiales, solución al abastecimiento microscópicas, son capaces de servir de desde las directamente sequía de de agua de forma natural en épocas superficies exteriores de los edificios.

Por tanto, las fuerzas pueden: reposo.

• Mover un objeto que está en

2.2 Cómo se miden las fuerzas

Dinamóme tro

ciertos edificios.

Flujo de aire en el interior del edificio de basado en un termitero.

Descubre otra forma de aprender sencilla, intui­ tiva y compatible con cualquier plataforma y dis­ positivo.

2.1 Qué son las fuerzas

2

Banda móvil de marcado del peso

Regla graduada extensible con el muelle

porque son importantes para

poste-

(SI) (kg) en el sistema internacional • La masa se mide en kilogramos las siete magnitudes básicas. y es una de las consideradas como de la peso, son magnitudes derivadas • Las fuerzas, entre ellas el interse basan en ella. En el sistema masa y, por tanto, sus unidades (N) como unidad de fuerza. nacional se emplea el newton mide la fuerza que ejerce un kilograUn newton es una unidad que aceleración de 1 metro por segundo mo de masa sometido a una 2 cuadrado: 1 N = 1 kg · m/s .

Gancho

de un documento que te ayudaEn anayaeducacion.es dispones masa y peso. rá a aclarar la diferencia entre COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA... de 100 kilograla fuerza con que mos. ¿Cuál sería su peso, es decir, de la gravedad es la Tierra lo atrae si la aceleración 2 g = 9,8 m/s ?

masa 9 Un bloque de piedra tiene una

del ejercicio anterior 10 Calcula el peso de la piedra

que la aceleración en la Luna y en Marte, sabiendo de la Luna es de de la gravedad sobre la superficie 2 .

1,62 m/s2, y en Marte, de 3,71 m/s 91

90

Las páginas finales de cada unidad ofrecen propuestas diseñadas para reforzar, reflexionar y consolidar lo aprendido.

Los Desafíos que dejan huella incorporan una situación de aprendizaje que invita a la reflexión a los alumnos y a las alumnas y que tiene un carácter transformador.

Recuerda seleccion ar el material de trabajo de esta unidad para tu porfolio.

Perfiles para formar

estructuras 7 Observa una biciclet a como la de

la figura, en la cual se han emplea do varios perfiles . Tienes que identificar tantos como sea posible , indicando si son abiertos o cerrado s, huecos o no. Dibuja forma aproximada de su sección transve rsal, tal y como se muestra en el perfil del ejemplo .

Llanta

Cámara

13 Comprueba la ley de la palanca . Para ello, utiliza una goma de borrar y una regla gradua da. Sitúa la goma de borrar en la marca de 10 centímetros que actuará como fulcro, como se ve en la figura.

Coge dos bolsitas o recipientes pequeñ os, en uno pon 25 gramos de arroz y en el otro 75 gramos de lentejas. En realidad , puedes utilizar objetos queños de cualqui peer tipo. Ahora compru eba que cuando pones las lentejas en el extrem o más cercano al fulcro y el arroz en el extrem o más alejado, la regla se mantie ne en equilibrio.

10 cm

U4

17 Observa la leva de la figura.

El palpador B se ve verticalmente muearriba y abajo a medida que gira la leva A. El vástag o del palpador sobresale 2 centímetros del agujer o que le sirve de guía cuando el punto 1 de la leva se encuentra tocand o la ruedecilla del palpad or. ¿Cuánto sobres aldrá el vástag cuando el punto o 3 de la leva se encue ntre tocando la ruedecilla?

B

20 cm y

8

Cubierta

Para formar estruct uras de edificios y otras construcciones, se emplean diversas vigas y perfiles. Busca informa ción de su forma y dibuja cada una en tu cuader no. Busca y explica para qué se usan cada uno de los siguientes tipos: perfil UPN; perfil IPE; viga HEA.

Los mecanismos 9 Identifica el tipo de especie de palanca a la que pertenece cada uno de estos ejemplo

s:

a)

b)

c)

10 ¿Cuál es el mecani smo simple capaz de convertir un movimiento de avance?

44

GENERA TU PROPIA ELECTRICIDAD

Estructuras Estructuras y mecanismos y mecanismos

fíos más Para poner nuestro grano de arena, diseñaremos y construiremos un pequeño generador eólico que sea capaz de producir corriente eléctrica para encender un led, a partir del giro de un molino de viento. Para ello, utilizaremos los conocimientos que iremos adquiriendo a lo largo del trimestre sobre mecanismos de polea y sobre circuitos eléctricos (motores, bombillas, interruptores). Al finalizar, documentaremos todo el proceso mediante las herramientas informáticas que aprenderemos a usar, así que, ¡no olvides apuntar todas las herramientas y materiales que utilices, hacer un presupuesto y tomar fotografías de todo el proceso!

ecimiencto en el entes de

iento de er cómo ón de un

las poleas Diseñamos el generador uir el tren de corriente eas Unidad 5

Conectamos el motor al molino

Construimos el circuito eléctrico

Redactamos la documentación del proyecto

giratorio en un movim iento lineal

11 Explica median te un dibujo cuáles son las fuerzas generadas por fuerza sobre ella.

una cuña cuando se aplica una

12 ¿Dónde habrá que colocar la caja de 5 kg para equilibrar la palanca ? ¿Qué tendríamos que hacer para que la palanca se desequ ilibre hacia la izquierda?

5 kg 30 m

20 m

10 kg

10 m 10 m

ESTRUCTURAS POR DOQUIER ESTRUCTURAS POR DOQUIER

20 m

COMPROMISO COMPROMISO ODS ODS

30 m

Las estructuras se encuentran en todas Las estructuras se encuentran en todas Las estructuras un elemento Si observas y fundamental a tu alrededor, son un son en el deelemento partes. partes.

Si observas clave yclave fundamental a tu alrededor, en el depodrás podrásLas estructuras 108barrios,barrios, de viviendas, comprobar ciudades la existencia e infraestructuras de viviendas, detipo todo comprobar ciudades la existencia e infraestructuras de todo como como detipo desarrollosarrollo centrales de producción elementos de energía, que de puertos, sirven de producción de sustentación carreteras elementos de energía, decentrales que sirven puertos, carreteras sustentación y aero-y aerode puertos, que permiten la comunicación De hecho, y el transporte todo aquello que permiten de persola comunicación objetos.objetos.

De hecho, y el transporte todo aquello de persoque ne-que ne-puertos, nas y mercancías desde cesite hasta prácticamente ser sostenido o soportado cualquier desde y cesite ser hastayprácticamente sostenido o soportado cualquier punto punto ha de ha denas y mercancías del planeta.

La carencia de infraestructuras por de del planeta. medio de estructuras.

La carencia el potencial hacersehacerse de infraestructuras de por medio limita ellimita estructuras. potencial de desarrollo de muchos desarrollo de muchos países. países.

Además, encontrar estructuras Además, puedespuedes encontrar estructuras 1 Trabajando en grupo, que de consultad sirven de medio un listado de protección, en grupo, los(en ODS (en que sirven consultad ro-1 Trabajando un listado medio de protección, de los de ODS roanayaeducacion.es dispones y seleccionad otras que forman tres que dispones deandodeando objetos,objetos, de uno)dey uno) y otras yque seleccionad forman tres que parte parte anayaeducacion.es que un tienen un mayor del interior impacto de las como en el desarrollo cosas,es que tienen como es el caso penséispenséis del interior mayor impacto de las cosas, en el desarrollo el caso de las de las infraestructuras. de tu esqueleto. resto de grupos las razones DebatidDebatid de tu esqueleto. con el con restoelde InclusoIncluso grupos puedespuedes las razones llegar allegar a infraestructuras. los habéis encontrar con estructuras: quelas varias estructuras: por las por losque habéis encontrar elegido.elegido. objetosobjetos con varias una externa, quedesirve de escudo una externa, que sirve escudo protec-protec-2 Destaca 2 Destaca qué aspectos de los objetivos qué aspectos 11 se ven de los objetivos 7, 8, 9, 7, 108,y 9, 11 10 se yven las partes interiores, otra inter- mejorados tor de tor las de partes interiores, y otra y intermejorados con el desarrollo de infraestructuras. con el desarrollo de infraestructuras. que soporta su propio peso. na, quena, soporta su propio peso. Este esEste el es el 3 En relación con la9.1, meta 9.1,es¿cuál 3 En relación es la dificultad con la meta principal ¿cuál la dificultad principal para para de las estructuras de los coches, caso decaso los las estructuras de los coches, los que el acceso a las infraestructuras que el acceso sea asequible a las infraestructuras y equitativo sea asequible y equitativo los aviones y muchos otros metrenes, trenes, los aviones y muchos otros mepara todos? para todos? de locomoción. dios dedios locomoción.

Hacemos el presupuesto

Unidad 6 querevisar puedes metas más importantes RecuerdaRecuerda de los Objetivos que puedes de lasrevisar metaslas más importantes de los Objetivos de enweb nuestra web anayaeducacion.es.

DesarrolloDesarrollo SostenibleSostenible en nuestra anayaeducacion.es.

86

85

3

4

14 Calcula cuál es la fuerza

F que tendrías que aplicar para levantar esta carretilla de la figura, si se ha llenado con arena cuyo peso es de 750 newtons.

a descubrir? ¿Qué¿Qué vas avas descubrir?

1

2

12

esta unidad En estaEn unidad • Estructuras por doquier • Estructuras por doquier 1. Las estructuras 1. Las estructuras 2. Las fuerzas 2. Las fuerzas 3. Los componentes estructurales 3. Los componentes estructurales 1m 4.de Tipos de estructuras 4. Tipos estructuras 30 cm

Observ 5. Perfiles 5. 15 Perfiles a la siguiente figura y describe lo que ves 6.ella.

Los¿Qué mecanismos mecanismo encuen 6. Losen mecanismos tras?

Taller de tecnología.

Estructuras • Taller •de tecnología.

Estructuras ligeras ligeras

En anayaeducacion.es En anayaeducacion.es Para motivarte: Para motivarte: • Vídeos: • Vídeos: Objetivos de Desarrollo Sostenible 7, 8, Objetivos 9, 10 y 11. de Desarrollo Sostenible 7, 8, 9, 10 y 11.

• Documentos: • Documentos: Lecturas temáticas.

Lecturas temáticas.

Orientación académica y laboral: «¿Quieres deacadémica y laboral: «¿Quieres de16Orientación ¿Qué te hace decir eso? dicarte a ingeniería de la edificación?». dicarte Algunos autores ingeniería de la edificación?». autorasa piensan y que el tornillo no es una máquina Para estudiar: Parasimple, estudiar: sino que está basada en otras dos: la rueda • Documentos: y el plano • Documentos: inclinado. Reflexio na sobre esta afirmación y «Fuerza, trata y rpeso».

«Fuerza, deymasa masa peso». explica por qué crees que se dice esto. • Plan Lingüístico: • Plan Lingüístico: expositivos».

«Textos«Textos expositivos».

• Animaciones: • Animaciones: Funcionamiento de diferentes mecanismos: Funcionamiento de diferentes mecanismos: sin fin, engranajes, leva,excéntrirueda excéntritornillo tornillo sin fin, engranajes, leva, rueda ca y biela-manivela. ca y biela-manivela.

• Presentaciones: • Presentaciones: «Tipos de elementos resistentes».

«Tipos de elementos resistentes».

«El mecanismo de la biela-manivela».

«El mecanismo de la biela-manivela».

«Usos de las estructuras».

«Usos de las estructuras».

• Laboratorio • Laboratorio virtual: virtual: «La palanca».

«La palanca».

Para evaluarte: Para evaluarte: • Actividad interactiva: • Actividad interactiva: a prueba!». «¡Ponte«¡Ponte a prueba!».

• Documento: • Documento: «Consejos para elaborar tu porfolio».

«Consejos para elaborar tu porfolio».

Y, además, la documentación Y, además, necesaria toda latoda documentación necesaria para aplicar las del claves del proyecto. para aplicar las claves proyecto.

8

lado, dibuja un plano inclinado 30° sobre la horizontal y vuelve a situar el mismo objeto con el mismo peso; repres enta nuevamente la descomposición del peso con dos flecha s. Observa en ambos casos la longitud de la flecha paralela plano inclinado. al ¿Cuál es mayor ? ¿Por cuál de las dos rampas crees que costará más subir el objeto?

Justifica tu respue sta.

19 Busca inform ación o pregun ta a algunas person para que te ayude as n a hacer una lista de los mecanismos más import antes que tiene un vehículo con motor de combu stión.

20 Diseña un sistem a que se pueda alojar dentro de una caja para hacer girar una muñec a bailarina que asome por la parte superior.

21 En la figura se ha representado un sistema musica de cilindro. Obser l va su mecanismo y describe su funcionamiento a partir del giro de la manivela.

cm

cm

18 Utilizando un transp plano inclinado

ortador de ángulo s, dibuja un

de 60° y sitúa sobre él un objeto SECUENCIA queDE DE SECUENCIA puede APRENDIZAJE serAPRENDIZAJE una caja

rectangular. Repres peso con una enta su flecha y, guiánd ote por el ejemp deDISEÑAMOS la unidad lo ELlaSISTEMA , haz DE POLEAS DISEÑAMOS EL SISTEMA DE POLEAS desco mposi ción dibujando fuerza MULTIPLICADOR que hay que vencer la MULTIPLICADOR paralela al plano.

A su un sistema de multiplicapoleas multiplicaDebéis Debéis diseñardiseñar un sistema de poleas REFL dor y calcular la relación EXION de transmisión dor y calcular la relación de transmisión según según A los tamaños de sus poleas para averiguar Reflex los tamaños la gade sus poleas para averiguar la gaiona de manera individ y comparte en de velocidad que ual conseguiréis. lo que nancia nancia de conseguiréis. hasvelocidad diseñadoque grupo la valora y construido hasta ción sobre anayaeducacion.es. ahora. Descarga la tabla compl eta en LAS POLEAS CONSTRUIMOS LAS POLEAS AspectosCONSTRUIMOS

Totalmente Como a ser necesaria muchaBastante multiplicación Como va a servanecesaria mucha consegu Conseguido ido multiplicación He comprendido conseguido de el habrá que habrá que construir funciona de dos o tres velocidad, construir dos o tres mientovelocidad, de los de poleas multiplica sistemas sistemas de poleas para… unirlos dores. en un sistemas de poleas para unirlos en un tren …tren mulmulMi tren de poleas … funciona tiplicador. tiplicador. bien sin salirse la correa o sin atascarse. … …

2.1 El método más sencillo para construirlas 2.1estructur El método más sencillo para construirlas La … a es estable y aguantará vientos consiste en un cortar de la medida consiste en cortar fuertes. …un círculo círculo de la medida … … deseada deseada y dos y dos un poco más grandes para

Casi conseguido

…

…

…

PON A PRUEBA un poco más grandes para TUS pegarlos a COMP losdel lados del primero.

Los mapegarlos a los lados primero.

Los maETEN CIAS Comprueba cómo que escojáis deberían ser ligeros terialesteriales y que escojáis mejora ser ligeros y n deberían tus compe tencias con las ción que encon fáciles deen cortar. herramientas de trarás fáciles de cortar. anayaeducacion.es. autoevalua2.2 Recuerda bien los centros 2.2 Recuerda marcarmarcar bien los centros de los de los para los poner que habrá círculoscírculos para poner ejeslos y ejes que y habrá que montar unapequeña polea pequeña y una granque montar una polea y una grande en algunos de en algunos ejes. ejes.

CONSTRUIMOS EL MOLINO Y CONECTAMOS CONSTRUIMOS EL MOLINO Y CONECTAMOS LOS SISTEMAS PARA OBTENER UN TREN LOS SISTEMAS PARA OBTENER UN TREN DE POLEAS DE POLEAS 3.1 hay Ahora que conectar salida 3.1 Ahora de un sisquehay conectar la salidalade un sistema de poleas con la entrada del siguientema de poleas con la entrada del siguien-

109

Para transmitir el movimiento te. Parate.transmitir el movimiento puedespuedes usar una cuerda o unaelástica. goma elástica. usar una cuerda o una goma

3.2 Debéis y construir la estructura 3.2 Debéis del diseñardiseñar y construir la estructura del para instalar poder instalar en suelbase el molino molino para poder en su base de poleas. tren detren poleas.

+ orientaciones en anayaeducacion.es + orientaciones en anayaeducacion.es

86 87

87

7

Proyecto digital

Interactivo

Un proyecto digital que cubre todos los contenidos del curso y que se adapta a cualquier plataforma y dispositivo.

Versátil Adaptable a distintos enfoques y necesidades: para quienes complementan el libro en papel y para aulas plenamente digitales.

Contiene diversidad de recursos como vídeos, animaciones, gamificación, actividades de autoevaluación, actividades interactivas autocorregibles…

Es mucho más que una reproducción del libro en papel.

Trazable Podrás visualizar la realización y los resultados de las actividades propuestas.

¿Cómo es Edudynamic?

Inclusivo Competencial

Su entorno facilita la personalización del aprendizaje adaptando las tareas a las necesidades del alumnado.

Elementos multimedia de alto valor pedagógico diseñados para facilitar la adquisición de las competencias digitales.

Intuitivo. Fácil de usar para ti y para tus alumnas y alumnos.

Descargable. Permite trabajar sin cone­ xión a internet y descargarse en más de un dispositivo.

Multidispositivo. Se adapta y visualiza en cualquier tipo de dispositivo (ordenador, tableta, smartphone...) a cualquier tamaño y resolución de pantalla.

Sincronizable. Los cambios que realice

el usuario se sincronizan automáticamente al conectar cualquiera de los dispositivos en los que se trabaje.

Universal. Compatible con todos los sis­

temas operativos, los entornos virtuales de aprendizaje (EVA) y las plataformas edu­ cativas (LMS) más utilizadas en los centros escolares.

6

Los mecanismos

6.2 Mecanismos simples

¿Te suena el nombre de Benz? Bertha Benz financió con su dote la construcción del prototipo Benz Patent Motorwaggen, que fue patentado por Karl Benz en 1886. En agosto de 1888, Bertha condujo el prototipo durante unos 100 km, demostrand o así que el triciclo de Karl Benz era capaz de recorrer distancias largas.

Ese recorrido supuso el viaje más largo realizado hasta entonces en un automóvil, y dado que tuvo que hacer algunos ajustes y reparaciones durante el trayecto, pasó a la historia como la primera automovilista y reparadora de coches.

Ese mismo año se vendió el primer Benz Patent Motorwagg en.

En internet encontrarás más información, como los vídeos «Bertha Benz y el viaje que lo cambió todo» y «Bertha Benz: The first driver».

9:45 AM

100%

El tornil

Toda máquina se compone de mecanismos, y todo mecanismo, por complejo que sea, se basa a su vez en elementos sencillos, llamados mecanismos, o máquinas simples.

La primera reparad ora de coches de la historia

El tornillo giro en u tiene má que se le

El plano inclinado

Se puede cilindro, c

Mover un objeto pesado por el suelo, empujándo lo o tirando de él, es una tarea sencilla, pero se complica cuando el cuerpo se quiere trasladar a una posición más elevada. El plano inclinado facilita esta tarea empleando una superficie que une ambas alturas.

Observa el dibujo inferior izquierda. Sin utilizar el plano inclinado, habría que sostener todo el peso (representado por la flecha azul). En cambio, mediante el plano inclinado, el esfuerzo empleado solo es una parte del peso de la carga. Cuanto menor sea el ángulo del plano, menor será la fuerza necesaria para mover el objeto. Esta ventaja tiene un inconveniente: la distancia que hay que recorrer es mayor.

La cuña

Una cuña es un objeto muy simple con forma de prisma triangular resultado de la unión de dos planos inclinados. Cualquier fuerza que se aplique perpendicularmente a una de sus caras, se transmitirá cia las otras dos, y las fuerzas hatransmitidas a esas dos caras también serán perpendiculares a ellas.

Cuando se golpea con un hacha una madera, se aplica este principio: se transmite una fuerza vertical para separar horizontalm ente el leño.

El conjunto rueda-eje

La rueda tiene una característ ica única en relación con el resto de las máquinas simples: dispone de un centro geométrico del que todos los puntos de su periferia están equidistantes. Recuerda que dicha distancia se denomina radio de la rueda. En el centro se sitúa el eje, una pieza cilíndrica unida a la rueda con la que forma un conjunto solidario; es decir, si la rueda se mueve, el eje se moverá igualmente .

El conjunt

Entre las a conjunto co Según gira interior, se horario, se

Este conjun como los to en los que e herramienta

Mecanis mos simples Plano inclinado

COMPREND

Cuña

Rueda

Fuerza a vencer para lograr el movimiento

25 Diseña u

menos d tudiados

8

iPad

26

Peso de la carga

27

Ángulo A La fuerza a vencer es menor

102

que el peso.

La hoja de un hacha tiene

forma de cuña.

El giro del eje es solidario

En ¿cómo te egipcios rámides?

Usos ción direc

28 Cuenta, e con el eje de la rueda.

rar un tor abran un

¿Y para el alumnado? ¿Qué te ofrece?

Recursos

100%

Edudynamic presenta un formato especialmente di­ señado para el entorno di­ gital educativo, que utiliza todo el potencial tecnoló­ gico y es compatible con cualquier dispositivo. Se han realizado ediciones es­ pecíficas de todos los con­ tenidos teóricos y prácticos del libro de texto para obte­ ner una versión interactiva y dinámica que incluye todo el contenido curricular del nivel, junto con una gran diversidad de recursos mul­ timedia, vídeos, gamifica­ ción…

Metodologías activas (técnicas y estrategias) y recursos para: 9:45 AM

• Ejercitar: actividades interactivas.

• Estudiar: resúmenes interactivos, esquemas...

• Aprender: tutoriales, vídeos...

un

100%

iPad

• Evaluar: autoevaluación, porfolio…

It

2 4

Circuitos eléctricos y electrónicos Fuente de energía

9:45 AM

Inclusión y atención a la diversidad

Circuitos eléctricos y electrónicos

UNIDAD

• Lo esencial.

Componentes eléctricos y simbología

Elementos de mando

Receptores de energía

Elementos de protección

Pila

Interruptor

Luz

Fusible

Batería

Pulsador

Calor

Interruptor automático

Generador

Conmutador

Sonido

Interruptor diferencial

Movimiento

Enchufe

Continua

Corrientes eléctricas

La ley de Ohm

Alterna

Circuitos en serie, en paralelo y mixtos

Condensador

Resistencias eléctricas

Control de señales de diferente magnitud

Relé electromagnético

iPad

Control de señales de diferente naturaleza

Medida de magnitudes eléctricas

Amperímetro, voltímetro y óhmetro

Alternador Máquinas eléctricas

Rotor Corriente continua

Tipos

Calorífico

Energía y potencia eléctrica

Estaror

Partes

Motores

Efectos de la corriente eléctrica

Multímetro digital

Dinamo

Generadores

100%

•A tención a la diversidad: Fichas de refuerzo, ampliación y multinivel.

Conductores

Luminoso

Químico

Evaluación

Corriente alterna

Magnético

Fisiológico 1 Utiliza las líneas de puntos para

Evaluación competencial

crear tres frases sobre circuitos

Receptores

eléctricos y electrónicos.

Nombre y apellidos: ............................................................................................................................................................................................................................. electrónicos.

El diodo led

Led RGB Diodo led Curso: ............................................................................................................................................................................................

BANK LANGUAGE LANGUAGE BANK LANGUAGE BANK GE BANK BANK Excursión NKmuseoBANK LANGUA LANGUAGE NGUAGE BAal NG LA UAGE Los museosLA organizan gran variedad de exposiciones y activi-

• Evaluación por unidades.

Fecha: ...........................................

17

• Evaluación competencial.

• I nstrumentos de evaluación, autoevaluación y coevaluación.

9:45 AM

dades para dar a conocer su contenido a diferente público objetivo: niños y niñas, jóvenes, turistas, público en general, especialistas en alguna materia, etc.

• Instrumentos para evaluar la práctica docente.

1. Utiliza diferentes servicios de Internet para buscar una exposición cultural que te interese y completa la siguiente ficha:

Nombre de la exposición: Museo: Ubicación:

iPad

Descripción del contenido:

2. Utiliza Google Maps para comparar el tiempo que tardarías en llegar al museo utilizando dos medios de transporte diferentes. ¿Cuál es más rápido?

Medio de transporte 1: …………………………………….………………….

Tiempo: ………………………………….

Medio de transporte 2: …………………………………….………………….

Tiempo: ………………………………….

U 4 100%

llo

o es el elemento más simple para convertir un movimiento de un movimiento lineal de avance y retroceso. Este mecanismo ás de dos mil años de antigüedad y consiste en un cilindro al e ha realizado un roscado. e decir que es un plano inclinado enrollado alrededor de un como puedes observar en la figura.

Tornillo

Avance Giro

Plano inclinado

9:45 AM

Cilindro

iPad

Un tornillo de banco emplea el mecanismo tornillo-tuerca.

DE, PIENSA, INVESTIGA...

un pequeño mecanismo que contenga al dos de los mecanismos simples recién ess.

29 Comprueba empíricamente el principio del plano inclinado. Pide a tu profesor o profesora un dinamómetro y pesa un objeto. Anota el resultado.

relación con la invención de la rueda, e imaginas que transportaban los antiguos los enormes bloques de piedra de las pi? Expón tu propia teoría en clase.

Sitúa el conjunto dinamómetro -objeto sobre una tabla de madera que mantendrás inclinada con cierto ángulo. Anota y compara los resultados que marca el dinamómetro y repite el experimento variando el ángulo. Escribe las conclusiones que obtengas.

s diferentes. ¿Conoces alguna otra aplicacta del uso de la cuña?

en el taller, las vueltas que hace falta girnillo de banco para que las mordazas se centímetro.

30

4

Estructuras y mecanismos

4. ¿Crees que la utilización de los servicios de Internet por parte de los museos puede fomentar sus visitas? Justifica tu respuesta.

Lluvia de ideas. Piensa cómo podrías construir un medidor de la fuerza del viento basado en un tornillo, aplicando lo que acabas d

Recursos digitales Inclusión y atención a la diversidad Evaluación

COMPETENCIAS ESPECÍFICAS DEL ÁREA 1. Buscar y seleccionar la información adecuada proveniente de diversas fuentes, de manera crítica y segura, aplicando procesos de investigación, métodos de análisis de productos y experimentando con herramientas de simulación, para definir problemas tecnológicos e iniciar procesos de creación de soluciones a partir de la información obtenida.

2. Abordar problemas tecnológicos con autonomía y actitud creativa, aplicando conocimientos interdisciplinares y trabajando de forma ordenada y cooperativa, para diseñar, planificar y desarrollar soluciones a un problema o necesidad de forma eficaz, innovadora y sostenible.

to tornillo-tuerca

aplicaciones del tornillo, la más común es la de formar un on una tuerca, que posee la misma rosca interior. el tornillo en sentido horario en una tuerca o en un roscado produce un movimiento de avance.

Si gira en sentido antiproducirá un retroceso.

nto es muy usado en dispositivos para la sujeción de piezas, ornillos de banco, o en máquinas, como tornos y fresadoras, el tornillo se denomina «husillo» y controla el avance de la a de corte con gran precisión.

© Grupo Anaya, S. A. Material imprimible autorizado.

3. Elabora una tabla con los gastos que supondría esta excursión: entrada a la exposición, transporte, hospedaje, comida, etc. ¿Cuánto sería el total?

3. Aplicar de forma apropiada distintas técnicas y conocimientos interdisciplinares utilizando operadores, sistemas tecnológicos y herramientas, teniendo en cuenta la planificación y el diseño previo para construir o fabricar soluciones tecnológicas y sostenibles que den respuesta a necesidades en diferentes contextos.

4. Describir, representar e intercambiar ideas o soluciones a problemas tecnológicos, utilizando medios de representación, simbología y vocabulario adecuados, así como los instrumentos y recursos disponibles y valorando la utilidad de las herramientas digitales para comunicar y difundir información y propuestas.

7. Hacer un uso responsable y ético de la tecnología, mostrando interés por un desarrollo sostenible, identificando sus repercusiones y valorando la contribución de las tecnologías

SABERES BÁSICOS A. Proceso de resolución de problemas 1/1 • Estrategias, técnicas y marcos de resolución de problemas en diferentes contextos y sus fases.

• Estrategias de búsqueda crítica de información para la investigación y la definición de problemas planteados.

• El análisis de productos y de sistemas tecnológicos para la construcción de conocimiento desde distintos enfoques y ámbitos.

• Estructuras para la construcción de modelos.

• Sistemas mecánicos básicos.

Montajes físicos y/o uso de simuladores.

• Materiales tecnológicos y su impacto ambiental.

• Herramientas y técnicas de manipulación y mecanizado de materiales para la construcción de objetos y prototipos.

• Emprendimiento, resiliencia, perseverancia y creatividad para abordar problemas desde una perspectiva interdisciplinar.

B. Comunicación y difusión de ideas • Vocabulario técnico apropiado.

Habilidades básicas de comunicación interpersonal.

Pautas de conducta propias del entorno virtual «etiqueta digital».

• Técnicas de representación gráfica. Acotación y escalas.

• Herramientas digitales para la elaboración, publicación y difusión de documentación técnica e información multimedia relativa a proyectos.

E. Tecnología sostenible • Desarrollo tecnológico: creatividad, innovación e impacto social y ambiental. Ética

¿QUÉ VAMOS A APRENDER? Página inicial

RECURSOS EN EL PROYECTO DIGITAL

Las estructuras

Las fuerzas • Qué son las fuerzas • Cómo se miden las fuerzas • Las cargas y el equilibrio de un objeto • El centro de gravedad • Tipos de fuerzas y cargas • Los esfuerzos que originan las fuerzas Los componentes estructurales

CLAVES PEDAGÓGICAS EN EL LIBRO DEL ALUMNADO

Lecturas temáticas. Estructuras y mecanismos.

Objetivos: 7, 8, 9, 10 y 11.

Presentación: «Tipos de estructuras».

Técnicas: «Intuyo y deduzco» y «El espejo».

• Estructuras por doquier

• El diseño de una estructura • Copiando a la naturaleza • Imitando las construcciones naturales

Programación, propuesta didáctica y documentación del proyecto

• Las claves de Operación Mundo.

Búsqueda de información.

Cultura emprendedora. Dimensión social: comunicación.

Técnica: «Rompecabezas».

• Propuesta didáctica.

Simulación: «Fuerzas y movimiento».

Documento: «Diferencia entre masa y peso».

Presentación: «Tipos de esfuerzos».

Actividad interactiva: «Tipos de esfuerzos».

Técnicas: «Piensa y comparte en pareja» y «¿Qué te hace decir eso?».

Organizador gráfico: Mapa conceptual de paisaje.

• Programaciones en Word y PDF. Presentación: «Tipos de elementos resistentes».

• Elementos estructurales • Los fallos estructurales Tipos de estructuras • • • • • •

Estructuras Estructuras Estructuras Estructuras Estructuras Estructuras

masivas entramadas laminadas colgantes y atirantadas trianguladas abovedadas

Documento: «¿Quieres dedicarte a la ingeniería de la edificación?».

Presentaciones: «Tipos de estructuras» y «Usos de las estructuras».

Actividad interactiva: «Tipos de estructuras».

Búsqueda de información.

Perfiles • Definición y tipos de perfiles • Cerchas Los mecanismos • Para qué sirven los mecanismos.

• Mecanismos simples.

• Mecanismos rotatorios • Mecanismos transformadores de movimiento

Presentaciones: «Tipos de movimientos», «Tipos de palancas» y «El mecanismo biela-manivela».

Actividad interactiva: «Tipos de movimientos».

Simulación: «La palanca».

Vídeos. Funcionamiento de mecanismos: «Tornillo sin fin», «Engranajes», «Leva», «Rueda excéntrica» y «Bielamanivela».

Plan Lingüístico. Destreza: hablar (texto expositivo).

Técnica: «Lluvia de ideas».

Llaves: «Usos diferentes» y «¿Qué pasaría si...?».

9

Recursos

Recursos relacionados con las claves del proyecto Con la información que el alumnado necesita manejar para poner en práctica las claves y metodologías activas de Operación Mundo.

• Vídeos ODS. •E xplicaciones de las técnicas de pensamiento y de aprendizaje cooperativo.

• Infografías del Plan Lingüístico y del Plan TIC-TAC. •P ropuestas de orientación académica y profesional y para trabajar la clave emocional.

100%

Recursos digitales ordenados tanto por unidades como por sus propósitos educativos más destacables

9:45 AM

Para aprender • Vídeos.

• Presentaciones.

• Tutoriales.

iPad

•G ame Room (recursos para aprender jugando).

10

100%

Para estudiar 9:45 AM

• Resúmenes.

• Esquemas.

100%

iPad

• Contenidos complementarios.

9:45 AM

Para ejercitar • Actividades.

100%

iPad

• Simulaciones.

9:45 AM

Para evaluar •A ctividades y pruebas interactivas con trazabilidad, que facilitan el se­ guimiento del progreso del alumna­ do por parte del profesorado.

iPad

•Y apps recomendadas, que comple­ mentan el Plan TIC-TAC propuesto en el proyecto.

11

Inclusión y atención a la diversidad

Lo esencial Recoge los aprendizajes esenciales que permitirán adqui­ rir el perfil de salida previsto, ayudando al profesorado a adaptar el ritmo y la profundidad, haciendo uso de las metodologías activas más adecuadas en cada caso.

Lo esencial visual, fichas que sintetizan los aprendizajes esenciales utilizando esquemas y dibujos.

iPad

9:45 AM

6

100%

Condensador Símbolo

También llamado capacitor, es un componente eléctrico que almacena carga por efecto de la capacidad eléctrica.

+

Su capacidad determina la cantidad de carga eléctrica por unidad de voltaje, lo que se puede representar mediante esta fórmula:

Polarizado

No polarizado

Comprende, piensa, investiga...

Q=C•V

8 Explica con tus propias pala-

Q: valor de la carga en culombios (C); C: capacidad en faradios (F); V: voltaje en voltios (V). Hay dos tipos: polarizados y no polarizados (los primeros suelen tener más capacidad pero menos vida útil que los segundos).

7

bras qué es un condensador.

iPad

Relé electromagnético

9:45 AM 100% Conmutación para los circuitos de potencia

Un relé es un dispositivo que se emplea en los circuitos eléctricos como un elemento conmutador de la señal.

Generadores eléctricos

Consta de dos partes aisladas y diferenciadas: • Circuito de control: consta de dos terminales conectados a un electroimán (elemento que actúa como imán).

Bobina del circuito de control

• Circuito de potencia: tiene tres láminas metálicas que actúan como los bornes de un interruptor, donde una es un elemento que contacta con otra lámina externa, según esté en situación de reposo o no.

Bobina

En instalaciones que utilizan circuitos con consumos de tensión y corriente muy bajas, para controlar determinados sistemas que funcionan con tensiones y corrientes elevadas, el relé actúa como elemento controlador intermedio para activar o desconectar todo lo que se encuentre en el circuito de potencia. La figura se corresponde con el esquema de arranque de un coche.

Inductor

R1

–

Corriente alterna R1

Interruptor manual de control

Campo magnético Induce electricidad

Provoca movimiento

Estator

Imán Escobillas Motor eléctrico

Tranfsiere movimiento

De corriente continua

Lámparas

Tipos

De corriente alterna

9 ¿Conoces «la guerra de las corrientes»? Busca en Internet

Bobina Colector

Rotor

Motores

Comprende, piensa, investiga... y escribe un resumen sobre ella.

Inductor Inducido

Partes

230 Vca

–

El relé es muy adecuado para controlar señales eléctricas de diferente naturaleza (continua y alterna), que se emplean para diversos fines.

En la figura, se ve cómo un relé activa un circuito de corriente alterna.

Dinamo

Eje motriz

Interruptor manual de control

+4V

Control de señales de diferente naturaleza

Alternador

Inducido + 12 V

–

Corriente continua

Recogen la electricidad

Alternador

+4V

Campo magnético

Genera electricidad

Colectores

M

Control de señales de diferente magnitud

Imanes permanentes

Dinamo

Terminal común

Máquinas eléctricas

Estator

Rotor

Efectos de la corriente eléctrica Tipos Calorífico Luminoso Químico Magnético Fisiológico

22

Funcionamiento Circulación de corriente 8 choque de electrones 8 calor (efecto Joule) Efecto calorífico 8 emisión de luz por incandescencia. Otro efecto 8 emisión de fotones Circulación de corriente por (leds) un material 8 reacciones químicas 8 electrólisis Paso de corriente 8 campos magnéticos Paso de corriente 8 altera el funcionamiento del organism o (tratamientos y rehabilitación)

Receptores electrónicos.

El diodo led Diodo led

• Si el voltaje en ánodo es mayor que en cátodo 8 circula corriente.

• Si circula corriente 8 los electrones emiten energía (fotones) 8 se ilumina.

Cápsula transparente

Led RGB

• Muy versátil 8

Poste

Yunque

puede emitir toda la gama de colores.

Ánodo +

Cátodo –

9

Fondo de fichas para trabajar la diversidad y la inclusión • Encontrar materiales de apoyo.

• Prestar una atención individualizada.

•A daptar los contenidos a los diferentes ritmos de apren­ dizaje.

• Seleccionar y aplicar diversas estrategias metodológicas.

Cuenta con tres tipos de fichas: - fichas para adaptar el currículo, - fichas de ejercitación, - fichas de profundización.

12

Fichas para adaptar el currículo (AC)

Fichas de ejercitación (E)

Para dar respuesta al alumnado con necesidades es­ pecíficas de apoyo educativo (ACNEAE) con los si­ guientes perfiles:

Su objetivo es poner en práctica los aprendizajes de­ sarrollados durante el estudio de la unidad. Están diri­ gidas a aquellos y aquellas estudiantes que necesiten ejercitar y reforzar los contenidos, pero que no tengan necesidades específicas de apoyo educativo.

•A lumnado con dificultades específicas de aprendizaje.

• Alumnado de incorporación tardía al sistema educativo.

• Trastorno del déficit de atención e hiperactividad.

• Trastorno del espectro autista.

Fases del proyecto técnico

•A lumnado con condiciones personales especiales o historia escolar.

Nombre y apellidos: .............................................................................................................................................................................................................................

Curso: ............................................................................................................................................................................................

Fecha: ...........................................

Lee el apartado sobre el método de proyectos y realiza la siguiente actividad para profundizar en el análisis de objetos.

Para su elaboración se han realizado adaptaciones me­ todológicas que hacen accesibles los elementos pres­ criptivos del currículo sin renunciar a ningún contenido, evitando así una adaptación curricular significativa.

1. Escoge algún juguete u objeto compuesto por varias piezas, que no sea demasiado complejo, y realiza su análisis contestando a las siguientes preguntas: a. ¿De qué materiales está hecho?

•E xplicaciones teóricas que motivan a comenzar la tarea, con recursos visuales que favorecen el apren­ dizaje de las personas con mayor memoria visual.

b. ¿Por qué crees que se han elegido esos materiales?

c. ¿De cuántas piezas se compone?

• Se emplean enunciados cortos.

d. ¿Cómo están unidas o ensambladas esas piezas?

• Se resaltan los verbos de acción en los enunciados. e. En una hoja aparte, haz un dibujo y explica la función de sus piezas más importantes.

•S e resaltan algunas palabras que puedan ayudar a mejorar la comprensión de la pregunta (pueden ser conceptos o palabras clave).

f. ¿Crees que se ha fabricado a mano, con máquinas, o combinando ambos? ¿Por qué lo crees así?

• Se utiliza un vocabulario sencillo.

•S e estructuran los espacios para dar claridad a lo expuesto.

iPad

9:45 AM

100%

Repercusiones y consecuencias de la actividad técnica Nombre y apellidos: .............................................................................................................................................................................................................................

Curso: ............................................................................................................................................................................................

Fecha: ...........................................

Desde el punto de vista tecnológico, la actividad técnica e industrial ha de fomentar el concepto de las «3 R»: reducir, reutilizar y reciclar.

• Reciclar consiste en tratar los objetos para separar sus materias primas. De esta manera podemos volver a usar dicha materia prima para fabricar otros objetos.

© Grupo Anaya, S. A. Material imprimible autorizado.

g. ¿Para qué se utiliza habitualmente ese objeto? ¿Qué otros usos crees que puede tener?

h. ¿Cómo funciona?

Fichas de profundización (P)

i. ¿Cómo se pone en marcha?

En estas fichas se desarrollan actividades y metodo­ logías que permiten que el alumnado aplique y pro­ fundice en la adquisición de las competencias básicas.

Están dirigidas tanto al alumnado que ha alcanzado el aprendizaje de los contenidos y, a criterio del profe­ sorado, pueda ampliar o profundizar en ellos como a aquellos alumnos y alumnas con necesidades específi­ cas de apoyo educativo con altas capacidades. j. ¿Qué tipo de energía utiliza para funcionar?

• Reducir consiste en gastar menos recursos y adquirir menos productos, minimizando así el gasto energético de producción y transporte junto a la contaminación que generan.

• Reutilizar consiste en volver a dar vida a objetos que ya tienes sin alterar su composición.

1. Después de leer atentamente el principio de las 3 R, ordénalas según su importancia para ser un consumidor ecológico. Justifica tu respuesta.

iPad

9:45 AM

100%

Materiales y materias primas 1.°

Nombre y apellidos: .............................................................................................................................................................................................................................

Curso: ............................................................................................................................................................................................

2.°

Fecha: ...........................................

Los nuevos materiales y sus propiedades La introducción de nuevos materiales en algunos deportes ayudó a batir récords, cambió la forma de practicar dicho deporte y, lo más importante, mejoró la seguridad de los deportistas.

2. Cada día en el mundo se generan toneladas de basura que contaminan el planeta. Piensa y escribe medidas sencillas y eficaces que se pueden poner en práctica en tu vida diaria para contribuir al cuidado del medio ambiente. a. Escribe tres ejemplos de reutilización:

Busca información en Internet sobre los siguientes temas relacionados con diferentes deportes y la utilización de nuevos materiales. a. La prohibición por parte de la Federación Internacional de Natación (FINA) del uso de los trajes confeccionados con poliuretano. b. Balón Jabulani, oficial en la Copa Mundial de la FIFA en Sudáfrica. c. Materiales en las raquetas de tenis. d. Accidentes que cambiaron los materiales en esgrima. e. Materiales de las medallas olímpicas. © Grupo Anaya, S. A. Material imprimible autorizado.

© Grupo Anaya, S. A. Material imprimible autorizado.

3.°

13

Evaluación

Pruebas de evaluación prediseñadas Para cada unidad: • Una evaluación de saberes.

• Una evaluación de competencias.

Para cada trimestre: • I nstrumentos de evaluación y de autoevaluación del porfolio del Desafío.

• Una prueba competencial para evaluar el progreso en la adquisición del perfil de salida.

iPad

9:45 AM

100%

Evaluación: Hardware y sistemas operativos Nombre y apellidos: .............................................................................................................................................................................................................................

Curso: ............................................................................................................................................................................................

1.

Fecha: ...........................................

Completa el siguiente texto con las palabras adecuadas: Un ordenador está formado por dos partes bien diferenciadas: el ……….......................………………, que está constituido por los elementos ……….......................……………… del ordenador, y el ……….......................………………, que se compone de programas: instrucciones y algoritmos.

John von Neumann estableció los elementos necesarios para constituir un ordenador y cómo debían organizarse: una ……….......................………………, una ……….......................……………… para asistir en los cálculos y una serie de elementos de interconexión, o ……….......................………………, con los dispositivos externos, o ……….......................………………

Los periféricos se clasifican en periféricos de ……….......................………………, que envían datos al ordenador; periféricos de ……….......................………………, que reciben datos del ordenador, y los periféricos de ……….......................………………, que envían y reciben información.

2. Relaciona cada definición con su componente y completa la tabla inferior.

Componente

Definición

A. Se encarga de realizar los cálculos mateiPad máticos que cada programa requiera.

1. La unidad central de proceso, o CPU. 2. Memoria RAM.

principal,

o

B. Se encarga de coordinar la ejecución de los programas.

memoria

© Grupo Anaya, S. A. Material imprimible autorizado.

4. Unidad aritmético-lógica.

5. Periféricos.

Curso: ............................................................................................................................................................................................

Tabletas y dispositivos móviles

E. Medios de acceso a los periféricos.

El origen de las tabletas se remonta a las películas de ciencia ficción de los años sesenta, en las que aparecen dispositivos similares a las tabletas actuales. Sin embargo, fue a principios del siglo xxi cuando estuvo disponible la tecnología necesaria para desarrollar estos dispositivos.

Componente

La primera tableta que tuvo buena acogida entre el público general fue el iPad, en el año 2010.

G . Está integrada en el interior de un chip conocido como «microprocesador». Es el elemento central de toda máquina programable.

7. Memoria secundaria.

1

2

3

4

Fecha: ...........................................

D. Envían y reciben informacion del ordenador.

F. Se emplea para ejecutar los programas.

Pierde su contenido al apagar el ordenador.

6. Unidad de control.

100%

Nombre y apellidos: .............................................................................................................................................................................................................................

C. Se compone de todos aquellos dispositivos que empleamos para guardar datos e información y es donde se almacenan los datos de forma permanente.

3. Puertos de comunicaciones.

9:45 AM Evaluación competencial

5

6

1. La pantalla táctil de una tableta se considera un dispositivo de entrada y salida de datos. ¿Por qué? Utiliza algún ejemplo en tu respuesta.

7

Definición

2. Completa la explicación sobre el funcionamiento de una pantalla táctil capacitiva.

1/3

Una pantalla táctil capacitiva está formada por varias ................................... y en la parte central cuenta con una serie de ................................... entre cuyas placas se forma un campo ....................................

Cuando posamos los dedos sobre la ................................... de la pantalla, se produce una ............................................... del campo que es detectada, convertida en ................................... por el software y tratada por las aplicaciones para convertir nuestros gestos en ................................... concretas.

3. La capacidad de una tableta se puede ampliar utilizando una tarjeta de memoria.

Ordena de menor a mayor las siguientes capacidades: 64 GB, 1 TB, 512 MB. a. 64 GB < 1 TB < 512 MB

© Grupo Anaya, S. A. Material imprimible autorizado.

b. 64 GB < 512 MB < 1 TB c. 512 MB < 64 GB < 1 TB 4. Las tabletas contienen muchos materiales tóxicos y contaminantes. Expón algunas medidas que se puedan llevar a cabo en relación con la meta 12.5 de los Objetivos de Desarrollo Sostenible: «De aquí a 2030, reducir considerablemente la generación de desechos mediante actividades de prevención, reducción, reciclado y reutilización».

1/1

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100%

Y además...

•U na guía para trabajar con el porfolio. Con unas indicaciones básicas que ayudarán al alumnado a preparar y utilizar su porfolio del curso.

Excelente (9-10)

Bueno (7-8)

Adecuado (5-6)

Mejorable (1-4)

La netiqueta está presente en el aula o en la mesa del alumnado, pero empieza a no ser imprescindible para usar de manera responsable los diferentes recursos TIC aplicando las normas básicas de conducta digital, evitando cualquier tipo de acoso digital.

Aun necesitando recordar la netiqueta, empieza a tener autonomía en el uso responsable de los diferentes recursos TIC aplicando las normas básicas de conducta digital, evitando cualquier tipo de acoso digital.

Necesita una netiqueta para aprender el uso responsable de los diferentes recursos TIC aplicando las normas básicas de conducta digital, evitando cualquier tipo de acoso digital.

Usa aplicaciones, guarda de manera autónoma archivos y contenidos, y los comparte en diferentes soportes, tomando medidas básicas para proteger los dispositivos que usa.

Es necesario recordarle alguna instrucción para usar alguna aplicación, guardar, compartir archivos y contenidos o proteger los dispositivos que usa.

Precisa la ayuda de alguna persona Colabora con otra persona de para usar alguna aplicación, guardar, la clase para aprender a usar compartir archivos y contenidos o alguna aplicación, dar los proteger los dispositivos que usa. primeros pasos para guardar, compartir archivos y contenidos o proteger los dispositivos que usa.

Crea su propio entorno

Es necesario recordarle alguna instrucción para crear su propio entorno personal de aprendizaje, elaborar sencillas producciones o citar fuentes.

Precisa la ayuda de alguna persona para crear su propio entorno personal de aprendizaje, elaborar sencillas producciones y citar fuentes.

Colabora con otra persona de la clase para aprender a dar los primeros pasos para crear su propio entorno personal de aprendizaje, elaborar sencillas producciones y citar fuentes.

Obtiene y contrasta información adecuada a la actividad, investigación o reto que se le plantea, a partir de diferentes fuentes dadas.

Con ayuda, obtiene alguna información contrastada, adecuada a la actividad, investigación o reto que se le plantea.

Con ayuda, accede a la información más básica y necesaria para realizar la actividad, investigación o reto que se le plantea.

Demuestra tener interiorizado el uso responsable de los diferentes recursos TIC Ciudadanía digital aplicando las normas básicas de conducta digital, evitando y seguridad cualquier tipo de acoso digital. en la Red

Práctica tecnológica

9:45 AM

•U n fondo de instrumentos de evaluación, autoe­ valuación y coevaluación. Con una amplia base de rúbricas, dianas y otros instrumentos diseña­ dos por especialistas con el fin de proporcionar al profesorado un conjunto de herramientas con las que llevar a cabo la evaluación, la autoevalua­ ción y la coevaluación.

RÚBRICA PARA EVALUAR EL USO DE LAS TIC Y LAS TAC

Uso personal de aprendizaje, de las tecnologías elaborando sencillas producciones y citando del aprendizaje y el conocimiento fuentes, destacando su

creatividad y motivación.

Obtiene información contrastada de diferentes Uso fuentes en la web y de de la información manera autónoma, conociendo que no toda la información es confiable.

•U n área de documentación. Con orientaciones sobre el diseño de rúbricas y una recopilación de pruebas de evaluación externa.

Ponderación

Puntuación

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%

%

%

PUNTUACIÓN FINAL

iPad

© Grupo Anaya, S.A. Material imprimible

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Programación, propuesta didáctica y documentación del proyecto

Las claves de Operación Mundo • I ncluye una amplia documentación sobre las metodolo­ gías activas desarrolladas en el proyecto.

Propuesta didáctica • Recopila la versión en pdf de las propuestas didácticas.

Programaciones.

Con la versión en word y en pdf de: • La programación didáctica.

• La programación por unidades.

• Los registros de evaluación.

iPad

9:45 AM

100%

OPERACIÓN MUNDO

¿QUÉ ES OPERACIÓN MUNDO? Operación mundo es un proyecto configurado para contribuir a dar respuesta a una de las cuestiones que con más frecuencia se suscitan en las aulas: ¿para qué sirve lo que aprendo? A través de situaciones de aprendizaje y de propuestas de actividades competenciales, pretende favorecer un aprendizaje para la vida y los retos de sostenibilidad, inclusión y digitalización que plantea al alumnado la sociedad del siglo XXI. En pocas palabras, Operación mundo puede definirse como un proyecto competencial, comprometido, interdisciplinar, que potencia las metodologías activas y la competencia digital.

Competencial Operación mundo plantea la adquisición paulatina e integradora de las competencias.

Su desarrollo favorece en el alumnado la capacidad de aprender a desenvolverse en las situaciones de su realidad cotidiana.

Para ello, el proyecto incorpora: • Actividades competenciales que se centran en el saber hacer y en el desarrollo de destrezas. Fomentan la aplicación de los aprendizajes en diferentes contextos, promueven el análisis, la justificación, la predicción, la experimentación, la argumentación, la interpretación o la revisión. Son actividades que preparan al alumnado para el día a día en su toma de decisiones.

• Situaciones de aprendizaje. Son contextos, enmarcados en la vida real y en un Objetivo de Desarrollo Sostenible, que plantean una situación problema. Con ellos se invita al alumnado a llevar a cabo una reflexión transformadora para la que será necesario poner en acción los saberes básicos adquiridos a lo largo de varias unidades.

• La evaluación competencial. Para medir el grado de adquisición del perfil de salida y reflexionar sobre el propio proceso de aprendizaje. Se dispondrá de diversas pruebas escritas y digitales para evaluar lo que se ha aprendido, su aplicación y su generalización a otras situaciones; y de un porfolio y una batería de instrumentos de evaluación para que el alumnado autoevalúe su propio proceso de aprendizaje (qué dificultades ha encontrado, que le ha satisfecho más, cómo se ha organizado, cómo ha trabajado en equipo…; en definitiva: cómo ha aprendido).

Comprometido

iPad

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Para ello, el proyecto incorpora: • Objetivos de Desarrollo Sostenible. Las situaciones de aprendizaje y otras actividades propuestas enmarcadas en un ODS, tienen como finalidad que el alumnado tome conciencia y lleve a cabo una reflexión que provoque una transformación de hábitos, actitudes y comportamientos que repercutan positivamente en algunas metas establecidas den los Objetivos de Desarrollo Sostenible.

O peración mundo

9:45 AM

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CL AVES

• Orientación académica y profesional. Para despertar o detectar vocaciones y ayudar al alumnado a decidir un itinerario formativo y profesional, acorde a sus habilidades e intereses personales, que les capacite para afrontar los retos de sostenibilidad, inclusión y digitalización de la sociedad del siglo xxi.

6

LAS

© Grupo Anaya, S. A. Material imprimible autorizado.

El alumnado juega un papel activo en el proyecto que va más allá del ámbito académico.

Se implicará en propuestas que contribuyan a transformar su entorno familiar, social, cultural y natural en beneficio de un mundo más comprometido y sostenible en todos los ámbitos.

PRO YEC TO DEL

De la LOMLOE a Operación Mundo

Perfil de salida de ESO El perfil de salida del alumnado al término de la enseñanza básica identifica y define, en conexión con los retos del siglo xxi, las com­ petencias clave que el alumnado debe haber desarrollado al finalizar la educación básica, e introduce orientaciones sobre el nivel de des­ empeño esperado al término de su itinerario formativo.

Se quiere garantizar que todo alumno o alumna que supere con éxi­ to la enseñanza básica y, por tanto, alcance el perfil de salida sepa movilizar los aprendizajes adquiridos para responder a los principa­ les desafíos a los que deberá hacer frente a lo largo de su vida: - D esarrollar una actitud responsable a partir de la toma de con­ ciencia de la degradación del medioambiente basada en el cono­ cimiento de las causas que la provocan, agravan o mejoran, desde una visión sistémica, tanto local como global.

- I dentificar los diferentes aspectos relacionados con el consumo responsable, valorando sus repercusiones sobre el bien individual y el común, juzgando críticamente las necesidades y los excesos y ejerciendo un control social frente a la vulneración de sus dere­ chos como consumidor.

- D esarrollar hábitos de vida saludable a partir de la comprensión del funcionamiento del organismo y la reflexión crítica sobre los factores internos y externos que inciden en ella, asumiendo la res­ ponsabilidad personal en la promoción de la salud pública.

- E jercitar la sensibilidad para detectar situaciones de inequidad y exclusión desde la comprensión de sus causas complejas, para de­ sarrollar sentimientos de empatía y compasión.

- E ntender los conflictos como elementos connaturales a la vida en sociedad que deben resolverse de manera pacífica.

- A nalizar de manera crítica y aprovechar las oportunidades de todo tipo que ofrece la sociedad actual, en particular las de la cultura digital, evaluando sus beneficios y riesgos y haciendo un uso ético y responsable que contribuya a la mejora de la calidad de vida personal y colectiva.

- A ceptar la incertidumbre como una oportunidad para articular respuestas más creativas, aprendiendo a manejar la ansiedad que puede llevar aparejada.

- C ooperar y convivir en sociedades abiertas y cambiantes, valo­ rando la diversidad personal y cultural como fuente de riqueza e interesándose por otras lenguas y culturas.

- S entirse parte de un proyecto colectivo, tanto en el ámbito local como en el global, desarrollando empatía y generosidad.

- D esarrollar las habilidades que le permitan seguir aprendiendo a lo largo de la vida, desde la confianza en el conocimiento como motor del desarrollo y la valoración crítica de los riesgos y los be­ neficios de este último.

Las competencias clave que se deben adquirir son las siguientes: a) competencia en comunicación lingüística b) competencia plurilingüe c) competencia matemática y competencia en ciencia, tecnología e ingeniería (STEM) d) competencia digital e) competencia personal, social y de aprender a aprender f) competencia ciudadana g) competencia emprendedora h) competencia en conciencia y expresión culturales En cuanto a la dimensión aplicada de las competencias clave, se ha definido para cada una de ellas un conjunto de descriptores operativos. Estos descriptores operativos de las competencias clave cons­ tituyen el marco referencial a partir del cual se concretan las compe­ tencias específicas de cada área, ámbito o materia. Esta vinculación entre descriptores operativos y competencias específicas propicia que de la evaluación de estas últimas pueda colegirse el grado de adquisición de las competencias clave definidas en el perfil de salida y, por tanto, la consecución de las competencias y los objetivos pre­ vistos para la etapa. Estos descriptores operativos son los siguientes:

18

Competencia en comunicación lingüística (CCL) CCL1. Se expresa de forma oral, escrita o signada con coherencia, corrección y adecuación a los diferentes contextos sociales, y parti­ cipa en interacciones comunicativas con actitud cooperativa y res­ petuosa, tanto para intercambiar información y crear conocimiento como para construir vínculos personales.

CCL2. Comprende, interpreta y valora con actitud crítica textos ora­ les, signados, escritos o multimodales de los ámbitos personal, so­ cial, educativo y profesional para participar en diferentes contextos de manera activa e informada y para construir conocimiento.

CCL3. Localiza, selecciona y contrasta de manera progresivamente autónoma la información procedente de diferentes fuentes evaluan­ do su fiabilidad y pertinencia en función de los objetivos de lectura y evitando los riesgos de manipulación y desinformación, y la integra y transforma en conocimiento para comunicarla adoptando un pun­ to de vista creativo, crítico y personal a la par que respetuoso con la propiedad intelectual.

CCL4. Lee con autonomía obras diversas adecuadas a su edad, se­ leccionando las que mejor se ajustan a sus gustos e intereses; apre­ cia el patrimonio literario como cauce privilegiado de la experiencia individual y colectiva; y moviliza su propia experiencia biográfica y sus conocimientos literarios y culturales para construir y compartir su interpretación de las obras y para crear textos de intención litera­ ria de progresiva complejidad.

CCL5. Pone sus prácticas comunicativas al servicio de la convivencia democrática, la resolución dialogada de los conflictos y la igualdad de derechos de todas las personas desterrando los usos discrimi­ natorios de la lengua, así como los abusos de poder a través de la misma, para favorecer un uso no solo eficaz sino también ético del lenguaje.

Competencia plurilingüe (CP) CP1. Usa eficazmente una o más lenguas, además de la lengua o len­ guas familiares, para responder a sus necesidades comunicativas, de manera apropiada y adecuada tanto a su desarrollo e intereses como a diferentes situaciones y contextos de los ámbitos personal, social, edu­ cativo y profesional.

CP2. A partir de sus experiencias, realiza transferencias entre distin­ tas lenguas como estrategia para comunicarse y ampliar su reperto­ rio lingüístico individual.

CP3. Conoce, valora y respeta la diversidad lingüística y cultural pre­ sente en la sociedad, integrándola en su desarrollo personal como factor de diálogo, para fomentar la cohesión social.

Competencia matemática y competencia en ciencia, tecnología e ingeniería (STEM) STEM1. Utiliza métodos inductivos, deductivos y lógicos propios del razonamiento matemático en situaciones conocidas, seleccio­ na y emplea diferentes estrategias para la resolución de problemas analizando críticamente las soluciones y reformulando el procedi­ miento, si fuera necesario.

STEM2. Utiliza el pensamiento científico para entender y explicar los fenómenos que ocurren a su alrededor, confiando en el conoci­ miento como motor de desarrollo, planteándose preguntas y com­ probando hipótesis mediante la experimentación y la indagación, utilizando herramientas e instrumentos adecuados, apreciando la importancia de la precisión y la veracidad y mostrando una actitud crítica acerca del alcance y limitaciones de la ciencia.

STEM3. Plantea y desarrolla proyectos diseñando, fabricando y eva­ luando diferentes prototipos o modelos para generar y/o utilizar productos que den solución a una necesidad o problema de for­ ma creativa y cooperativa, procurando la participación de todo el grupo, resolviendo pacíficamente los conflictos que puedan surgir, adaptándose ante la incertidumbre y valorando la importancia de la sostenibilidad.

STEM4. Interpreta y transmite los elementos más relevantes de pro­ cesos, razonamientos, demostraciones, métodos y resultados cien­ tíficos, matemáticos y tecnológicos de forma clara y precisa, en di­ ferentes formatos (gráficos, tablas, diagramas, fórmulas, esquemas, símbolos...) y aprovechando de forma crítica la cultura digital inclu­ yendo el lenguaje matemático-formal, con ética y responsabilidad para compartir y construir nuevos conocimientos.

STEM5. Emprende acciones fundamentadas científicamente para preservar la salud física y mental y el medioambiente y aplica princi­ pios de ética y seguridad, en la realización de proyectos para trans­ formar su entorno próximo de forma sostenible, valorando su im­ pacto global y practicando el consumo responsable.

Competencia digital (CD) CD1. Realiza búsquedas avanzadas en internet atendiendo a crite­ rios de validez, calidad, actualidad y fiabilidad, seleccionándolas de manera crítica y archivándolas para recuperar, referenciar y reutilizar dichas búsquedas con respeto a la propiedad intelectual.

CD2. Gestiona y utiliza su propio entorno personal digital de apren­ dizaje permanente para construir nuevo conocimiento y crear con­ tenidos digitales, mediante estrategias de tratamiento de la informa­ ción y el uso de diferentes herramientas digitales, seleccionando y configurando la más adecuada en función de la tarea y de sus nece­ sidades en cada ocasión.

CD3. Participa, colabora e interactúa mediante herramientas y/o pla­ taformas virtuales para comunicarse, trabajar colaborativamente y compartir contenidos, datos e información, gestionando de manera responsable sus acciones, presencia y visibilidad en la red y ejercien­ do una ciudadanía digital activa, cívica y reflexiva.

CD4. Identifica riesgos y adopta medidas al usar las tecnologías di­ gitales para proteger los dispositivos, los datos personales, la salud y el medioambiente, y para tomar conciencia de la importancia y la necesidad de hacer un uso crítico, legal, seguro, saludable y sosteni­ ble de las mismas.

CD5. Desarrolla aplicaciones informáticas sencillas y soluciones tec­ nológicas creativas y sostenibles para resolver problemas concretos o responder a retos propuestos, mostrando interés y curiosidad por la evolución de las tecnologías digitales y por su desarrollo sosteni­ ble y uso ético.

Competencia personal, social y de aprender a aprender (CPSAA) CPSAA1. Regula y expresa sus emociones fortaleciendo el optimis­ mo, la resiliencia, la autoeficacia y la búsqueda de propósito y moti­ vación hacia el aprendizaje, para gestionar los retos y los cambios, y armonizarlos con sus propios objetivos.

CPSAA2. Conoce los riesgos para la salud relacionados con factores sociales, para consolidar hábitos de vida saludable a nivel físico y mental.

CPSAA3. Comprende proactivamente las perspectivas y las expe­ riencias de los demás y las incorpora a su aprendizaje, para parti­ cipar en el trabajo en grupo, distribuyendo y aceptando tareas y responsabilidades de manera equitativa y empleando estrategias cooperativas.

CPSAA4. Realiza autoevaluaciones sobre su proceso de aprendiza­ je, buscando fuentes fiables para validar, sustentar y contrastar la información y para obtener conclusiones relevantes.

CPSAA5. Planea objetivos a medio plazo y desarrolla procesos me­ tacognitivos de retroalimentación para aprender de sus errores en el proceso de construcción del conocimiento.

Competencia ciudadana (CC) CC1. Analiza y comprende ideas relativas a la dimensión social y ciu­ dadana de su propia identidad, así como a los hechos sociales, histó­ ricos y normativos que la determinan, demostrando respeto por las

19

normas, empatía, equidad y espíritu constructivo en la interacción con los demás en diferentes contextos socio-institucionales.

y en equipo, para reunir y optimizar los recursos necesarios que lleven a la acción una experiencia emprendedora de valor.

CC2. Analiza y asume fundadamente los principios y valores que ema­ nan del proceso de integración europeo, la Constitución española y los derechos humanos y del niño, participando en actividades comu­ nitarias, como la toma de decisiones o la resolución de conflictos, con actitud democrática, respeto por la diversidad, y compromiso con la igualdad de género, la cohesión social, el desarrollo sostenible y el lo­ gro de la ciudadanía mundial.

CE3. Desarrolla el proceso de creación de ideas y soluciones valiosas y toma decisiones, de manera razonada, utilizando estrategias ágiles de planificación y gestión, y reflexiona sobre el proceso realizado y el resultado obtenido, para llevar a término el proceso de creación de prototipos innovadores y de valor, considerando la experiencia como una oportunidad para aprender.

CC3. Comprende y analiza problemas éticos fundamentales y de ac­ tualidad, considerando críticamente los valores propios y ajenos, y de­ sarrollando sus propios juicios para afrontar la controversia moral con actitud dialogante, argumentativa, respetuosa, y opuesta a cualquier tipo de discriminación o violencia.

Competencia en conciencia y expresión culturales (CCEC) CCEC1. Conoce, aprecia críticamente, respeta y promueve los aspectos esenciales del patrimonio cultural y artístico de cualquier época, valo­ rando la libertad de expresión y el enriquecimiento inherente a la diver­ sidad cultural y artística, para construir su propia identidad.

CC4. Comprende las relaciones sistémicas de interdependencia, eco­ dependencia e interconexión entre actuaciones locales y globales, y adopta, consciente y motivadamente, un estilo de vida sostenible y ecosocialmente responsable.

CCEC2. Disfruta, reconoce y analiza con autonomía las especificidades e intencionalidades de las manifestaciones artísticas y culturales más destacadas del patrimonio a través de sus lenguajes y elementos téc­ nicos, en cualquier medio o soporte.

Competencia emprendedora (CE)

CCEC3. Expresa ideas, opiniones, sentimientos y emociones de mane­ ra creativa y abierta. Desarrolla la autoestima, la creatividad y el sen­ tido de pertenencia a través de la expresión cultural y artística, con empatía y actitud colaborativa.

CE1. Analiza necesidades, oportunidades y afronta retos con sentido crítico, haciendo balance de su sostenibilidad, valorando el impacto que puedan suponer en el entorno, para presentar ideas y soluciones inno­ vadoras, éticas y sostenibles, dirigidas a crear valor en el ámbito perso­ nal, social, cultural y económico.

CCEC4. Conoce, selecciona y utiliza con creatividad diversos medios/ soportes y técnicas fundamentales plásticas, visuales, audiovisuales, sonoras y corporales para crear productos artísticos y culturales a través de la interpretación, ejecución, improvisación y composición musical. Identifica las oportunidades de desarrollo personal, social y económico que le ofrecen.

CE2. Evalúa las fortalezas y las debilidades propias, haciendo uso de estrategias de autoconocimiento y autoeficacia y comprende los elementos fundamentales de la economía y las finanzas, aplicando conocimientos económicos y financieros a actividades y situaciones concretas, utilizando destrezas que favorezcan el trabajo colaborativo

Las claves del Proyecto Operación Mundo refuerzan significativa­ mente los descriptores operativos del perfil de salida del alumnado de Educación Secundaria Obligatoria ante las competencias clave.

En el siguiente cuadro podemos ver la contribución de las claves de Operación Mundo para la consecución del perfil de salida:

PERFIL DE SALIDA Y CLAVES PEDAGÓGICAS DE OPERACIÓN MUNDO CLAVES PEDAGÓGICAS

PERFIL DE SALIDA DEL ALUMNADO – EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA DESCRIPTORES OPERATIVOS CCL

CP

1

2

3

4

5

Situaciones de aprendizaje comprometidas con los ODS

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Plan Lingüístico

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Aprendizaje cooperativo

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Desarrollo del pensamiento

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Aprendizaje lúdico: gamificación

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Clase invertida

1

2

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STEM 3

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Emprendimiento

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Digital

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Inclusión

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Evaluación competencial

5

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1

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Proyectos interdisciplinares

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CCEC

4

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CE

3

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CC

2

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Educación emocional

CPSAA

1

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CD

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3

4

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2

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Competencias clave: CCL, competencia en comunicación lingüística. CP, competencia plurilingüe. STEM, competencia matemática y competencia en ciencia y tecnología. CD, competencia digital. CPSAA, competencia personal, social y de aprender a aprender. CC, competencia ciudadana. CE, competencia emprendedora. CCEC, competencia en conciencia y expresión culturales.

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PERFIL DE SALIDA Y COMPETENCIAS ESPECÍFICAS DEL ÁREA También se contribuye a la consecución del perfil de salida me­ diante el trabajo de las competencias específicas en cada una de las unidades. El siguiente cuadro muestra la relación entre las competencias específicas del área y los descriptores del perfil de salida de Educación Secundaria Obligatoria con los que se relaciona:

PERFIL DE SALIDA

COMPETENCIAS ESPECÍFICAS

CCL3, STEM2, CD1, CD4, CPSAA4 y CE1.

Buscar y seleccionar la información adecuada de manera crítica y segura

CCL1, STEM1, STEM3, CD3, CPSAA3, CPSAA5, CE1, CE3, CCEC3 y CCEC4.

Abordar problemas tecnológicos con autonomía y creativad

STEM2, STEM3, STEM5, CD5, CPSAA1, CE3 y CCEC3.

Aplicar técnicas y conocimientos interdisciplinares para fabricar soluciones sostenibles

1. Buscar y seleccionar la información adecuada proveniente de diversas fuentes, de manera crítica y segura, aplicando procesos de investigación y métodos de análisis de productos, y experimentando con herramientas de simulación, para definir problemas tecnológicos e iniciar procesos de creación de soluciones a par­ tir de la información obtenida.

2. Abordar problemas tecnológicos con autonomía y actitud creativa, aplicando conocimientos interdisciplinares y trabajando de forma ordenada y cooperativa, para diseñar, planificar y desarrollar soluciones a un problema o necesidad de forma eficaz, innovadora y sostenible.

3. Aplicar de forma apropiada distintas técnicas y conocimientos interdiscipli­ nares utilizando operadores, sistemas tecnológicos y herramientas, teniendo en cuenta la planificación y el diseño previo para construir o fabricar soluciones tec­ nológicas y sostenibles que den respuesta a necesidades en diferentes contextos.

CCL1, STEM4, CD3, CCEC3 y CCEC4.

Intercambiar ideas o soluciones a problemas tecnológicos o digitales

CP2, STEM1, STEM3, CD5, CPSAA5 y CE3.

Aplicar los principios del pensamiento computacional para crear soluciones

CP2, CD2, CD4, CD5, CPSAA4 y CPSAA5.

Comprender el funcionamiento de los dispositivos y aplicaciones habituales de su entorno digital de aprendizaje

4. Describir, representar e intercambiar ideas o soluciones a problemas tecno­ lógicos o digitales, utilizando medios de representación, simbología y vocabu­ lario adecuados, así como los instrumentos y recursos disponibles y valorando la utilidad de las herramientas digitales para comunicar y difundir información y propuestas.

5. Desarrollar algoritmos y aplicaciones informáticas en distintos entornos, apli­ cando los principios del pensamiento computacional e incorporando las tecnolo­ gías emergentes, para crear soluciones a problemas concretos, automatizar pro­ cesos y aplicarlos en sistemas de control o en robótica.

6. Comprender los fundamentos del funcionamiento de los dispositivos y aplica­ ciones habituales de su entorno digital de aprendizaje, analizando sus componen­ tes y funciones y ajustándolos a sus necesidades para hacer un uso más eficiente y seguro de estos y para detectar y resolver problemas técnicos sencillos.

STEM2, STEM5, CD4 y CC4.

Hacer un uso responsable y ético de la tecnología 7. Hacer un uso responsable y ético de la tecnología, mostrando interés por un desarrollo sostenible, identificando sus repercusiones y valorando la contribución de las tecnologías emergentes para identificar las aportaciones y el impacto del desarrollo tecnológico en la sociedad y en el entorno.

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Saberes básicos de Tecnología y Digitalización Los saberes básicos deberán aplicarse en diferentes contextos rea­ les para alcanzar el logro de las competencias específicas del área.

En el área de Tecnología y Digitalización se trabajarán estos saberes básicos:

A Proceso de resolución de problemas •E strategias, técnicas y marcos de resolución de proble­ mas en diferentes contextos y sus fases.

•E strategias de búsqueda crítica de información para la investigación y definición de problemas planteados.

•E l análisis de productos y de sistemas tecnológicos para la construcción de conocimiento desde distintos enfo­ ques y ámbitos.

• Estructuras para la construcción de modelos.

•S istemas mecánicos básicos. Montajes físicos y/o uso de simuladores.

•E lectricidad y electrónica básica para el montaje de es­ quemas y circuitos físicos o simulados. Interpretación, cálculo, diseño y aplicación en proyectos.

• Materiales tecnológicos y su impacto ambiental.

•H erramientas y técnicas de manipulación y mecanizado de materiales para la construcción de objetos y prototi­ pos. Introducción a la fabricación digital. Respeto de las normas de seguridad e higiene.

•E mprendimiento, resiliencia, perseverancia y creatividad para abordar problemas desde una perspectiva interdis­ ciplinar.

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B

D

Comunicación y difusión de ideas

Digitalización del entorno personal de aprendizaje

•V ocabulario técnico apropiado. Habilidades básicas de co­ municación interpersonal. Pautas de conducta propias del entorno virtual «etiqueta digital».

• Técnicas de representación gráfica. Acotación y escalas.

•A plicaciones CAD en 2D y 3D para la representación de esquemas, circuitos, planos y objetos.

•H erramientas digitales para la elaboración, publicación y difusión de documentación técnica e información multi­ media relativa a proyectos.

•D ispositivos digitales. Elementos del hardware y software.

Identificación y resolución de problemas técnicos sencillos.

•S istemas de comunicación digital de uso común. Trans­ misión de datos. Tecnologías inalámbricas para la comu­ nicación.

•H erramientas y plataformas de aprendizaje. Configura­ ción, mantenimiento y uso crítico.

•H erramientas de edición y creación de contenidos. Insta­ lación, configuración y uso responsable. Propiedad inte­ lectual.

•T écnicas de tratamiento, organización y almacenamiento seguro de la información. Copias de seguridad.

•S eguridad en la red: riesgos, amenazas y ataques. Medidas de protección de datos y de información. Bienestar digital.

C Pensamiento computacional, programación y robótica • Algorítmica y diagramas de flujo.

•A plicaciones informáticas sencillas para ordenador y dis­ positivos móviles e introducción a la inteligencia artificial.

•S istemas de control programado. Montaje físico y/o uso de simuladores y programación sencilla de dispositivos.

Internet de las cosas.

•F undamentos de la robótica. Montaje, control programado de robots de manera física o por medio de simuladores.

•A utoconfianza e iniciativa. El error, la reevaluación y la de­ puración como parte del proceso de aprendizaje.

E Tecnología sostenible •D esarrollo tecnológico: creatividad, innovación, investiga­ ción, obsolescencia e impacto social y ambiental. Ética y aplicaciones de las tecnologías emergentes.

•T ecnología sostenible. Valoración crítica de la contri­ bución a la consecución de los Objetivos de Desarrollo Sostenible.

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Inclusión en Operación Mundo El Diseño Universal para el Aprendizaje (DUA) es un conjunto de principios para de­ sarrollar el currículum que proporcionen a todos los estudiantes igualdad de oportu­ nidades para aprender. Estos principios son los siguientes:

Proporcione múltiples formas de

Proporcione múltiples formas de

Proporcione múltiples formas de

MOTIVACIÓN Y COMPROMISO

REPRESENTACIÓN

ACCIÓN Y EXPRESIÓN

Redes afectivas El «POR QUÉ» del aprendizaje

Redes de reconocimiento El «QUÉ» del aprendizaje

Redes estratégicas El «CÓMO» del aprendizaje

Proporcione opciones para

Proporcione opciones para

Proporcione opciones para

7.1 Optimice las elecciones individuales y la autonomía.

1.1 Ofrezca formas de personalizar la visualización de la información.

4.1 Varíe los métodos de respuesta, navegación e interacción.

7.2 Optimice la relevancia, el valor y la autenticidad.

1.2 Ofrezca alternativas para la información auditiva.

4.2 Optimice el acceso a herramientas y tecnologías de asistencia.

7.3 Minimice las amenazas y las distracciones.

1.3 Ofrezca alternativas para la información visual.

Proporcione opciones para

Proporcione opciones para

Proporcione opciones para

8.1 Resalte la relevancia de metas y objetivos.

2.1 Aclare vocabulario y símbolos.

5.1 Use múltiples medios para la comunicación.

8.2 Varíe las demandas y los recursos para optimizar los desafíos.

2.3 Apoye la decodificación de textos, notaciones matemáticas y símbolos.

Acceso

captar el interés

Construcción

mantener el esfuerzo y la persistencia

8.3 Promueva la colaboración y la comunicación.

8.4 Aumente la retroalimentación orientada a la maestría.

la acción física

el lenguaje y los símbolos

la expresión y la comunicación

2.2 Aclare sintaxis y estructura.

2.4 Promueva la comprensión entre diferentes lenguas.

5.2 Use múltiples herramientas para la construcción y la composición.

5.3 Desarrolle fluidez con niveles de apoyo graduados para la práctica y el desempeño.

2.5 Ilustre a través de múltiples medios.

Proporcione opciones para

Proporcione opciones para

Proporcione opciones para

9.1 Promueva expectativas y creencias que optimicen la motivación.

3.1 Active o proporcione conocimientos previos.

6.1 Guíe el establecimiento de metas apropiadas.

9.2 Facilite habilidades y estrategias para enfrentar desafíos.

3.2 Destaque patrones, características fundamentales, ideas principales y relaciones entre ellas.

6.2 Apoye la planificación y el desarrollo de estrategias.

la autorregulación

Internalización

la percepción

9.3 Desarrolle la autoevaluación y la reflexión.

la comprensión

la función ejecutiva

3.3 Guíe el procesamiento, visualización y manipulación de la información.

3.4 Maximice la transferencia y la generalización de la información.

6.3 Facilite la gestión de información y recursos.

6.4 Mejore la capacidad para monitorear el progreso.

Meta

APÉNDICES EXPERTOS Decididos y motivados

Ingeniosos y conocedores

Estratégicos y dirigidos a la meta CAST 2018 (Center for Applied Special Technology).

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Pautas DUA en Operación Mundo Los diferentes elementos del Proyecto Operación Mundo están concebidos teniendo en cuen­ ta los principios del Diseño Universal de Aprendizaje (DUA). En la siguiente tabla se muestra la relación entre los principios o pautas DUA y los elementos del proyecto:

OPERACIÓN MUNDO

PAUTAS DUA QUE SE APLICAN EN EL PROYECTO MATERIAL IMPRESO

ENTORNO DIGITAL

Situación de aprendizaje ODS

La relación con los ODS (retos del siglo xxi) y con la vida cotidiana del alumnado optimiza la relevancia, el valor y la autenticidad (7.2).

Da acceso a información actualizada sobre los ODS al profesorado y al alumnado utilizando múltiples medios de comunicación (5.1).

Contexto

•L as preguntas vinculan la situación de aprendizaje con las experiencias y los conocimientos previos del alumnado (3.1).

•A porta información objetiva y contrastable sobre la importancia del desafío (8.1).

-

El desafío

•E stimula la reflexión colectiva a través de una estrategia de pensamiento útil para afrontar los problemas cotidianos (9.2).

•F omenta la autonomía proponiendo un producto final abierto a la contextualización en el centro y a la elección del alumnado (7.1), variando los niveles de exigencia (8.2).

•F acilita la generalización y la transferencia de los aprendizajes esenciales (3.4).

•F omenta la colaboración para la realización y la difusión colectiva del producto final (8.3).

-

Secuencia de aprendizaje

Cierres de unidad y porfolios de las situaciones de aprendizaje

Guía de forma ordenada la consecución del desafío (6.1), modelando y visibilizando el proceso (6.2) con un organizador gráfico (6.3).

•M aximiza la transferencia de los aprendizajes a nuevos contextos y situaciones (3.4).

• I ncorpora actividades que permiten respuestas abiertas que fomentan la experimentación, la resolución de problemas y la creatividad (7.2).

• Ofrece indicaciones y apoyo para visualizar el proceso y los resultados previstos para la consecución del producto final del desafío (6.1).

•F omenta la interacción y la tutorización entre iguales a través de técnicas de aprendizaje cooperativo (8.3).

Permite reconstruir el proceso de aprendizaje de forma interactiva con el apoyo del organizador gráfico que representa el progreso hacia la consecución del desafío (3.3).

-

Secuencia didáctica Secuencia de aprendizaje •A prendizajes esenciales

• I dentifica el vocabulario básico (color, iconos, tipografía) de cada unidad (2.1).

•P roporciona ejemplos de buena ejecución y avisos que focalizan la atención (3.2) minimizando la inseguridad y las distracciones (7.3).

•L a representación alternativa al texto facilita la comprensión y la conexión personal con el contexto del aprendizaje (2.5).

•P roporciona definiciones claras y bien estructuradas de los conceptos (2.2) y los presenta con diversos tipos de organizadores gráficos que representan las ideas clave y sus relaciones (3.2) de manera progresiva entre los niveles de la etapa (3.3).

• I ncorpora acciones de práctica y revisión sistemáticas que favorecen la generalización de los aprendizajes (3.4).

•P ropone actividades interactivas para la detección de ideas previas (3.1).

• Utiliza píldoras audiovisuales en la apertura de la UD como presentación de los aprendizajes, promoviendo expectativas y creencias que aumentan la motivación (9.1).

• Presenta en cada UD información adicional en distintos formatos que proporcionan alternativas a la información auditiva (1.2) y visual (1.3) como representaciones alternativas al texto (2.5): vídeos, organizadores gráficos, visual thinking, etc., utilizables además Para dinamizar la participación.

• Selecciona Lo esencial de cada UD (3.2) y proporciona Para estudiar: esquemas o resúmenes (3.3) interactivos imprimibles de los saberes básicos que permiten personalizar la presentación de información (1.1).

• Complementa el texto escrito a través de otros medios como apoyo Para exponer los saberes básicos con presentaciones o vídeos (2.5).

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Pautas DUA en Operación Mundo OPERACIÓN MUNDO

Pautas DUA que se aplican en el proyecto MATERIAL IMPRESO

ENTORNO DIGITAL

-

Ofrece apoyo Para ejercitar los saberes básicos con actividades interactivas trazables en cada UD utilizando herramientas y tecnologías de apoyo (4.2).

Secuencia didáctica Secuencia de aprendizaje • Actividades de aplicación

• Actividades competenciales

• I ncorpora actividades que permiten respuestas personales abiertas que fomentan la participación, la experimentación, la resolución de problemas y la creatividad (7.2).

•P roporciona modelos y apoyos por medio de estrategias y llaves de pensamiento que facilitan el procesamiento de la información y su transformación en conocimiento útil (3.3).

•F omenta la interacción y la tutorización entre iguales a través de técnicas de aprendizaje cooperativo (8.3).

Proporciona modelos y apoyos del proceso y pautas de comprobación de los resultados (6.1) apoyando la planificación y el desarrollo de estrategias (6.2) y facilitando la gestión de la información y los recursos (6.3).

• Infografías Plan Lingüístico.

• Infografías TIC.

Proporciona métodos alternativos para que el alumnado acceda a la información e interaccione con el contenido (4.1).

Proporciona alternativas para la respuesta y la navegación (4.1) por medio de vídeos y variadas herramientas tecnológicas (4.2) complementando el texto escrito a través de múltiples medios (2.5).

Recursos complementarios • Clase invertida

• Plan TIC-TAC •G ame Room (aprendizaje basado en juegos)

-

Utiliza múltiples herramientas para la construcción y la composición (5.2).

-

Utiliza múltiples medios de comunicación como medios alternativos de expresar lo aprendido (5.1).

Define competencias con niveles de apoyo graduados para la práctica y la ejecución (5.3) variando los niveles de exigencia (8.2).

Diversidad e inclusión. Permite la personalización de la información adecuándola a las diversas características y necesidades educativas del alumnado (1.1) y ofreciendo fichas de adaptación al currículo, de ejercitación y de profundización.

Actividades de evaluación

Estimula la autoevaluación y la coevaluación, proporcionando variedad de instrumentos y actividades de evaluación y la elaboración del porfolio de las situaciones de aprendizaje (9.3).

•E stimula la autoevaluación y la coevaluación (9.3) con actividades interactivas no trazables con herramientas y tecnologías de apoyo (4.2).

• Aumenta la capacidad de hacer un seguimiento de los avances (6.4): – Instrumentos y actividades interactivas trazables de heteroevaluación.

– Evaluación competencial.

Cierres de unidad y porfolios de las situaciones de aprendizaje

•M aximiza la transferencia de los aprendizajes a nuevos contextos y situaciones (3.4).

•E stimula el logro y la mejora por medio de estrategias de autorregulación que permiten afrontar los desafíos con información relevante sobre fortalezas personales y patrones de error (9.2).

Instrumentos vinculados al porfolio imprimibles, que permiten la personalización en la presentación de información (1.1) en cada UD, aumentando la capacidad del alumnado para realizar un seguimiento continuo de sus avances (6.4) a través de la autoevaluación y la reflexión (9.3) y la utilización del feedback y orientando una mejor ejecución (8.4).

• Atención a la diversidad

Evaluación

Perfil de salida y competencias específicas Evidencia la relevancia de metas y objetivos Facilita la autoevaluación y la coevaluación relacionando los elementos curriculares vinculados proporcionando instrumentos de evaluación de la con los aprendizajes esenciales (competencias práctica docente (9.3). específicas y criterios de evaluación) y los saberes básicos de cada UD con el perfil de salida de las competencias clave de la etapa en la PD (8.1).

26

UNIDADES

4

Estructuras y mecanismos

COMPETENCIAS ESPECÍFICAS DEL ÁREA 1. Buscar y seleccionar la información adecuada proveniente de diversas fuentes, de manera crítica y segura, aplicando procesos de investigación, métodos de análisis de productos y experimentando con herramientas de simulación, para definir problemas tecnológicos e iniciar procesos de creación de soluciones a partir de la información obtenida.

2. Abordar problemas tecnológicos con autonomía y actitud creativa, aplicando conocimientos interdisciplinares y trabajando de forma ordenada y cooperativa, para diseñar, planificar y desarrollar soluciones a un problema o necesidad de forma eficaz, innovadora y sostenible.

3. Aplicar de forma apropiada distintas técnicas y conocimientos interdisciplinares utilizando operadores, sistemas tecnológicos y herramientas, teniendo en cuenta la planificación y el diseño previo para construir o fabricar soluciones tecnológicas y sostenibles que den respuesta a necesidades en diferentes contextos.

4. Describir, representar e intercambiar ideas o soluciones a problemas tecnológicos, utilizando medios de representación, simbología y vocabulario adecuados, así como los instrumentos y recursos disponibles y valorando la utilidad de las herramientas digitales para comunicar y difundir información y propuestas.

7. Hacer un uso responsable y ético de la tecnología, mostrando interés por un desarrollo sostenible, identificando sus repercusiones y valorando la contribución de las tecnologías emergentes para identificar las aportaciones y el impacto del desarrollo tecnológico en la sociedad y en el entorno.

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SABERES BÁSICOS A. Proceso de resolución de problemas • Estrategias, técnicas y marcos de resolución de problemas en diferentes contextos y sus fases.

• Estrategias de búsqueda crítica de información para la investigación y la definición de problemas planteados.

• El análisis de productos y de sistemas tecnológicos para la construcción de conocimiento desde distintos enfoques y ámbitos.

• Estructuras para la construcción de modelos.

• Sistemas mecánicos básicos.

Montajes físicos y/o uso de simuladores.

• Materiales tecnológicos y su impacto ambiental.

• Herramientas y técnicas de manipulación y mecanizado de materiales para la construcción de objetos y prototipos.

• Emprendimiento, resiliencia, perseverancia y creatividad para abordar problemas desde una perspectiva interdisciplinar.

B. Comunicación y difusión de ideas • Vocabulario técnico apropiado.

Habilidades básicas de comunicación interpersonal.

Pautas de conducta propias del entorno virtual «etiqueta digital».

• Técnicas de representación gráfica. Acotación y escalas.

• Herramientas digitales para la elaboración, publicación y difusión de documentación técnica e información multimedia relativa a proyectos.

E. Tecnología sostenible • Desarrollo tecnológico: creatividad, innovación e impacto social y ambiental. Ética y aplicaciones de las tecnologías emergentes.

• Tecnología sostenible. Valoración crítica de la contribución a la consecución de los Objetivos de Desarrollo Sostenible.

¿QUÉ VAMOS A APRENDER? Página inicial • Estructuras por doquier Las estructuras • El diseño de una estructura • Copiando a la naturaleza • Imitando las construcciones naturales Las fuerzas • Qué son las fuerzas • Cómo se miden las fuerzas • Las cargas y el equilibrio de un objeto • El centro de gravedad • Tipos de fuerzas y cargas • Los esfuerzos que originan las fuerzas Los componentes estructurales • Elementos estructurales • Los fallos estructurales Tipos de estructuras • • • • • •

Estructuras Estructuras Estructuras Estructuras Estructuras Estructuras

masivas entramadas laminadas colgantes y atirantadas trianguladas abovedadas Perfiles

• Definición y tipos de perfiles • Cerchas Los mecanismos • • • •

Para qué sirven los mecanismos.

Mecanismos simples.

Mecanismos rotatorios Mecanismos transformadores de movimiento Taller de tecnología

• Estructuras ligeras Desafíos que dejan huella • Comprende • Reflexiona • Pon a prueba tus competencias

Basado en el Real Decreto del MEYFP • Ver desarrollo completo de competencias y saberes básicos en páginas 19, 20, 21, 22 y 23 de esta Propuesta Didáctica.

Recursos digitales Inclusión y atención a la diversidad Evaluación

RECURSOS EN EL PROYECTO DIGITAL

CLAVES PEDAGÓGICAS EN EL LIBRO DEL ALUMNADO

Lecturas temáticas. Estructuras y mecanismos.

Objetivos: 7, 8, 9, 10 y 11.

Presentación: «Tipos de estructuras».

Técnicas: «Intuyo y deduzco» y «El espejo».

Búsqueda de información.

Cultura emprendedora. Dimensión social: comunicación.

Técnica: «Rompecabezas».

imulación: «Fuerzas y movimiento».

S Documento: «Diferencia entre masa y peso».

Presentación: «Tipos de esfuerzos».

Actividad interactiva: «Tipos de esfuerzos».

Técnicas: «Piensa y comparte en pareja» y «¿Qué te hace decir eso?».

Organizador gráfico: Mapa conceptual de paisaje.

Presentación: «Tipos de elementos resistentes».

Documento: «¿Quieres dedicarte a la ingeniería de la edificación?».

Presentaciones: «Tipos de estructuras» y «Usos de las estructuras».

Actividad interactiva: «Tipos de estructuras».

Búsqueda de información.

Presentaciones: «Tipos de movimientos», «Tipos de palancas» y «El mecanismo biela-manivela».

Actividad interactiva: «Tipos de movimientos».

Simulación: «La palanca».

Vídeos. Funcionamiento de mecanismos: «Tornillo sin fin», «Engranajes», «Leva», «Rueda excéntrica» y «Bielamanivela».

resentación: «Para estudiar».

P Autoevaluación: «¡Ponte a prueba!».

Lo esencial.

Evaluación.

Aprende jugando.

Plan Lingüístico. Destreza: hablar (texto expositivo).

Técnica: «Lluvia de ideas».

Llaves: «Usos diferentes» y «¿Qué pasaría si...?».

Plan Lingüístico. Destreza: escribir (texto expositivo y texto descriptivo).

Técnica: «¿Qué te hace decir eso?».

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Presentación de la unidad Esta unidad desarrolla los contenidos enfocados al estudio de las estructuras y a los conceptos físicos que se emplean a la hora de calcularlas; por otro lado, revisa lo aprendido en Primaria sobre los mecanismos, cubriendo los contenidos referidos a los operadores mecánicos en las máquinas. Se presta a la comparación de los contenidos teóricos con lo que el alumnado puede observar en su entorno, tanto en lo que se refiere a las estructuras como a los mecanismos. Ambos son elementos muy presentes en la vida diaria, y referirnos a ellos puede resultar útil para facilitar la comprensión de los contenidos. En esta unidad se plantea un proyecto clásico del taller de tecnología: la construcción de una estructura con elementos sencillos, tales como tubos de papel enrollados, pajitas —preferiblemente de celulosa— o espaguetis, proyecto que permite comprender y clarificar muchos de los conceptos trabajados en la unidad.

Recursos y materiales La unidad se aborda principalmente con el libro del alumnado, la propuesta didáctica y los recursos digitales disponibles en la web de Anaya, tanto los interactivos como los imprimibles. Por otro lado, también serán útiles las consultas en la web y algunos proyectos de estudiantes de años anteriores.

Sugerencias generales IDEAS PREVIAS Y DIFICULTADES DE APRENDIZAJE Las construcciones y las estructuras no resultan desconocidas al alumnado de este curso, lo que resulta nuevo es la conceptualización y el origen de los comportamientos estructurales. Por esta razón hay que tratar de aludir de forma constante a la mayor cantidad posible de ejemplos reales a lo largo de la explicación.

Existen varios contenidos que podemos considerar críticos o de especial dificultad para su asimilación. Uno de ellos es el concepto de centro de gravedad, y otro es la asociación de los esfuerzos con sus comportamientos en cuanto a la tendencia a la deformación de objetos y piezas sometidos a cargas y fuerzas.

Respecto a los mecanismos, se ha buscado simplificar el aspecto matemático de la unidad y enfatizar la parte conceptual. Más allá de los cálculos relacionados con la palanca y sus especies, no será necesario realizar cálculos de mecanismos, que habitualmente resultan complejos para el alumnado.

EDUCACIÓN EN VALORES El aumento progresivo de la población y su movimiento hacia las ciudades están creando megalópolis de millones de habitantes. Es necesario que se promueva en clase alguna reflexión del alumnado acerca de las posibles soluciones para que las ciudades no pongan en peligro la naturaleza y nuestra propia salud. También se puede tratar la tendencia emergente que suponen las ciudades inteligentes, o smart cities.

En cuanto a los mecanismos, la educación en valores se puede orientar hacia el aprovechamiento eficiente de la energía utilizada y al consumo inteligente de la energía que realmente se necesita. En este sentido, algunos temas que suelen gustar al alumnado son: el coche eléctrico, los vehículos autónomos y las fuentes de energía en el hogar, como la solar, para la puesta en marcha de nuestros dispositivos eléctricos y mecánicos.

30

Página inicial

¿Qué vas a descubrir?

En esta unidad • Estructuras por doquier 1. Las estructuras 2. Las fuerzas 3. Los componentes estructurales 4. Tipos de estructuras 5. Perfiles 6. Los mecanismos • Taller de tecnología. Estructuras ligeras

En anayaeducacion.es

4

Para motivarte: • Vídeos: Objetivos de Desarrollo Sostenible 7, 8, 9, 10 y 11.

• Documentos:

Estructuras y mecanismos

Lecturas temáticas.

Orientación académica y laboral: «¿Quieres dedicarte a ingeniería de la edificación?».

Para estudiar: • Documentos:

ESTRUCTURAS POR DOQUIER Las estructuras se encuentran en todas partes. Si observas a tu alrededor, podrás comprobar la existencia de todo tipo de elementos que sirven de sustentación de objetos. De hecho, todo aquello que necesite ser sostenido o soportado ha de hacerse por medio de estructuras.

Además, puedes encontrar estructuras que sirven de medio de protección, rodeando objetos, y otras que forman parte del interior de las cosas, como es el caso de tu esqueleto. Incluso puedes llegar a encontrar objetos con varias estructuras: una externa, que sirve de escudo protector de las partes interiores, y otra interna, que soporta su propio peso. Este es el caso de las estructuras de los coches, los trenes, los aviones y muchos otros medios de locomoción.

«Fuerza, masa y peso».

COMPROMISO ODS Las estructuras son un elemento clave y fundamental en el desarrollo de viviendas, barrios, ciudades e infraestructuras como centrales de producción de energía, puertos, carreteras y aeropuertos, que permiten la comunicación y el transporte de personas y mercancías desde y hasta prácticamente cualquier punto del planeta. La carencia de infraestructuras limita el potencial de desarrollo de muchos países.

1 Trabajando en grupo, consultad un listado de los ODS (en anayaeducacion.es dispones de uno) y seleccionad tres que penséis que tienen un mayor impacto en el desarrollo de las infraestructuras. Debatid con el resto de grupos las razones por las que los habéis elegido.

2 Destaca qué aspectos de los objetivos 7, 8, 9, 10 y 11 se ven mejorados con el desarrollo de infraestructuras.

3 En relación con la meta 9.1, ¿cuál es la dificultad principal para que el acceso a las infraestructuras sea asequible y equitativo para todos?

Recuerda que puedes revisar las metas más importantes de los Objetivos de Desarrollo Sostenible en nuestra web anayaeducacion.es.

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• Plan Lingüístico: «Textos expositivos».

• Animaciones: Funcionamiento de diferentes mecanismos: tornillo sin fin, engranajes, leva, rueda excéntrica y biela-manivela.

• Presentaciones: «Tipos de elementos resistentes».

«El mecanismo de la biela-manivela».

«Usos de las estructuras».

• Laboratorio virtual: «La palanca».

Para evaluarte: • Actividad interactiva: «¡Ponte a prueba!».

SECUENCIA DE APRENDIZAJE DISEÑAMOS EL SISTEMA DE POLEAS MULTIPLICADOR Debéis diseñar un sistema de poleas multiplicador y calcular la relación de transmisión según los tamaños de sus poleas para averiguar la ganancia de velocidad que conseguiréis.

CONSTRUIMOS LAS POLEAS Como va a ser necesaria mucha multiplicación de velocidad, habrá que construir dos o tres sistemas de poleas para unirlos en un tren multiplicador.

2.1 El método más sencillo para construirlas consiste en cortar un círculo de la medida deseada y dos un poco más grandes para pegarlos a los lados del primero. Los materiales que escojáis deberían ser ligeros y fáciles de cortar.

2.2 Recuerda marcar bien los centros de los círculos para poner los ejes y que habrá que montar una polea pequeña y una grande en algunos ejes.

CONSTRUIMOS EL MOLINO Y CONECTAMOS LOS SISTEMAS PARA OBTENER UN TREN DE POLEAS 3.1 Ahora hay que conectar la salida de un sistema de poleas con la entrada del siguiente. Para transmitir el movimiento puedes usar una cuerda o una goma elástica.

3.2 Debéis diseñar y construir la estructura del molino para poder instalar en su base el tren de poleas.

• Documento: «Consejos para elaborar tu porfolio».

Y, además, toda la documentación necesaria para aplicar las claves del proyecto.

+ orientaciones en anayaeducacion.es

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SUGERENCIAS METODOLÓGICAS El estudio básico de estructuras y mecanismos se hace desde un punto de vista teórico, con muy pocos cálculos matemáticos, para evitar que la herramienta matemática, no suficientemente desarrollada por lo general en este nivel, dificulte la comprensión de los conceptos.

Esta introducción a las fuerzas, las estructuras y los mecanismos debe ir acompañada por muchos ejemplos que permitan al alumnado identificar en la vida real los elementos estudiados.

El estudio teórico se complementará con un proyecto habitual en esta materia: la construcción de una estructura sencilla, que servirá al alumnado para interiorizar los conceptos adquiridos.

Compromiso ODS En anayaeducacion.es encontrará numerosos vídeos sobre los ODS. Unos presentan sus generalidades y otros tratan las metas más importantes una a una.

Recomendamos que el alumnado visite el banco de recursos para visionar varios de estos vídeos antes de resolver las actividades propuestas.

COMPROMISO ODS

1 Cada grupo de estudiantes seleccionará los que consideren más adecuados y expondrán las razones que les han llevado a ello.

2 Objetivo 7: meta 7.2, aumento considerable de la proporción de energía renovable en el conjunto de fuentes energéticas; meta 7.b: mejora de la tecnología para prestar servicios energéticos modernos y sostenibles para todos en los países.

Objetivo 8: aumento de los puestos de trabajo en los sectores favorecidos por las mejoras de infraestructuras, como el turismo (meta 8.9) y favorecer el crecimiento económico (meta 8.1).

Objetivo 9: es el más relacionado, y aquí se pueden incluir muchas de las metas del objetivo.

Objetivo 10: la mejora de las infraestructuras permitirá que territorios anteriormente aislados empiecen a disponer de nuevas oportunidades y se crearán puestos de trabajo.

Objetivo 11: el logro de las metas de este objetivo dependerá, en gran medida, de la mejora de las infraestructuras necesarias para conseguir ciudades y comunidades inclusivas, seguras, resilientes y sostenibles.

3 En muchas ocasiones, el desarrollo llama al desarrollo, y la inversión se produce en las zonas ya desarrolladas, incrementando la desigualdad en lugar de reducirla. Por ello, es necesario un compromiso firme orientado hacia la equidad.

SECUENCIA DE APRENDIZAJE DISEÑAMOS EL SISTEMA DE POLEAS MULTIPLICADOR Se puede proponer lograr una ganancia de velocidad de 27 en tres etapas, así que cada etapa tendrá una ganancia de velocidad de 3, con lo que la polea de salida debe tener un diámetro tres veces más pequeño que la de entrada.

Como en el libro de texto no se dan fórmulas de relación de transmisión, simplemente se dirá que a n veces más pequeña, n veces más rápido girará la rueda de salida; y que para calcular la velocidad final se multiplican las ganancias de cada fase.

CONSTRUIMOS LAS POLEAS Para la construcción de cada polea, se seguirán las indicaciones dadas en el libro del alumnado. Para el material de los círculos, se propone cartón cortado con tijeras, pero también se puede hacer de madera de contrachapado cortado con segueta.

Las correas de trasmisión pueden ser gomas elásticas, coleteros…

CONSTRUIMOS EL MOLINO Y CONECTAMOS LOS SISTEMAS PARA OBTENER UN TREN DE POLEAS Se propone que busquen en internet el diseño y soluciones para fabricar un molino de viento con una base y unas aspas.

Se conectará cada sistema de poleas a la salida del anterior, de forma que la polea de salida de cada etapa gire en el mismo eje que la de entrada de la siguiente.

La forma de sujetar las poleas debería decidirla cada grupo, pero una opción consiste en pincharlas (con alfileres, si son de cartón, o con clavos, si son de madera) a dos paredes de poliuretano que se pegarían a la base del proyecto. Habría que asegurarse de que el eje tenga cierta holgura para que giren bien las ruedas.

31

U 4

1

Una estructura es un objeto complejo cuya función principal es la de soportar cargas, es decir, mantener en su interior o sobre ella determinados pesos. Así, por ejemplo, una vivienda es una estructura cuya finalidad es acoger a las personas que en ella viven y a sus enseres. Otras estructuras se diseñan para salvar accidentes geográficos, como los puentes que cruzan los ríos o los barrancos. En el diseño de una estructura, quienes diseñan la arquitectura y la ingeniería han de contemplar tres condiciones esenciales:

Las estructuras

• La estructura ha de ser estable, es decir, ha de mantenerse en equilibrio estático.

• El diseño de la estructura debe hacer que sus partes se mantengan sin deformarse.

• Los materiales y su disposición han de conseguir que la estructura sea resistente, tanto para aguantar fuerzas externas como para soportar las fuerzas que aparecen debidas a su propio peso.

COMPRENDE, PIENSA, APLICA…

1

Intuyo y deduzco. ¿Cuál es la función del tronco de un árbol? ¿Y la de los pilares de un puente?

2 ¿Qué función desempeña el tablero de una mesa? ¿Y sus patas?

3 ¿Conoces algún caso de alguna estructura que se haya derrumbado por su propio peso? Busca en internet algún caso de esta índole.

1.1 El diseño de una estructura Teniendo en cuenta las condiciones anteriores, una estructura se formará con un conjunto de elementos sólidos, unidos y acoplados, que tiene la función de soportar fuerzas, pesos y, en general, todo tipo de cargas.

Al aplicar cargas a una estructura, aparecen esfuerzos interiores en sus componentes. El diseño de una estructura ha de permitirle mantener con solidez tanto su forma como su tamaño.

En anayaeducacion.es dispones de la presentación «Tipos de estructuras» con una clasificación de las estructuras atendiendo a distintos criterios.

Estructuras vanguardistas La tendencia actual es construir estructuras que se integren en el entorno y que sean funcionales; es decir, que su objetivo esté enfocado a su uso por el ser humano,

aprovechando diseños vanguardistas. Muchos materiales de reciente invención han contribuido a llevar a cabo estas magníficas e imponentes construcciones.

1.2 Copiando a la naturaleza Los seres humanos siempre hemos convivido con nuestro entorno, nos hemos adaptado a sus cambios, y, fruto de la observación, de la exploración y de la investigación, tendemos a imitar lo que la naturaleza nos ofrece para nuestro provecho y bienestar. De esa actitud indagadora surgieron preguntas del tipo: «¿Cómo un árbol tan alto y tan fino puede llegar a sostener tal cantidad de ramas y hojas sin caerse?» o «¿Por qué el interior de esta cueva no se derrumba si no tiene un elemento central que soporte el techo?».

Según descubríamos y analizábamos diferentes estructuras de la naturaleza, hemos ido creando otras cada vez más perfeccionadas, llegando a la conclusión de que la correcta distribución de las fuerzas y los pesos ejercidos sobre el árbol o en las paredes de la cueva eran la clave de por qué las estructuras naturales se sostenían.

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS

Estructuras naturales Algunas estructuras de la naturaleza provienen de la formación y evolución geológica de nuestro planeta a lo largo de los millones de años de su historia. A modo de ejemplo, las cuevas naturales de la región de Capadocia, en Turquía, kilómetros de galerías y pasadizos esculpidos por la erosión del agua y del viento, han sido empleadas como vivienda por los seres humanos desde hace miles de años.

El reino animal también nos ofrece ejemplos de creación de estructuras. Los animales convertidos en arquitectos e ingenieros naturales han tratado de adaptarse al medio a lo largo de millones de años. Este es el caso de los castores, magníficos constructores de presas para poder controlar el cauce de los ríos, con el fin de preservar sus viviendas construidas a base de apilar ramas y troncos de árboles en forma de iglú. Es curioso ver como la entrada a la vivienda se encuentra en la parte inferior y parcialmente sumergida para su seguridad frente a los depredadores.

Estructuras naturales usadas como viviendas por los habitantes de Capadocia.

La función de una estructura es:

4 Averigua otros casos diferentes de los que se citan en el texto, en los que estructuras humanas imitan a la naturaleza. ¿Necesitas alguna pista? Panales de abejas, nidos de pájaros, la forma anatómica de las aves, telarañas, girasoles…

Puente del Milenio. Ourense. España.

Residencia unifamiliar Plak. Viena, Austria.

El espejo. Encuentra las diferencias y las similitudes entre una presa como la de la fotografía y un embalse construido por castores. ¿Cuál es natural y cuál es artificial? ¿Tienen ambas construcciones el mismo uso?

6

¿Has oído hablar de la existencia de cuevas empleadas como vivienda o almacén en tu región?

Quizá puedas descubrir algún lugar cerca de donde vives. Investiga y cuéntaselo a tu clase.

–S oportar pesos, tanto el de la propia estructura como el del resto del objeto, además de aquellos pesos que se coloquen sobre él o que tenga que levantar.

88

89

1

U 4

Las estructuras

1.3 Imitando las construcciones naturales Profesionales de la arquitectura y de la ingeniería se han fijado en la naturaleza con la intención de imitar las increíbles estructuras que esta nos ofrece. En el caso concreto de las torres, las construcciones de las termitas, como la que se muestra en la figura, son un excelente ejemplo a copiar. De hecho, muchos estudios de arquitectura y universidades analizan estas construcciones estructurales desde sus departamentos de biomimetismo. La biomimética es un área de la ciencia que tiene por objetivo el estudio de las estructuras biológicas, con el fin de resolver aquellos problemas humanos que la naturaleza ya ha resuelto.

Termitero construido por termitas.

28°C

24°C

Flujo de aire en el interior del edificio de Harare basado en un termitero.

En relación con las estructuras llevadas a cabo por las termitas, existe un proyecto en la ciudad de Harare, en Zimbabue, en el que se ha conseguido recrear un sistema de aire acondicionado de forma similar a como las termitas refrigeran de forma natural sus torres-termitero.

Este tipo de sistemas han conseguido un ahorro energético de hasta un 90 % en la refrigeración de este edificio. El secreto reside en el uso de la convección natural de corrientes de aire dirigidas que continuamente enfrían el ambiente en su interior.

Análogamente, observando la forma en que insectos, como los escarabajos, son capaces de drenar agua del aire ambiente en días de niebla o cómo las estructuras de algunas plantas, como el loto, acumulan humedad en su superficie, se han llegado a aplicar estas técnicas a ciertos edificios.

2

Una fuerza puede hacer que un objeto se mueva en el sentido en el que esta se aplica.

Acude a anayaeducacion.es, localiza el simulador «Fuerzas y movimiento» y experimenta con las fuerzas para comprender mejor cómo funcionan.

8

Investiga en internet y amplía la información sobre este y otros proyectos biónicos de ciudades verticales propuestos para el futuro.

Por tanto, las fuerzas pueden: • Mover un objeto que está en reposo.

• Detener un cuerpo en movimiento.

• Deformar un cuerpo.

• Modificar la dirección del movimiento de un cuerpo.

Las fuerzas se representan mediante flechas con una dirección y sentido determinados. La longitud de la flecha nos da idea de su magnitud.

2.2 Cómo se miden las fuerzas

Dinamómetro

Para medir una fuerza, existen varios instrumentos, el más habitual es la balanza, pero también se utiliza, en los laboratorios, el dinamómetro. Este aparato de medida se basa en la capacidad que tiene un muelle de alargarse de forma proporcional a la fuerza que se le aplica.

Anilla

En concreto, los científicos han pensado en la forma de emplear ciertos materiales —por ejemplo, fibras o plásticos repelentes del agua—, como elementos de recubrimiento de las paredes exteriores de los edificios. De esta forma, estos materiales, con determinadas formas microscópicas, son capaces de servir de solución al abastecimiento de agua de forma natural en épocas de sequía directamente desde las superficies exteriores de los edificios.

Rompecabezas. La torre biónica es un proyecto de rascacielos que los arquitectos españoles Eloy Celaya y Javier Pioz, y la arquitecta Rosa Cervera diseñaron a principios de siglo, basándose en la disposición de las fibras de los árboles para construir su estructura, que alcanzaba un kilómetro de alto con la mínima área de base. ¿Se puede construir este tipo de gigantes de la arquitectura? ¿Es posible que estructuras de tal altura se sostengan en pie? ¿Podría soportar algún tipo de catástrofe natural como un terremoto? ¿Cuántas personas podrían caber en su interior?

Las fuerzas son magnitudes que se caracterizan por su valor, o intensidad, y por su dirección. Las fuerzas producen efectos sobre los cuerpos: pueden deformarlos o cambiar su estado de movimiento (acelerarlos, frenarlos o cambiar la dirección en que se mueven).

Desde el punto de vista de la física, las fuerzas aparecen cuando los cuerpos interaccionan entre sí y son sometidos a una aceleración; por ejemplo, cuando un imán atrae un tornillo o cuando golpeamos una pelota o deformamos un pedazo de arcilla. Como se muestra en estos ejemplos, la interacción entre los cuerpos provoca que adquieran una aceleración.

Muelle 20 kg 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 kg

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

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2.1 Qué son las fuerzas

Las fuerzas

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 kg

Unidades de medida Recuerda las siguientes unidades porque son importantes para posteriores cálculos de estructuras:

Banda móvil de marcado del peso

Regla graduada extensible con el muelle

Gancho

• La masa se mide en kilogramos (kg) en el sistema internacional (SI) y es una de las consideradas como las siete magnitudes básicas.

• Las fuerzas, entre ellas el peso, son magnitudes derivadas de la masa y, por tanto, sus unidades se basan en ella. En el sistema internacional se emplea el newton (N) como unidad de fuerza.

Un newton es una unidad que mide la fuerza que ejerce un kilogramo de masa sometido a una aceleración de 1 metro por segundo cuadrado: 1 N = 1 kg · m/s2.

En anayaeducacion.es dispones de un documento que te ayudará a aclarar la diferencia entre masa y peso.

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

9 Un bloque de piedra tiene una masa de 100 kilogra-

10 Calcula el peso de la piedra del ejercicio anterior

mos. ¿Cuál sería su peso, es decir, la fuerza con que la Tierra lo atrae si la aceleración de la gravedad es g = 9,8 m/s2?

en la Luna y en Marte, sabiendo que la aceleración de la gravedad sobre la superficie de la Luna es de 1,62 m/s2, y en Marte, de 3,71 m/s2.

90

En estas páginas se pretende que el alumnado reflexione acerca del origen de las estructuras.

• Los contenidos sobre la función de las estructuras se pueden ampliar con la siguiente información.

Embalse construido por castores.

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

5

Las estructuras

91

Desarrollo del pensamiento Recomendamos emplear la técnica de pensamiento «Intuyo y deduzco» para la resolución de la actividad 1.

Para que el alumnado aprenda a establecer una comparación a partir de sus semejanzas y diferencias de forma reflexiva y eficiente, se recomienda emplear la técnica «El espejo» en la actividad 5.

Cultura emprendedora En la actividad 6 se pretende que el alumnado haga un trabajo de investigación, preparación de la información obtenida y posterior presentación del resultado. Dependiendo de la riqueza de la zona en estas cuevas y de la variedad de resultados, se puede plantear la actividad de una forma diferente.

Aprendizaje cooperativo Al estar la actividad 7 compuesta por varias preguntas, se presta para emplear la técnica de aprendizaje cooperativo «Rompecabezas». Encontrará la explicación de su dinámica en anayaeducacion.es.

TIC En la web anayaeducacion.es dispone de la ficha «Cómo buscar información en Internet» para que estudiantes con poca práctica puedan resolver la actividad 8.

–R esistir fuerzas externas distintas del peso, como golpes, ráfagas de viento, aceleraciones y frenazos, etc.

– Mantener la forma, evitando que el objeto se rompa o se deforme. La forma de un objeto depende de su estructura.

– Proteger el contenido o las partes delicadas de los objetos. La carcasa de un teléfono, por ejemplo, protege los circuitos y demás componentes que tiene dentro.

• Las estructuras que diseñamos y construimos los seres humanos son fruto de nuestra inventiva y de la aplicación del conocimiento científico a la ingeniería; pero, en realidad, a lo largo de nuestra existencia como especie hemos copiado e imitado muchas estructuras que en la naturaleza han dado solución a problemas. Así, se muestran los ejemplos de las presas de los castores o de los sistemas naturales de refrigeración de los termiteros.

• Se finaliza esta introducción con el concepto de «biomimetismo». Puede ser también un buen momento para introducir el concepto de «arquitectura bioclimática» e incidir en determinados aspectos de la construcción como la eficiencia energética.

SOLUCIONES Comprende, piensa, investiga...

1 Intuyo y deduzco. El alumnado, al contestar a esta pregunta, tiene que darse cuenta de que el tronco es la parte con menor masa de un árbol; sin embargo, es la parte que sostiene todo su peso. Lo mismo ocurre con los pilares de un puente que sirven de apoyo a las estructuras horizontales.

2 En el caso de una mesa, las patas sirven para sostener el tablero y para transmitir al suelo las fuerzas que vienen de él, el cual, a su vez, servirá de base para sostener cargas y fuerzas situadas sobre él.

3 Como el alumnado podrá observar, no son muchos los resultados que aparecen, en especial en lo referido a grandes obras o estructuras. La razón es que todas las obras tienen detrás una serie de estudios, diseños y cálculos realizados para evitar que esto ocurra. Además de los cálculos, se utilizan los llamados coeficientes de seguridad, para estar seguros de que la estructura resistirá no solo su propio peso, sino también el resto de esfuerzos para los que ha sido diseñada.

Existen, sin embargo, estructuras famosas por su derrumbe, como el edificio comercial Sampoong (Seúl), el edificio Rana Plaza (Bangladés), el puente Morandi (Liguria), o el puente Tacoma, que colapsó de forma muy espectacular debido a la presencia de vientos laterales.

Se puede recomendar la visita a esta página con vídeos de puentes cuyas estructuras se tambalearon al entrar en resonancia: http://estructurando.net/2014/06/30/5-cagadas-en-la-ingenieria-de-puentes-por-culpade-la-resonancia/

4 Con las pistas aportadas, el alumno o la alumna ha de ser capaz de describir las estructuras reticuladas del interior de las puertas a modo de panal de abejas, las mallas de protección o las estructuras móviles de los sistemas de seguimiento solar para el aprovechamiento de la energía.

5 El espejo. La función básica de ambas estructuras, la natural del castor y la creada por el ser humano, consiste en embalsar el agua.

En el caso del castor, la estructura sirve para que el nivel del agua deje sumergida la entrada al habitáculo, protegiéndole de los depredadores.

Por otro lado, una presa construida por humanos tiene por objeto alojar una central hidroeléctrica para aprovechar un salto de agua y generar electricidad, y acumular agua para abastecer poblaciones.

6 Este es un ejercicio de indagación. Lo mejor que puede hacer el alumnado es preguntar a sus familiares si conocen la existencia de estas construcciones y después investigar un poco sobre su uso en el pasado y en el presente.

7 Rompecabezas. Ejercicio de respuesta abierta. De la respuesta del alumnado se podrá extraer información muy valiosa acerca de si ha sabido entender la naturaleza de las construcciones y el mimetismo con la naturaleza.

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8 La actividad pretende que el alumnado lance una búsqueda en internet para conocer qué tipo de construcciones biónicas se están llevando a cabo en el mundo. Pueden ser construcciones de viviendas unifamiliares acordes con un entorno natural o grandes construcciones que aprovechen el estudio de la naturaleza para integrar alguna de sus características en la propia construcción.

1

U 4

Las estructuras

1.3 Imitando las construcciones naturales Profesionales de la arquitectura y de la ingeniería se han fijado en la naturaleza con la intención de imitar las increíbles estructuras que esta nos ofrece. En el caso concreto de las torres, las construcciones de las termitas, como la que se muestra en la figura, son un excelente ejemplo a copiar. De hecho, muchos estudios de arquitectura y universidades analizan estas construcciones estructurales desde sus departamentos de biomimetismo. La biomimética es un área de la ciencia que tiene por objetivo el estudio de las estructuras biológicas, con el fin de resolver aquellos problemas humanos que la naturaleza ya ha resuelto.

Termitero construido por termitas.

28°C

24°C

Flujo de aire en el interior del edificio de Harare basado en un termitero.

En relación con las estructuras llevadas a cabo por las termitas, existe un proyecto en la ciudad de Harare, en Zimbabue, en el que se ha conseguido recrear un sistema de aire acondicionado de forma similar a como las termitas refrigeran de forma natural sus torres-termitero.

Este tipo de sistemas han conseguido un ahorro energético de hasta un 90 % en la refrigeración de este edificio. El secreto reside en el uso de la convección natural de corrientes de aire dirigidas que continuamente enfrían el ambiente en su interior.

Análogamente, observando la forma en que insectos, como los escarabajos, son capaces de drenar agua del aire ambiente en días de niebla o cómo las estructuras de algunas plantas, como el loto, acumulan humedad en su superficie, se han llegado a aplicar estas técnicas a ciertos edificios.

2

Una fuerza puede hacer que un objeto se mueva en el sentido en el que esta se aplica.

Acude a anayaeducacion.es, localiza el simulador «Fuerzas y movimiento» y experimenta con las fuerzas para comprender mejor cómo funcionan.

8

Por tanto, las fuerzas pueden: • Mover un objeto que está en reposo.

• Detener un cuerpo en movimiento.

• Deformar un cuerpo.

2.2 Cómo se miden las fuerzas

Dinamómetro

Para medir una fuerza, existen varios instrumentos, el más habitual es la balanza, pero también se utiliza, en los laboratorios, el dinamómetro. Este aparato de medida se basa en la capacidad que tiene un muelle de alargarse de forma proporcional a la fuerza que se le aplica.

Anilla

Muelle 20 kg 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 kg

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 kg

Unidades de medida Recuerda las siguientes unidades porque son importantes para posteriores cálculos de estructuras:

Banda móvil de marcado del peso

Regla graduada extensible con el muelle

Gancho

• La masa se mide en kilogramos (kg) en el sistema internacional (SI) y es una de las consideradas como las siete magnitudes básicas.

• Las fuerzas, entre ellas el peso, son magnitudes derivadas de la masa y, por tanto, sus unidades se basan en ella. En el sistema internacional se emplea el newton (N) como unidad de fuerza.

Un newton es una unidad que mide la fuerza que ejerce un kilogramo de masa sometido a una aceleración de 1 metro por segundo cuadrado: 1 N = 1 kg · m/s2.

En anayaeducacion.es dispones de un documento que te ayudará a aclarar la diferencia entre masa y peso.

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

Investiga en internet y amplía la información sobre este y otros proyectos biónicos de ciudades verticales propuestos para el futuro.

Las fuerzas SUGERENCIAS METODOLÓGICAS

• Modificar la dirección del movimiento de un cuerpo.

Las fuerzas se representan mediante flechas con una dirección y sentido determinados. La longitud de la flecha nos da idea de su magnitud.

En concreto, los científicos han pensado en la forma de emplear ciertos materiales —por ejemplo, fibras o plásticos repelentes del agua—, como elementos de recubrimiento de las paredes exteriores de los edificios. De esta forma, estos materiales, con determinadas formas microscópicas, son capaces de servir de solución al abastecimiento de agua de forma natural en épocas de sequía directamente desde las superficies exteriores de los edificios.

Rompecabezas. La torre biónica es un proyecto de rascacielos que los arquitectos españoles Eloy Celaya y Javier Pioz, y la arquitecta Rosa Cervera diseñaron a principios de siglo, basándose en la disposición de las fibras de los árboles para construir su estructura, que alcanzaba un kilómetro de alto con la mínima área de base. ¿Se puede construir este tipo de gigantes de la arquitectura? ¿Es posible que estructuras de tal altura se sostengan en pie? ¿Podría soportar algún tipo de catástrofe natural como un terremoto? ¿Cuántas personas podrían caber en su interior?

Las fuerzas son magnitudes que se caracterizan por su valor, o intensidad, y por su dirección. Las fuerzas producen efectos sobre los cuerpos: pueden deformarlos o cambiar su estado de movimiento (acelerarlos, frenarlos o cambiar la dirección en que se mueven).

Desde el punto de vista de la física, las fuerzas aparecen cuando los cuerpos interaccionan entre sí y son sometidos a una aceleración; por ejemplo, cuando un imán atrae un tornillo o cuando golpeamos una pelota o deformamos un pedazo de arcilla. Como se muestra en estos ejemplos, la interacción entre los cuerpos provoca que adquieran una aceleración.

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

7

2.1 Qué son las fuerzas

Las fuerzas

9 Un bloque de piedra tiene una masa de 100 kilogra-

10 Calcula el peso de la piedra del ejercicio anterior

mos. ¿Cuál sería su peso, es decir, la fuerza con que la Tierra lo atrae si la aceleración de la gravedad es g = 9,8 m/s2?

en la Luna y en Marte, sabiendo que la aceleración de la gravedad sobre la superficie de la Luna es de 1,62 m/s2, y en Marte, de 3,71 m/s2.

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91

TIC En anayaeducacion.es encontrarán una simulación para ayudar al alumnado a entender las fuerzas y un documento con el que podrá aclarar sus dudas sobre la diferencia entre las magnitudes masa y peso.

El concepto de fuerza se presenta desde un punto de vista de su aplicación, más que de su naturaleza física.

Es importante que el alumnado sea capaz de asimilar este concepto antes de abordar cualquier tipo de relación matemática con otras magnitudes como la masa o la aceleración. De hecho, la idea es que asuma que la aplicación de una fuerza trae como consecuencia un cambio en el estado de un objeto, que se pondrá en movimiento si estaba en reposo o podrá volver al reposo si estaba en movimiento. Este cambio de estado dará lugar a un cambio de posición o a un cambio de forma. Al primero se le denomina desplazamiento, y al segundo caso, deformación.

SOLUCIONES Comprende, piensa, investiga...

9 El peso, o fuerza con la que es atraído el bloque por la Tierra, es el resultado de multiplicar su masa por la aceleración de la gravedad: P = m ∙ g = 100 kg ∙ 9,8 m/s2 = 980 N

10 Reemplazando en la fórmula anterior el valor de la aceleración de la gravedad de la Tierra por las correspondientes de la Luna y de Marte, se obtienen: PL = m ∙ gL = 100 kg ∙ 1,62 m/s2 = 162 N PM = m ∙ gM = 100 kg ∙ 3,71 m/s2 = 371 N 2

U 4

Las fuerzas

Cargas dinámicas

2.3 Las cargas y el equilibrio de un objeto

2.5 Tipos de fuerzas y cargas

Para que un cuerpo se encuentre en equilibrio, es necesario que la suma de todas las fuerzas que actúan sobre él sea igual a cero. En caso contrario, como hemos visto, el cuerpo estará sometido a una aceleración. Todos los cuerpos tienden a buscar el equilibrio, es decir, tienden a mantenerse estáticos.

Cuando sobre un objeto actúan fuerzas externas, la forma en la que estas se distribuyen y varían sobre su superficie puede ser diferente según el caso. Así, existen dos criterios para clasificar el tipo de fuerzas y cargas:

Una estructura en equilibrio está afectada por múltiples fuerzas. Entre ellas, las que aparecen debido al peso que soportan se denominan cargas. Por ejemplo, un puente que soporta el peso de los vehículos y personas que se encuentran sobre él, o una mesa que sostiene sobre ella un ordenador son ejemplos de estructuras que soportan cargas, manteniendo el equilibrio.

Las cargas se pueden clasificar en: • Cargas estáticas o muertas, que no varían con el tiempo, como los muebles que se soportan en la planta de un edificio.

Muchas construcciones sostienen elementos y cargas estáticos —es decir, carentes de movimiento—, pero muchas otras han de soportar cargas que actúan en movimiento, añadiendo a los efectos, por el peso de los objetos, las fuerzas que sus inercias provocan.

• Cargas dinámicas o vivas, que pueden variar en el tiempo, como el peso de la nieve sobre un tejado o el tránsito del tráfico de vehículos sobre un puente.

Cubo

Triángulo

Círculo

Figura asimétrica

• Variables: cambian continuamente de magnitud y de dirección, tal y como sucede con la carga que soporta un puente cuando circula el tráfico sobre él.

• Distribuidas, en las que las cargas reparten y dispersan su peso total sobre una superficie, como la nieve acumulada sobre un tejado.

Por ejemplo, el centro de gravedad de un cuerpo simétrico será el centro geométrico, es decir, el punto por el que cruzan todas las diagonales que unen vértices opuestos. En el caso de un triángulo, el centro de gravedad se situará en un punto de la recta central que determina su altura; en un círculo, el centro de gravedad coincide con el centro geométrico.

Observa el ejemplo de la figura del margen, en el que una plataforma soporta un montículo de arena. Cuanto mayor sea la cantidad de arena acumulada en el montículo, mayor será la carga en el centro de la estructura y menor en los extremos. Esto provocará una deformación en el centro de la plataforma.

Piensa y comparte en pareja. Acuérdate de una de esas veces que vas montado en un vehículo y el conductor ha realizado un giro brusco. ¿Qué te ha sucedido? ¿Te has movido? ¿Qué te ha empujado?, ¿hacia qué dirección?

Distribución y efecto de un montículo de arena sobre una plataforma.

13 Especifica al menos un ejemplo de fuerzas puntuales y otro de cargas distribuidas en la vida cotidiana.

14 El agua que contiene una piscina aplica una carga

su interior el centro de gravedad, aportando de esta manera estabilidad al conjunto.

¿Qué te hace decir eso? En la imagen puedes ver la presa de una central hidroeléctrica. ¿Podrías describir el tipo de fuerzas que actúan y dónde están aplicadas? ¿Es mayor la magnitud de la fuerza ejercida sobre la presa en el fondo del embalse que en la superficie? ¿Qué relación hay entre la presión del agua y las fuerzas originadas en la pared de la presa?

92

A continuación, se describe de forma simple y directa el concepto de centro de gravedad en alusión directa al concepto de estabilidad que se asocia a una estructura.

• Se puede proponer el ejemplo de la torre Eiffel como una estructura cuya forma contiene en

uniformemente distribuida sobre el suelo, dado que en el fondo de la piscina hay la misma altura de agua sobre cada unidad de superficie. ¿Ocurre lo mismo en las paredes de la piscina? ¿Cuál es el tipo de distribución de cargas que presionan contra la pared?

15 12

Deformación que sufriría la estructura sencilla si el material fuera poco resistente. Piensa que cuanto mayor peso se acumula, mayor es la deformación.

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

Por otro lado, en las figuras asimétricas, el centro de gravedad puede situarse fuera del cuerpo. Esto es indicativo de la falta de estabilidad.

Dependiendo de su forma y posición, la figura podrá caer buscando una posición más estable.

Mapa conceptual de paisaje. Piensa en un objeto pesado en movimiento y dibújalo en tu cuaderno. ¿Cómo representarías la fuerza que lo impulsa? ¿Y la fuerza debida a su propio peso? Utiliza flechas para identificar cada fuerza.

Reacción de la estructura para sostener el peso de la arena.

Según su forma de aplicación: • Puntuales o concentradas, como el golpeo de un martillo sobre la cabeza de un clavo o la forma en que se clava con el dedo una chincheta.

Se dice que un objeto o una estructura es estable cuando la distribución de su masa se equilibra ante las fuerzas de la gravedad. Esta definición nos lleva a un concepto específico: el centro de gravedad, que se define como un punto representativo de un cuerpo en el que se puede considerar concentrada toda su masa. El centro de gravedad es un punto geométrico, y su posición, cuando el cuerpo está hecho de un solo material, dependerá exclusivamente de su geometría.

Representación del peso de la arena según su acumulación.

• Permanentes: su magnitud y su dirección son siempre constantes, por ejemplo, el peso de un edificio sobre el suelo.

2.4 El centro de gravedad, concepto clave

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

11

Variables Distribuidas

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS El primer apartado de esta página define y clasifica las cargas. Las estructuras han de ser diseñadas y dimensionadas teniendo en cuenta las cargas a las que van a ser sometidas. Por ejemplo, las cargas accidentales como huracanes o terremotos deberán ser tenidas en cuenta en países con actividad sísmica o frecuentes tornados.

Montículo de arena Monticulo de arena

Según su duración y magnitud en el tiempo podrán ser:

• Cargas accidentales, como las provocadas por terremotos, huracanes y todo tipo de fenómenos meteorológicos de alta intensidad.

para la estabilidad

Centro de gravedad

Tipos de fuerzas y cargas Según su duración Permanentes en el tiempo Según su forma Puntuales de aplicación

Deformación

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Desarrollo del pensamiento Puede resultar de ayuda a su alumnado, para responder a la actividad 11, la consulta del documento que ofrecemos en anayaeducacion.es sobre el organizador gráfico «Mapa conceptual de paisaje».

Recomendamos emplear la técnica de pensamiento «Piensa y comparte en pareja» para la resolución de la actividad 12.

Para que el alumnado aprenda a razonar sus respuestas, recomendamos el empleo de la técnica «¿Qué te hace decir eso?» al resolver la actividad 15.

• Es importante que el alumnado sea capaz de discernir por sí mismo la diferencia entre los tres primeros objetos presentados en la figura del margen y la figura asimétrica de la esquina inferior derecha cuyo centro de gravedad se encuentra fuera del objeto.

• Es fundamental conseguir que el alumnado asocie el concepto de centro de gravedad con el de la forma del objeto. En la realidad, en el cálculo de la situación del centro de gravedad, se incluyen también las características de los distintos materiales empleados, pero en este nivel, para una mejor comprensión, se considerará que los objetos tienen una composición homogénea, por lo que únicamente su forma será relevante para determinar el centro de gravedad.

En el último apartado de esta doble página se aplican nuevos criterios para la clasificación de las fuerzas y las cargas que producen en función de su duración, y la forma de aplicación, compatible con la definida en la página anterior.

• Aquí conviene señalar que una misma fuerza puede tener diferentes efectos según cómo se aplique. Si la fuerza se ejerce sobre una superficie grande, su efecto es menor que si se aplica sobre una superficie más pequeña. Para ello, se pueden emplear los clásicos ejemplos de la gran superficie de los esquís y las raquetas para no hundirse en la nieve, y la mínima superficie de la punta afilada de la aguja para poder penetrar en los tejidos.

SOLUCIONES Comprende, piensa, investiga...

11 Mapa conceptual de paisaje. Esta pretende ser una actividad sencilla para que el alumnado, tras dibujar un objeto masivo —como un gran bloque de piedra, un vehículo o cualquier otro objeto—, sea capaz de asociar el cambio de estado posicional, o desplazamiento, con el dibujo de una flecha horizontal, y el peso del propio objeto con una flecha vertical.

12 Piensa y comparte en pareja. Esta cuestión alude a la fuerza de inercia que aparece en los cuerpos con movimiento circular. Es importante que los alumnos y las alumnas sean capaces de describir la situación con sus propias palabras.

33

13 • Ejemplo de una carga puntual puede ser la punta de un clavo en el momento en el que se martillea para introducirse en una pieza de madera o de una chincheta al clavarla en el corcho, un tacón de aguja al caminar o un punzón para perforar.

• El ejemplo de una carga distribuida es más fácil de pensar: el peso de las mesas y sillas de clase sobre el suelo, raquetas para caminar en la nieve, trípodes para sostener algún objeto, etc.

14 El agua provoca una fuerza lateral sobre las paredes que evitan que se derrame. Esta carga de agua es insignificante en la superficie y máxima en el fondo. A este tipo de carga se le llama «linealmente distribuida».

15 ¿Qué te hace decir eso? El alumnado puede realizar esta descripción por medio de un gráfico en el que dibuje el perfil en sección de la presa y una serie de flechas de mayor o menor tamaño que identifiquen la dirección e intensidad de la carga que la presa está soportando.

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U 4

Las fuerzas

2.6 Los esfuerzos que originan las fuerzas Pandeo

Cuando varias fuerzas exteriores actúan sobre un objeto, este se deforma debido a la acción de un conjunto de fuerzas internas que reciben el nombre de «esfuerzos». Existen cinco tipos diferentes: tracción, compresión, flexión, torsión y cortadura (o cizalladura).

Vamos a explicar detalladamente cada uno de ellos:

3

Los componentes estructurales

• Tracción: es aquel esfuerzo en el que dos fuerzas estiran una pieza, de tal forma que la pieza aumenta su longitud y disminuye su sección, especialmente en el centro. Es el efecto que se origina sobre una cuerda cuando tiramos de sus extremos.

• Flexión: se da cuando una fuerza actúa de forma perpendicular a una pieza, produciendo la curvatura de esta. Es el efecto que origina en un tablón apoyado en sus extremos cuando nos subimos encima.

• Torsión: es el retorcimiento de la pieza cuando sobre sus extremos actúan dos fuerzas giratorias y en sentido contrario. Es el efecto que resulta cuando escurrimos un trapo mojado.

Una estructura está formada por diferentes elementos, cada uno de los cuales tiene su propia misión en ella, por lo que no todos tienen por qué estar sometidos a los mismos esfuerzos.

Piensa, por ejemplo, en un edificio. Como ya sabes, su estructura debe servir para soportar tanto su propio peso como el efecto de las diferentes cargas a las que se encuentra sometida, como pueden ser el efecto del viento, los movimientos sísmicos, las vibraciones que genera el tráfico, etc.

Sin embargo, ¿qué soporta en última instancia todas estas cargas?

La suma final de todas las cargas recae sobre el suelo y por ello, en la mayoría de las construcciones, ha de ser reforzado por la cimentación.

Los cimientos forman una base adicional sólida y consistente dentro del terreno, y a partir de ella se desarrollan los pilares, las columnas, las vigas y otros elementos estructurales.

• Compresión: es aquel esfuerzo en el cual dos fuerzas aplastan una pieza provocando una disminución de su longitud y un ensanchamiento de la pieza. Es el efecto que se produce en las patas de una silla cuando nos sentamos encima.

Consiste en la deformación de una pieza alargada cuando está sometida a un esfuerzo de flexión muy grande.

Es un efecto no deseado que debe evitarse porque puede producir la caída de una estructura.

3.1 Elementos estructurales

Completa la información con la presentación «Tipos de elementos resistentes» que encontrarás en anayaeducacion.es.

Elementos estructurales

Compresión Las fuerzas que actúan sobre el cuerpo tienden a acortarlo. En estas circunstancias se dice que el objeto trabaja a compresión.

Cimentación. Es la encargada de transmitir las cargas de la estructura al terreno.

Su diseño depende de las características de la construcción y la naturaleza del terreno.

• Para el esfuerzo de tracción, una goma elástica que se estira, con la consecuencia de que • Para la compresión, una goma de borrar que es aplastada, y que, como consecuencia del es-

Tipos de esfuerzos

Sobre el cuerpo actúan fuerzas que tienden a alargarlo y, como consecuencia, se produce un estiramiento del material.

Entender los esfuerzos es un aspecto fundamental en esta unidad. Para facilitar su comprensión, conviene utilizar ejemplos sencillos basados en experiencias cotidianas. «adelgaza» en su parte central.

• Cizalladura: es el efecto de corte de una pieza cuando actúan sobre ella, en un mismo punto, dos fuerzas con direcciones contrarias. Es el efecto que tiene lugar cuando cortamos algo con las tijeras.

Tracción

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS

Arcos. Son marcos curvos en los que las fuerzas soportadas se distribuyen entre sus elementos como cargas que producen compresión.

Tirantes. Son cables de acero que se utilizan con el objeto de dar rigidez y aumentar la resistencia de la estructura.

Están sometidos únicamente a esfuerzos de tracción.

fuerzo, «engorda» en el centro.

• La flexión se puede explicar como una combinación de compresión y tracción: mientras que Flexión

Torsión

Cortadura, o cizalladura

Los objetos tienden a doblarse o curvarse. Un tipo particular de flexión es la flexión lateral, o pandeo.

Las fuerzas que actúan sobre el cuerpo tienden a retorcerlo. Por ejemplo, los ejes en rotación.

Se produce cuando las cargas que actúan sobre el elemento tienden a cortarlo.

Acude a anayaeducacion.es para ver la presentación «Tipos de esfuerzos».

Pilares y columnas. Son elementos verticales de la estructura. Están sometidos principalmente a un esfuerzo de compresión.

Vigas. Son elementos horizontales de la estructura que soportan la carga situada entre dos apoyos.

Están sometidas, principalmente, a esfuerzos de flexión.

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95

las fibras superiores de la pieza sometida a un esfuerzo de flexión se alargan, las inferiores se acortan, o viceversa.

TIC En anayaeducacion.es dispone de la presentación «Tipos de esfuerzos» para complementar los contenidos de esta página.

• La torsión resulta sencilla de comprender; se puede explicar que se da en ejes, llaves, destornilladores, etc. Es posible conseguir un ejemplo muy visual retorciendo un palito de regaliz dulce.

• Conceptualmente, la cizalladura es la más compleja de entender, pero con el ejemplo de las tijeras suele ser suficiente para, al menos, poder distinguirla de las demás.

• Por último, a modo de ampliación, se puede invitar al alumnado a que busque información acerca de la llamada flexión lateral o pandeo, y en qué condiciones se produce.

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Las fuerzas

2.6 Los esfuerzos que originan las fuerzas Pandeo

Cuando varias fuerzas exteriores actúan sobre un objeto, este se deforma debido a la acción de un conjunto de fuerzas internas que reciben el nombre de «esfuerzos». Existen cinco tipos diferentes: tracción, compresión, flexión, torsión y cortadura (o cizalladura).

Vamos a explicar detalladamente cada uno de ellos:

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Los componentes estructurales

• Tracción: es aquel esfuerzo en el que dos fuerzas estiran una pieza, de tal forma que la pieza aumenta su longitud y disminuye su sección, especialmente en el centro. Es el efecto que se origina sobre una cuerda cuando tiramos de sus extremos.

Consiste en la deformación de una pieza alargada cuando está sometida a un esfuerzo de flexión muy grande.

Es un efecto no deseado que debe evitarse porque puede producir la caída de una estructura.

• Torsión: es el retorcimiento de la pieza cuando sobre sus extremos actúan dos fuerzas giratorias y en sentido contrario. Es el efecto que resulta cuando escurrimos un trapo mojado.

Una estructura está formada por diferentes elementos, cada uno de los cuales tiene su propia misión en ella, por lo que no todos tienen por qué estar sometidos a los mismos esfuerzos.

Completa la información con la presentación «Tipos de elementos resistentes» que encontrarás en anayaeducacion.es.

Elementos estructurales

Compresión

Sobre el cuerpo actúan fuerzas que tienden a alargarlo y, como consecuencia, se produce un estiramiento del material.

Las fuerzas que actúan sobre el cuerpo tienden a acortarlo. En estas circunstancias se dice que el objeto trabaja a compresión.

Flexión

Torsión

Cortadura, o cizalladura

Los objetos tienden a doblarse o curvarse. Un tipo particular de flexión es la flexión lateral, o pandeo.

Las fuerzas que actúan sobre el cuerpo tienden a retorcerlo. Por ejemplo, los ejes en rotación.

Se produce cuando las cargas que actúan sobre el elemento tienden a cortarlo.

Acude a anayaeducacion.es para ver la presentación «Tipos de esfuerzos».

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Cimentación. Es la encargada de transmitir las cargas de la estructura al terreno.

Su diseño depende de las características de la construcción y la naturaleza del terreno.

Pilares y columnas. Son elementos verticales de la estructura. Están sometidos principalmente a un esfuerzo de compresión.

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS El hecho de que existan diferentes componentes estructurales y la forma de cada uno de ellos viene determinado por los distintos tipos de esfuerzo que deben soportar las estructuras.

• Cizalladura: es el efecto de corte de una pieza cuando actúan sobre ella, en un mismo punto, dos fuerzas con direcciones contrarias. Es el efecto que tiene lugar cuando cortamos algo con las tijeras.

Tipos de esfuerzos

Tracción

Los componentes estructurales

Piensa, por ejemplo, en un edificio. Como ya sabes, su estructura debe servir para soportar tanto su propio peso como el efecto de las diferentes cargas a las que se encuentra sometida, como pueden ser el efecto del viento, los movimientos sísmicos, las vibraciones que genera el tráfico, etc.

Sin embargo, ¿qué soporta en última instancia todas estas cargas?

La suma final de todas las cargas recae sobre el suelo y por ello, en la mayoría de las construcciones, ha de ser reforzado por la cimentación.

Los cimientos forman una base adicional sólida y consistente dentro del terreno, y a partir de ella se desarrollan los pilares, las columnas, las vigas y otros elementos estructurales.

• Compresión: es aquel esfuerzo en el cual dos fuerzas aplastan una pieza provocando una disminución de su longitud y un ensanchamiento de la pieza. Es el efecto que se produce en las patas de una silla cuando nos sentamos encima.

• Flexión: se da cuando una fuerza actúa de forma perpendicular a una pieza, produciendo la curvatura de esta. Es el efecto que origina en un tablón apoyado en sus extremos cuando nos subimos encima.

3.1 Elementos estructurales

Arcos. Son marcos curvos en los que las fuerzas soportadas se distribuyen entre sus elementos como cargas que producen compresión.

• La información sobre las vigas puede ampliarse indicando que como las vigas están someti-

Tirantes. Son cables de acero que se utilizan con el objeto de dar rigidez y aumentar la resistencia de la estructura.

Están sometidos únicamente a esfuerzos de tracción.

Vigas. Son elementos horizontales de la estructura que soportan la carga situada entre dos apoyos.

Están sometidas, principalmente, a esfuerzos de flexión.

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das a esfuerzos de flexión, los materiales con los que se construyen tienen que soportar esfuerzos de tracción y de compresión al mismo tiempo. Dado que ningún material es totalmente rígido, la viga tiende a doblarse de manera que si la dividimos longitudinalmente, una mitad se comprime y la otra mitad se estira al estar sometida a tracción. Conviene mencionar que los puntos sobre los que se apoya la viga sufren esfuerzos de cizallamiento.

• Si se considera oportuno, la información sobre los arcos puede ampliarse de la siguiente manera: los arcos son resistentes porque transforman los esfuerzos de flexión en otros de compresión, y prácticamente todos los materiales son más resistentes a la compresión que a la flexión. Es más, cuando un arco está cargado, es más resistente que cuando no lo está, siempre y cuando los apoyos sean capaces de soportar el peso sin hundirse en el suelo o sin separarse.

• Además de los elementos resistentes que se describen en el libro del alumnado, se pueden citar los siguientes: Dinteles. Son elementos horizontales que salvan un espacio libre entre dos apoyos. Se emplean para abrir huecos en los muros para crear ventanas y puertas.

Contrafuertes. Son pilares que se colocan adosados a los muros para reforzarlos y aguantar su empuje.

Membranas. Son superficies flexibles que soportan cargas mediante el desarrollo de esfuerzos de tracción.

Placas o losas. Distribuyen las cargas por toda su superficie mediante flexión.

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U 4

Los componentes estructurales

3.2 Los fallos estructurales ¿Sabías que…?

En San Francisco, 34 personas dedican su vida a pintar el emblemático puente Golden Gate. Para evitar que la humedad y el salitre corroan el acero del que está construido, las labores de mantenimiento han de ser continuas. Cada año se emplean unos 200 000 litros de pintura naranja, pensada para conservarlo y para que los navegantes puedan ver los pilares en la densa niebla.

El fallo o mal funcionamiento de un sistema es algo inherente a la actividad humana. Frente a la imperfección, lo mejor es imponer el mantenimiento preventivo y poner cuidado y precisión en el diseño.

Las principales situaciones de fallo de una estructura se originan por: • Fatiga del material. Las estructuras están permanentemente sometidas a fuerzas y cargas. En muchos casos, las cargas no son estáticas, sino que están en constante movimiento, como en el caso de puentes destinados al tráfico de vehículos. Los elementos de la estructura reciben vibraciones por el movimiento de las cargas mediante pequeños y repetitivos impactos en todas las direcciones.

Esto hace que el material de la estructura esté sometido a mayores esfuerzos y se degenere con mayor rapidez.

4

Tipos de estructuras Ejemplos de estructuras

Estructura masiva.

Son aquellas estructuras que emplean elementos resistentes, como pilares y columnas verticales, los cuales se entrecruzan con vigas horizontales formando un emparrillado. Se emplean actualmente para forjar el esqueleto de los edificios y para construir andamios. Una escalera de mano es un ejemplo de una estructura entramada simple.

4.3 Estructuras laminadas Estas estructuras tienen la función de servir de elemento de recubrimiento y protección. Suelen ser ligeras y, normalmente, frágiles si se comparan con otro tipo de estructuras más pesadas. Cuando se fabrican estructuras laminadas con mayor dureza y más resistentes, suelen denominarse exoesqueletos.

Estructura entramada.

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

Empleadas desde la Antigüedad, se basan en la solidez, la resistencia y permanencia en el tiempo de las estructuras naturales. Se componen de grandes bloques de piedra de gran espesor y de la acumulación de materiales cuya función principal es la sustentación. Los ejemplos más claros los encontramos en las pirámides egipcias, los antiguos templos, los embalses y los puentes de piedra, algunos de los cuales aún se mantienen en pie.

4.2 Estructuras entramadas

• Oxidación y corrosión. Todos los materiales, en especial los metales, sufren procesos de oxidación, que en muchos casos derivan en corrosión, dando lugar a la pérdida de la masa afectada en el material atacado. El uso de pinturas específicas u otras técnicas anticorrosivas son prácticas habituales para evitarla.

• Diseño estructural erróneo. Factores como la óptima selección de materiales, su cálculo, situación, disposición e, incluso, el proceso de ensamble, así como muchos otros parámetros son esenciales antes de la construcción de una estructura. Si en el proceso de planificación y diseño de la obra se comete algún error o no se tiene en cuenta alguna eventualidad importante, al cabo de un tiempo aparecen fallos. Los materiales alcanzarán condiciones indeseables de ruptura, y la estructura terminará por derrumbarse.

Cualquier estructura fabricada se podría encuadrar en alguno de los siguientes tipos:

4.1 Estructuras masivas

Las construcciones más habituales para este tipo de estructuras se encuentran en los paneles exteriores de los electrodomésticos o las piezas de chapa que recubren un automóvil.

16 Además de los comentados, ¿qué otros factores

4.4 Estructuras colgantes y atirantadas

pueden provocar que una estructura falle?

17 ¿Es cierto que un arco de medio punto (fotogra-

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS En esta página se introduce un concepto poco estudiado en Educación Secundaria pero muy importante en los temas relacionados con las estructuras. Este es el caso de los fallos estructurales, o dicho de otro modo, del porqué se pueden llegar a derrumbar las estructuras por fallos en sus componentes. Así, se analizan las tres principales causas de fallo estructural: la fatiga del material, la falta de mantenimiento que da lugar a que los materiales se oxiden o se corroan, y el hecho de llevar a cabo una construcción basada en un mal diseño.

Este tipo de estructuras se basa en el empleo de tirantes y cables de acero para sostener elementos estructurales macizos. Se utilizan en la construcción de puentes, que suelen tener una o dos grandes torres sobre las que apoyan los tirantes y los cables de acero que los sujetan.

fía inferior) soporta más carga que un dintel (derecha)? Reflexiona y justifica tu respuesta.

Estructura laminada.

En la presentación «Usos de las estructuras» que hallarás en anayaeducacion.es podrás ver más ejemplos.

4.5 Estructuras trianguladas El triángulo es el único polígono indeformable. Un objeto compuesto de tres barras rígidas formando un triángulo no sufre variación en la forma cuando se le aplican fuerzas. De este modo, la triangulación, o formación de triángulos con elementos resistentes, es el método más eficaz para hacer que las estructuras sean más rígidas y menos deformables.

Este tipo de soluciones se pueden encontrar tanto en edificios y estructuras permanentes como en estructuras desmontables, por ejemplo, las grúas.

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SOLUCIONES Comprende, piensa, investiga...

16 Incluso cumpliéndose los requisitos de un buen diseño y un buen mantenimiento, hay factores accidentales que pueden hacer que una estructura falle, como, por ejemplo, los terremotos.

17 La geometría del arco favorece el reparto y la distribución de cargas a lo largo del propio arco, mientras que el dintel concentra la mayor parte del peso en su punto medio. Se puede explicar con dibujos similares a estos:

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U 4

Los componentes estructurales

3.2 Los fallos estructurales ¿Sabías que…?

En San Francisco, 34 personas dedican su vida a pintar el emblemático puente Golden Gate. Para evitar que la humedad y el salitre corroan el acero del que está construido, las labores de mantenimiento han de ser continuas. Cada año se emplean unos 200 000 litros de pintura naranja, pensada para conservarlo y para que los navegantes puedan ver los pilares en la densa niebla.

El fallo o mal funcionamiento de un sistema es algo inherente a la actividad humana. Frente a la imperfección, lo mejor es imponer el mantenimiento preventivo y poner cuidado y precisión en el diseño.

Las principales situaciones de fallo de una estructura se originan por: • Fatiga del material. Las estructuras están permanentemente sometidas a fuerzas y cargas. En muchos casos, las cargas no son estáticas, sino que están en constante movimiento, como en el caso de puentes destinados al tráfico de vehículos. Los elementos de la estructura reciben vibraciones por el movimiento de las cargas mediante pequeños y repetitivos impactos en todas las direcciones.

Esto hace que el material de la estructura esté sometido a mayores esfuerzos y se degenere con mayor rapidez.

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Tipos de estructuras Ejemplos de estructuras

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

Empleadas desde la Antigüedad, se basan en la solidez, la resistencia y permanencia en el tiempo de las estructuras naturales. Se componen de grandes bloques de piedra de gran espesor y de la acumulación de materiales cuya función principal es la sustentación. Los ejemplos más claros los encontramos en las pirámides egipcias, los antiguos templos, los embalses y los puentes de piedra, algunos de los cuales aún se mantienen en pie.

4.2 Estructuras entramadas

• Oxidación y corrosión. Todos los materiales, en especial los metales, sufren procesos de oxidación, que en muchos casos derivan en corrosión, dando lugar a la pérdida de la masa afectada en el material atacado. El uso de pinturas específicas u otras técnicas anticorrosivas son prácticas habituales para evitarla.

• Diseño estructural erróneo. Factores como la óptima selección de materiales, su cálculo, situación, disposición e, incluso, el proceso de ensamble, así como muchos otros parámetros son esenciales antes de la construcción de una estructura. Si en el proceso de planificación y diseño de la obra se comete algún error o no se tiene en cuenta alguna eventualidad importante, al cabo de un tiempo aparecen fallos. Los materiales alcanzarán condiciones indeseables de ruptura, y la estructura terminará por derrumbarse.

Cualquier estructura fabricada se podría encuadrar en alguno de los siguientes tipos:

4.1 Estructuras masivas

Estructura masiva.

Son aquellas estructuras que emplean elementos resistentes, como pilares y columnas verticales, los cuales se entrecruzan con vigas horizontales formando un emparrillado. Se emplean actualmente para forjar el esqueleto de los edificios y para construir andamios. Una escalera de mano es un ejemplo de una estructura entramada simple.

4.3 Estructuras laminadas Estas estructuras tienen la función de servir de elemento de recubrimiento y protección. Suelen ser ligeras y, normalmente, frágiles si se comparan con otro tipo de estructuras más pesadas. Cuando se fabrican estructuras laminadas con mayor dureza y más resistentes, suelen denominarse exoesqueletos.

Estructura entramada.

Las construcciones más habituales para este tipo de estructuras se encuentran en los paneles exteriores de los electrodomésticos o las piezas de chapa que recubren un automóvil.

16 Además de los comentados, ¿qué otros factores

4.4 Estructuras colgantes y atirantadas

pueden provocar que una estructura falle?

17 ¿Es cierto que un arco de medio punto (fotogra-

Este tipo de estructuras se basa en el empleo de tirantes y cables de acero para sostener elementos estructurales macizos. Se utilizan en la construcción de puentes, que suelen tener una o dos grandes torres sobre las que apoyan los tirantes y los cables de acero que los sujetan.

fía inferior) soporta más carga que un dintel (derecha)? Reflexiona y justifica tu respuesta.

Estructura laminada.

En la presentación «Usos de las estructuras» que hallarás en anayaeducacion.es podrás ver más ejemplos.

4.5 Estructuras trianguladas El triángulo es el único polígono indeformable. Un objeto compuesto de tres barras rígidas formando un triángulo no sufre variación en la forma cuando se le aplican fuerzas. De este modo, la triangulación, o formación de triángulos con elementos resistentes, es el método más eficaz para hacer que las estructuras sean más rígidas y menos deformables.

Este tipo de soluciones se pueden encontrar tanto en edificios y estructuras permanentes como en estructuras desmontables, por ejemplo, las grúas.

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Tipos de estructuras SUGERENCIAS METODOLÓGICAS Sugerimos aclarar en clase que las estructuras se pueden clasificar de muchas maneras. Por ejemplo, si el criterio de clasificación es su forma y cómo se reparten los esfuerzos, las cargas y las acciones ejercidos sobre ellas, se pueden establecer tres grandes grupos:

• Lineales. Si la resistencia actúa en una única dirección; como es el caso de un tensor, un pilar o una viga.

• Superficiales. En ellas la resistencia se reparte por toda la superficie de la estructura, como ocurre en el muro de una presa, en una bóveda, en la carrocería de un coche o en la plataforma de un puente colgante.

• Espaciales. Contienen elementos que se combinan configurando resistencias en las tres dimensiones. Un edificio resiste, por un lado, las cargas y los esfuerzos lineales a través de sus pilares y vigas, mientras que, por otro, reacciona con sus forjados a las acciones superficiales.

Conviene explicar que muchos objetos tienen combinaciones de varios tipos de estructuras; por ejemplo, un edificio puede tener estructuras masivas en los cimientos, estructuras de armazón (entramados de vigas, viguetas y columnas, estructuras tubulares trianguladas, etc.), laminadas (paneles de cerramientos y separaciones entre estancias) y abovedadas (pasillos y estancias de techo abovedado).

Es importante destacar las estructuras trianguladas. De hecho, una buena actividad práctica para demostrar la indeformabilidad del triángulo (suponiendo barras rígidas y elementos irrompibles) consiste en construir triángulos con palos de polo u otros elementos fáciles de conseguir para después intentar deformarlo; solo será posible si se rompe o si dos o más elementos se separan en las uniones. Sin embargo, un cuadrilátero podrá ser deformado sin necesidad de romper ninguno de los elementos.

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U 4

4 Tipos de estructuras

4.6 Estructuras abovedadas Arco de medio punto Dovelas

Los arcos y las bóvedas han sido empleados como solución arquitectónica durante miles de años, aunque su uso se ha restringido a edificios singulares, ya que su construcción es compleja y costosa. Las principales estructuras abovedadas son:

5

5.1 Definición y tipos de perfiles Los perfiles son aquellas formas comerciales en las que se suelen suministrar el acero, el aluminio y otros materiales. El nombre de cada uno de los perfiles viene dado por la forma que presenta su sección.

Estos perfiles —con formas en I, L, T y U— son elementos que se utilizan en la construcción de estructuras.

Perfiles

Arcos Clave

Una estructura debe ser capaz de resistir los diferentes tipos de esfuerzos a los que va a ser sometida. Los perfiles se han diseñado para ello. Sus especiales formas permiten conseguir más resistencia empleando menor cantidad de material. Alejando la masa del centro de gravedad del perfil, conseguimos hacerlo más resistente empleando la misma cantidad de material.

En la construcción de arcos, hay dos momentos particularmente delicados: el encaje de la clave, o piedra angular, y la subsiguiente eliminación del andamio. Si el andamio no se quita en el orden correcto, toda la estructura podría venirse abajo. El tipo de arco más simple y más conocido es el arco de medio punto.

Luz

Bóvedas y cúpulas

Perfiles más habituales

Las cúpulas fueron las primeras construcciones artificiales que imitaron las cuevas naturales. Este tipo de estructuras distribuyen uniformemente los esfuerzos entre sus partes y son un recurso arquitectónico muy empleado cuando se quiere resaltar la sensación de espacio y ligereza en la construcción.

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

18 Quizá los dos tipos de formas abovedadas más conocidos sean la cúpula y la bóveda de medio cañón. Observa su aspecto y trata de dibujar en tu cuaderno sus vistas principales: alzado, planta y perfil.

Una bóveda es un cuerpo cóncavo, sostenido por las paredes que rodean un espacio, al cual sirve de cubierta o techumbre. Existe una gran variedad de bóvedas: de cañón, de media naranja o de aristas, entre otras.

Perfiles abiertos

Perfil en I, H o doble T

Perfil en T

Perfil en L

La cúpula es un tipo de bóveda esférica, generada por el giro de un arco sobre su eje de simetría. Se utiliza para cubrir o cerrar un espacio generalmente cuadrado, octogonal o circular.

Sección rectangular

Sección cuadrada

Sección circular

Sección triangular

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

19 Realiza un esquema o un dibujo del esqueleto de

21

un edificio y trata de situar cada uno de los elementos de la estructura en su lugar apropiado.

Tras hacer tu diseño, contesta a estas preguntas. ¿Cuál es el elemento situado en el lugar más bajo? ¿Qué elementos tienen una posición horizontal?

pel de periódico, cartón procedente de envases o papel recuperado de cuadernos usados, pegándolos con cinta adhesiva. Usa el mismo material para todos tus perfiles. Puedes plegar, pero no cortar el material. Una vez construidos, ponlos a prueba poniendo peso encima. ¿Cuál soporta más peso? ¿Por qué crees que es así?

¿Qué elementos son verticales?

Cúpula de la catedral de Cádiz.

Busca en internet una foto de una torre de alta tensión. Verás que solo emplea barras formando triángulos para elevarse una gran altura. ¿Podrías dibujar el perfil de la barra que se utiliza en la torre?

22 Construye perfiles abiertos y cerrados usando pa-

20 Observa el perfil en doble T. ¿Qué utilidad crees Bóveda estriada del monasterio de Nuestra Señora de la Luz, en Lucena del Puerto.

que ofrece esa forma para que este perfil sea tan empleado en todo tipo de estructuras de sustentación?

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Se puede ampliar la información explicando que las bóvedas y las cúpulas surgen a partir de los arcos. Estructuralmente, funcionan igual que los arcos; es decir, las tensiones se distribuyen en la bóveda de la misma forma que lo hacen en el arco.

• Una bóveda de cañón no es otra cosa que una sucesión de

Perfil en U

Perfiles cerrados

Históricamente se han empleado bóvedas y cúpulas en la construcción de iglesias, catedrales y palacios, pero actualmente se pueden encontrar también en aeropuertos, estaciones o centros comerciales.

Bóvedas y cúpulas

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS

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TIC El alumnado dispone de numerosos ejemplos de estructuras en la presentación «Tipos de estructuras» y en la galería de imágenes «Usos de las estructuras» de anayaeducacion.es.

arcos de medio punto colocados uno a continuación del siguiente; otras bóvedas están formadas por arcos que se cruzan (bóveda de crucería) o por bóvedas que se cruzan (bóveda de arista), etc.

• Una cúpula puede imaginarse como un arco que gira sobre su eje de simetría. Se puede construir mediante la conjunción de arcos iguales que se apoyan en una circunferencia.

SOLUCIONES Comprende, piensa, investiga...

18 Con este ejercicio, los alumnos y las alumnas tendrán que dibujar vistas similares a estas:

Vistas de una bóveda

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4 Tipos de estructuras

4.6 Estructuras abovedadas Arco de medio punto Dovelas

Los arcos y las bóvedas han sido empleados como solución arquitectónica durante miles de años, aunque su uso se ha restringido a edificios singulares, ya que su construcción es compleja y costosa. Las principales estructuras abovedadas son:

5

5.1 Definición y tipos de perfiles Los perfiles son aquellas formas comerciales en las que se suelen suministrar el acero, el aluminio y otros materiales. El nombre de cada uno de los perfiles viene dado por la forma que presenta su sección.

Estos perfiles —con formas en I, L, T y U— son elementos que se utilizan en la construcción de estructuras.

Perfiles

Arcos Clave

Luz

Una estructura debe ser capaz de resistir los diferentes tipos de esfuerzos a los que va a ser sometida. Los perfiles se han diseñado para ello. Sus especiales formas permiten conseguir más resistencia empleando menor cantidad de material. Alejando la masa del centro de gravedad del perfil, conseguimos hacerlo más resistente empleando la misma cantidad de material.

En la construcción de arcos, hay dos momentos particularmente delicados: el encaje de la clave, o piedra angular, y la subsiguiente eliminación del andamio. Si el andamio no se quita en el orden correcto, toda la estructura podría venirse abajo. El tipo de arco más simple y más conocido es el arco de medio punto.

Bóvedas y cúpulas

Perfiles más habituales

Las cúpulas fueron las primeras construcciones artificiales que imitaron las cuevas naturales. Este tipo de estructuras distribuyen uniformemente los esfuerzos entre sus partes y son un recurso arquitectónico muy empleado cuando se quiere resaltar la sensación de espacio y ligereza en la construcción.

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

18 Quizá los dos tipos de formas abovedadas más conocidos sean la cúpula y la bóveda de medio cañón. Observa su aspecto y trata de dibujar en tu cuaderno sus vistas principales: alzado, planta y perfil.

Una bóveda es un cuerpo cóncavo, sostenido por las paredes que rodean un espacio, al cual sirve de cubierta o techumbre. Existe una gran variedad de bóvedas: de cañón, de media naranja o de aristas, entre otras.

Perfiles abiertos

Perfil en I, H o doble T

Perfil en T

La cúpula es un tipo de bóveda esférica, generada por el giro de un arco sobre su eje de simetría. Se utiliza para cubrir o cerrar un espacio generalmente cuadrado, octogonal o circular.

Perfil en L

Perfil en U

Perfiles cerrados

Históricamente se han empleado bóvedas y cúpulas en la construcción de iglesias, catedrales y palacios, pero actualmente se pueden encontrar también en aeropuertos, estaciones o centros comerciales.

Sección rectangular

Bóvedas y cúpulas

Sección cuadrada

Sección circular

Sección triangular

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

19 Realiza un esquema o un dibujo del esqueleto de un edificio y trata de situar cada uno de los elementos de la estructura en su lugar apropiado.

Tras hacer tu diseño, contesta a estas preguntas. ¿Cuál es el elemento situado en el lugar más bajo? ¿Qué elementos tienen una posición horizontal? ¿Qué elementos son verticales?

20 Observa el perfil en doble T. ¿Qué utilidad crees Bóveda estriada del monasterio de Nuestra Señora de la Luz, en Lucena del Puerto.

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Cúpula de la catedral de Cádiz.

que ofrece esa forma para que este perfil sea tan empleado en todo tipo de estructuras de sustentación?

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Busca en internet una foto de una torre de alta tensión. Verás que solo emplea barras formando triángulos para elevarse una gran altura. ¿Podrías dibujar el perfil de la barra que se utiliza en la torre?

22 Construye perfiles abiertos y cerrados usando papel de periódico, cartón procedente de envases o papel recuperado de cuadernos usados, pegándolos con cinta adhesiva. Usa el mismo material para todos tus perfiles. Puedes plegar, pero no cortar el material. Una vez construidos, ponlos a prueba poniendo peso encima. ¿Cuál soporta más peso? ¿Por qué crees que es así?

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Vistas de una cúpula

Perfiles SUGERENCIAS METODOLÓGICAS Cuando se trata de crear una estructura, tanto la arquitectura como la ingeniería buscan la forma de combinar el mínimo peso con la mayor resistencia posible a las cargas externas. La relación entre estas dos características se denomina «eficiencia estructural». Para hacer que la eficiencia sea máxima, se emplean perfiles, y en este epígrafe se muestra una colección de los más utilizados.

Es posible ampliar la información explicando que los perfiles, como elementos técnicos, están normalizados, y existen tablas con dimensiones e información acerca del tipo de esfuerzo que puede soportar cada uno, que son empleadas por arquitectos e ingenieros a la hora de hacer los cálculos.

SOLUCIONES Comprende, piensa, investiga...

19 El alumno o la alumna puede hacer un dibujo del entramado de pilares, columnas y vigas de una construcción en progreso, o bien de un andamio, por ejemplo. En el dibujo tendrá que indicar el nombre de cada uno de estos tres elementos.

20 Esta forma mejora el comportamiento de la viga frente a esfuerzos de flexión por acumulación de cargas sobre el perfil. Se ha estudiado que la zona central del perfil sufre menos deformación ante los esfuerzos de flexión, por lo que al darle la forma de doble T, se acumula más material lejos de su centro y le otorga gran eficiencia. Además, es un perfil muy económico, lo que unido a su eficiencia hace que estas vigas sean óptimas para las estructuras de sustentación.

21 Los elementos empleados en las torres de alta tensión suelen ser perfiles en L, pero es difícil distinguirlos al hacer una búsqueda por imágenes. El alumnado deberá buscar imágenes con mucha resolución para poder ampliarla lo suficiente como para identificar los perfiles o visitar alguna página de trabajos en torres de alta tensión.

22 Habría que animar al alumnado a que lleven a la práctica este experimento en casa. Para documentar el experimento, cada estudiante puede grabarlo con la cámara de un móvil y mostrarlo a la clase en una actividad de puesta en común.

23 El triángulo es una estructura básica indeformable, por lo que favorece la integridad estructural y potencia la resistencia frente a las cargas. Gracias a su uso es posible reducir la cantidad de material necesario y conseguir estructuras más livianas.

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Perfiles

6

5.2 Cerchas Las cerchas son uno de los sistemas que la ingeniería estructural resuelve con el empleo de elementos simples como los perfiles. Suelen diseñarse para la sustentación de tejados y puentes. El desarrollo de cerchas se realizará a base de formar triángulos uniendo, mediante cartelas, los perfiles y las barras, lo que da lugar a una estructura resistente a la deformación.

Como las uniones, o nodos, dan a los perfiles la posibilidad de girar, cada uno de ellos trabajará solo a compresión o tracción.

6.1 Para qué sirven los mecanismos A diferencia de las estructuras, los mecanismos están formados por un conjunto de piezas cuyo objetivo es realizar un determinado movimiento, transformar una fuerza o aprovechar la energía que proporciona un sistema para generar movimiento. Normalmente, los mecanismos se sujetan a una estructura fija e inmóvil. Cuando la estructura y los mecanismos forman un conjunto integrado se denomina bancada.

Los mecanismos Bancada

Según se dispongan las piezas de un mecanismo, los movimientos que se originan pueden ser: • Movimiento lineal, en el que la pieza del mecanismo se mueve en una única dirección, normalmente a lo largo de una línea recta.

El empleo de cerchas tiene una ventaja principal: resulta una estructura muy ligera en comparación con el peso que es capaz de soportar.

Por ello, dos de sus principales aplicaciones son la construcción de puentes y su uso como elemento de soporte de tejados para construcciones de gran volumen o con grandes espacios vacíos en su interior, como, por ejemplo, las naves industriales o cualquier tipo de techado para bodegas o almacenes.

• Movimiento rotativo, propio de los mecanismos con piezas giratorias.

• Movimiento alternativo, en el que el mecanismo se mueve en línea recta y en ambos sentidos.

• Movimiento oscilante, que, al igual que el movimiento alternativo, actúa en ambos sentidos, pero mediante giros.

Una cercha se construye como un sistema plano de barras y vigas, y para formar un volumen, se van añadiendo planos sucesivos de cerchas, tal y como muestra la figura inferior derecha para el diseño de una nave industrial.

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

Tras construir la estructura de cerchas, se procede a la colocación de las cubiertas y paredes, quedando terminado el edificio. En el caso de este tipo de estructuras, los elementos verticales de la cercha estarán sometidos a compresión. El agua y la nieve son los principales causantes de que el tejado se cargue de peso y será necesario un dimensionado correcto para poder soportar cargas muy superiores a las normales en la zona geográfica donde se construya el edificio.

23 Intuyo y deduzco. ¿Por qué se usa tan frecuentemente el triángulo como elemento geométrico a la hora de construir estructuras resistentes?

Ejemplos de cerchas

• Movimiento intermitente, por medio del cual el elemento del mecanismo actúa en base a marchas y paradas.

Observa el siguiente esquema de una locomotora en la que las piezas que conforman el sistema de tracción producen estos movimientos.

Para que desempeñen correctamente su función, los mecanismos deben estar fijos o, al menos, guiados por una estructura que los mantenga coordinados. La bancada es un conjunto integrado de mecanismos y estructura.

Movimiento oscilante

Movimiento alternativo

Podrás ver más ejemplos de los tipos de movimientos en la presentación «Tipos de movimientos» de anayaeducacion.es.

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

24 Identifica los tipos de movimientos que producen

• Habrá que transmitir al alumnado la idea de que las cerchas o vigas de celosía sirven para salvar grandes luces; y constituyen una alternativa más ligera, elegante, funcional y, generalmente, más económica que otras estructuras más masivas como pueden ser las vigas macizas o laminadas.

Se puede proponer la construcción de modelos de cerchas con palitos de helado o con tiras de cartón unidos por clavitos o chinchetas, para experimentar qué ocurre al aplicarles distintas fuerzas.

Movimiento lineal

Movimiento rotatorio

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS

b)

los siguientes mecanismos: a)

Un diseño simple de cercha empleado en un puente.

Diseño de la estructura de una nave mediante cerchas.

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Perfiles

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5.2 Cerchas Las cerchas son uno de los sistemas que la ingeniería estructural resuelve con el empleo de elementos simples como los perfiles. Suelen diseñarse para la sustentación de tejados y puentes. El desarrollo de cerchas se realizará a base de formar triángulos uniendo, mediante cartelas, los perfiles y las barras, lo que da lugar a una estructura resistente a la deformación.

Como las uniones, o nodos, dan a los perfiles la posibilidad de girar, cada uno de ellos trabajará solo a compresión o tracción.

6.1 Para qué sirven los mecanismos A diferencia de las estructuras, los mecanismos están formados por un conjunto de piezas cuyo objetivo es realizar un determinado movimiento, transformar una fuerza o aprovechar la energía que proporciona un sistema para generar movimiento. Normalmente, los mecanismos se sujetan a una estructura fija e inmóvil. Cuando la estructura y los mecanismos forman un conjunto integrado se denomina bancada.

Los mecanismos Bancada

• Movimiento lineal, en el que la pieza del mecanismo se mueve en una única dirección, normalmente a lo largo de una línea recta.

El empleo de cerchas tiene una ventaja principal: resulta una estructura muy ligera en comparación con el peso que es capaz de soportar.

Por ello, dos de sus principales aplicaciones son la construcción de puentes y su uso como elemento de soporte de tejados para construcciones de gran volumen o con grandes espacios vacíos en su interior, como, por ejemplo, las naves industriales o cualquier tipo de techado para bodegas o almacenes.

• Movimiento rotativo, propio de los mecanismos con piezas giratorias.

• Movimiento alternativo, en el que el mecanismo se mueve en línea recta y en ambos sentidos.

• Movimiento oscilante, que, al igual que el movimiento alternativo, actúa en ambos sentidos, pero mediante giros.

Una cercha se construye como un sistema plano de barras y vigas, y para formar un volumen, se van añadiendo planos sucesivos de cerchas, tal y como muestra la figura inferior derecha para el diseño de una nave industrial.

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

Tras construir la estructura de cerchas, se procede a la colocación de las cubiertas y paredes, quedando terminado el edificio. En el caso de este tipo de estructuras, los elementos verticales de la cercha estarán sometidos a compresión. El agua y la nieve son los principales causantes de que el tejado se cargue de peso y será necesario un dimensionado correcto para poder soportar cargas muy superiores a las normales en la zona geográfica donde se construya el edificio.

23 Intuyo y deduzco. ¿Por qué se usa tan frecuentemente el triángulo como elemento geométrico a la hora de construir estructuras resistentes?

Ejemplos de cerchas

• Movimiento intermitente, por medio del cual el elemento del mecanismo actúa en base a marchas y paradas.

Observa el siguiente esquema de una locomotora en la que las piezas que conforman el sistema de tracción producen estos movimientos.

Para que desempeñen correctamente su función, los mecanismos deben estar fijos o, al menos, guiados por una estructura que los mantenga coordinados. La bancada es un conjunto integrado de mecanismos y estructura.

Movimiento oscilante

Movimiento alternativo

• El epígrafe comienza planteando los diferentes movimientos asociados a los mecanismos. Se

• Los mecanismos, como elementos que transforman o transmiten un movimiento, pueden ser

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

24 Identifica los tipos de movimientos que producen

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS sugiere que para que el alumnado sea capaz de recordar estos movimientos, y se relacione cada uno de ellos con un ejemplo práctico.

Movimiento lineal

Movimiento rotatorio

Podrás ver más ejemplos de los tipos de movimientos en la presentación «Tipos de movimientos» de anayaeducacion.es.

b)

los siguientes mecanismos: a)

Un diseño simple de cercha empleado en un puente.

Los mecanismos

Según se dispongan las piezas de un mecanismo, los movimientos que se originan pueden ser:

Diseño de la estructura de una nave mediante cerchas.

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clasificados por el tipo de movimiento que describen. Existen además diferentes tipos de mecanismos que, aunque por extensión no son tratados en la unidad, sirven para transformar unos movimientos en otros, como es el caso del piñón-cremallera.

• Por otro lado, puede resultar un buen dato sobre el grado de comprensión del alumnado

TIC En anayaeducacion.es dispone de la presentación «Tipos de movimientos».

cuando sean capaces de explicar el gráfico de la locomotora.

Se sugiere que cada estudiante dibuje en su cuaderno esta ilustración de forma esquemática, lo que le ayudará a recordar mejor los conceptos que contiene.

SOLUCIONES Comprende, piensa, investiga...

24 En el caso de la imagen de la izquierda, las cajas situadas sobre la cinta transportadora describen un movimiento lineal. Sin embargo, los rodillos de la cinta giran sobre sí mismos, realizando un movimiento rotativo alrededor de su eje longitudinal.

En el caso del mecanismo de transmisión de la bicicleta, los platos, los piñones, así como la biela —barra que une el pedal con el eje de giro de los platos— y las ruedas, realizan un movimiento de rotación. La cadena, sin embargo, describe un movimiento lineal. Todo ello permite que la bicicleta se desplace con movimiento lineal.

6

U 4

Los mecanismos

6.2 Mecanismos simples La primera reparadora de coches de la historia

El tornillo es el elemento más simple para convertir un movimiento de giro en un movimiento lineal de avance y retroceso. Este mecanismo tiene más de dos mil años de antigüedad y consiste en un cilindro al que se le ha realizado un roscado.

El plano inclinado

Se puede decir que es un plano inclinado enrollado alrededor de un cilindro, como puedes observar en la figura.

Mover un objeto pesado por el suelo, empujándolo o tirando de él, es una tarea sencilla, pero se complica cuando el cuerpo se quiere trasladar a una posición más elevada. El plano inclinado facilita esta tarea empleando una superficie que une ambas alturas.

¿Te suena el nombre de Benz? Bertha Benz financió con su dote la construcción del prototipo Benz Patent Motorwaggen, que fue patentado por Karl Benz en 1886. En agosto de 1888, Bertha condujo el prototipo durante unos 100 km, demostrando así que el triciclo de Karl Benz era capaz de recorrer distancias largas. Ese recorrido supuso el viaje más largo realizado hasta entonces en un automóvil, y dado que tuvo que hacer algunos ajustes y reparaciones durante el trayecto, pasó a la historia como la primera automovilista y reparadora de coches.

Ese mismo año se vendió el primer Benz Patent Motorwaggen.

Observa el dibujo inferior izquierda. Sin utilizar el plano inclinado, habría que sostener todo el peso (representado por la flecha azul). En cambio, mediante el plano inclinado, el esfuerzo empleado solo es una parte del peso de la carga. Cuanto menor sea el ángulo del plano, menor será la fuerza necesaria para mover el objeto. Esta ventaja tiene un inconveniente: la distancia que hay que recorrer es mayor.

• Las máquinas simples son aquellas que realizan su trabajo en un solo paso. Básicamente, son Tornillo

El conjunto rueda-eje La rueda tiene una característica única en relación con el resto de las máquinas simples: dispone de un centro geométrico del que todos los puntos de su periferia están equidistantes. Recuerda que dicha distancia se denomina radio de la rueda. En el centro se sitúa el eje, una pieza cilíndrica unida a la rueda con la que forma un conjunto solidario; es decir, si la rueda se mueve, el eje se moverá igualmente.

Mecanismos simples

Plano inclinado

El conjunto tornillo-tuerca Entre las aplicaciones del tornillo, la más común es la de formar un conjunto con una tuerca, que posee la misma rosca interior.

Según gira el tornillo en sentido horario en una tuerca o en un roscado interior, se produce un movimiento de avance. Si gira en sentido antihorario, se producirá un retroceso.

Este conjunto es muy usado en dispositivos para la sujeción de piezas, como los tornillos de banco, o en máquinas, como tornos y fresadoras, en los que el tornillo se denomina «husillo» y controla el avance de la herramienta de corte con gran precisión.

Un tornillo de banco emplea el mecanismo tornillo-tuerca.

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

Cuña

Rueda

25 Diseña un pequeño mecanismo que contenga al

29 Comprueba empíricamente el principio del plano

menos dos de los mecanismos simples recién estudiados.

inclinado. Pide a tu profesor o profesora un dinamómetro y pesa un objeto. Anota el resultado.

En relación con la invención de la rueda, ¿cómo te imaginas que transportaban los antiguos egipcios los enormes bloques de piedra de las pirámides? Expón tu propia teoría en clase.

Sitúa el conjunto dinamómetro-objeto sobre una tabla de madera que mantendrás inclinada con cierto ángulo. Anota y compara los resultados que marca el dinamómetro y repite el experimento variando el ángulo. Escribe las conclusiones que obtengas.

Fuerza a vencer para lograr el movimiento

26

27

Peso de la carga Ángulo A

Usos diferentes. ¿Conoces alguna otra aplicación directa del uso de la cuña?

28 Cuenta, en el taller, las vueltas que hace falta gi-

La fuerza a vencer es menor que el peso.

tres: la palanca, el plano inclinado y la rueda. Las tres se basan en el mismo principio: aumentando el recorrido se reduce el esfuerzo. De ellas se derivan muchas otras.

Avance Giro

Cuando se golpea con un hacha una madera, se aplica este principio: se transmite una fuerza vertical para separar horizontalmente el leño.

La hoja de un hacha tiene forma de cuña.

El giro del eje es solidario con el eje de la rueda.

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS En física, es tradicional establecer la división entre máquinas simples y máquinas compuestas.

Cilindro

La cuña Una cuña es un objeto muy simple con forma de prisma triangular resultado de la unión de dos planos inclinados. Cualquier fuerza que se aplique perpendicularmente a una de sus caras, se transmitirá hacia las otras dos, y las fuerzas transmitidas a esas dos caras también serán perpendiculares a ellas.

En internet encontrarás más información, como los vídeos «Bertha Benz y el viaje que lo cambió todo» y «Bertha Benz: The first driver».

Plano inclinado

El tornillo

Toda máquina se compone de mecanismos, y todo mecanismo, por complejo que sea, se basa a su vez en elementos sencillos, llamados mecanismos, o máquinas simples.

rar un tornillo de banco para que las mordazas se abran un centímetro.

102

30

Lluvia de ideas. Piensa cómo podrías construir un medidor de la fuerza del viento basado en un tornillo, aplicando lo que acabas de estudiar.

103

Plan Lingüístico En el Plan Lingüístico de anayaeducacion.es dispone de la ficha «Hablar en público» para trabajar la destreza de expresión oral y de la ficha «Texto descriptivo científico» para que el alumnado aprenda a expresarse de forma clara y concisa.

Desarrollo del pensamiento La actividad 26 propone la estrategia «Usos diferentes» para desarrollar el pensamiento creativo del alumnado.

Con esta misma finalidad, recomendamos utilizar la técnica «Lluvia de ideas» para resolver la actividad 30.

• Las máquinas compuestas necesitan encadenar varios pasos o trabajos para realizar su función. Combinando dos o más máquinas simples, se construyen máquinas compuestas.

En tecnología, la lista de máquinas simples es más amplia y ha ido cambiando a lo largo de la historia. Por ejemplo, en la Antigüedad, Herón de Alejandría llamaba las «cinco grandes» a las siguientes: la cuña, la palanca, el torno, la polea y el tornillo. La lista se puede ampliar o reducir en función de la tradición histórica y del criterio empleado. Por ejemplo, en lo que se refiere al tornillo, muchos autores consideran que no ha de tratarse como una máquina simple, sino como la aplicación conjunta del plano inclinado y de la rueda.

Es interesante que el alumnado conozca esta controversia, pudiendo incluso animarle a debatir en clase a favor o en contra de la propuesta mostrada en la unidad.

Se puede preguntar por otros ejemplos de máquinas derivadas del plano inclinado, la palanca y la rueda, o poner ejemplos durante la explicación:

• Plano inclinado: cuchillos, tijeras, cizallas, formones y todo tipo de utensilios cortantes; rampas de todo tipo y escaleras —¿qué es una escalera sino una rampa con peldaños?—; mecanismos de tornillo y tuerca o de tornillo sin fin.

• Palanca: remos, balanzas, pedales, multitud de herramientas manuales (alicates, remachadoras, dobladoras de tubos, etc.) y otras no manuales (palas mecánicas), los sistemas locomotores de los vertebrados, etc.

• Rueda: grifos y llaves de paso, tornos de alfarero, volantes, norias, timones, tornos de elevar pesos, etc.

37

SOLUCIONES Comprende, piensa, investiga...

25 El sistema solicitado puede contener cualquiera de las tres máquinas simples descritas, por ejemplo, un vástago roscado que gire como eje de una rueda y que disponga de una pieza cortante que haga de cuña en su extremo opuesto. Cualquier combinación es buena para que las alumnas y los alumnos piensen cómo acoplar cada elemento simple.

26 Esta pregunta presenta una buena oportunidad de reflexionar en grupo. Una de las teorías más extendidas postula que usaban troncos cilíndricos sobre los que rodaban los bloques de piedra. Otra de las teorías es que según iban construyendo la pirámide la iban enterrando, de forma que la arena que la rodeaba se configurara como un plano inclinado por donde ir subiendo los materiales sobre trineos.

Algunos egiptólogos piensan que hacían uso de estructuras tipo balancín semicircular, cuatro de estas estructuras se sujetaban rodeando un bloque para hacerlo rodar fácilmente, y Heródoto afirmaba que se usaron palancas y cigoñales para subir los bloques.

27 Usos diferentes. La cuña se aplica en herramientas de corte como los cuchillos, las tenazas, las cizallas o las tijeras; también se emplea en herramientas de labranza como el arado o la azada. El plano inclinado se emplea en rampas y pasarelas para salvar desniveles.

28 El número de vueltas indicará un valor del tornillo: la distancia entre roscas. Si, por ejemplo, se cuentan cinco vueltas, la distancia entre filetes sería de 10 mm / 5 vueltas = 2 mm.

29 El alumnado observará medidas que variarán en función del ángulo. Así, para un objeto de peso P podrá comprobar mediciones similares a las siguientes: – si la pendiente fuera de 60°, el peso medido en la rampa sería 0,86 · P; – si fuera de 45°, sería aproximadamente 0,71 · P; – si fuera de 30°, sería de 0,5 · P.

30 Lluvia de ideas. La fuerza del viento provocaría que un molinillo girase. Si su eje estuviese roscado en una tuerca fija al chasis del conjunto, el eje daría un número de vueltas en un tiempo determinado. Esa relación de distancia por unidad de tiempo sería proporcional a la velocidad del viento. A su vez, la fuerza del viento es proporcional al cuadrado de su velocidad.

6

U 4

Los mecanismos La palanca

6.3 Mecanismos rotatorios

Una palanca es una barra rígida cuya función es transmitir fuerza y movimiento. La palanca descansa sobre un punto de apoyo denominado «fulcro», y las fuerzas aplicadas provocan giros en el extremo opuesto. El brazo que soporta la fuerza se denomina «brazo motor», mientras que la parte de la palanca que sostiene la carga o peso resistente, se denomina brazo resistente.

También son muy utilizados los mecanismos que transmiten un movimiento rotatorio al eje que tienen acoplado. Entre ellos destacan las poleas y los engranajes.

La fuerza necesaria para vencer un peso resistente con una palanca viene dada por la fórmula: La fuerza aplicada en un extremo provoca un giro en el extremo opuesto.

F es la fuerza motriz (en newtons)

Aprende más sobre las palancas con la presentación «Tipos de palanca» y sobre la ley de equilibrio experimentando con el laboratorio virtual «La palanca» en anayaeducacion.es.

P es la fuerza resistente (en newtons)

F×d=P×D

d es el brazo motor (en metros)

D es el brazo resistente (en metros)

En función de la posición relativa entre la fuerza, la carga y el fulcro, las palancas se clasifican en tres especies o clases, según puedes observar en las figuras.

Tipos de palancas Palanca de 1.a especie

d>D

Fuerza

Palanca de 2.a especie

Palanca de 3.a especie

Peso resistente

Peso resistente

d>D

Fulcro

El brazo motor es más largo que el resistente, por lo que se necesitará menos fuerza para elevar la carga. El fulcro está entre la fuerza y la carga. Es un mecanismo multiplicador.

Peso resistente

Fuerza

Fuerza

d

D>d

D

d

En uno de los extremos de la palanca se sitúa el fulcro, y en el otro extremo, la fuerza aplicada. La carga está colocada entre ambos. Es un mecanismo multiplicador.

D

Es muy parecida a la palanca de segunda especie, pero la fuerza y la carga intercambian posiciones, por lo que resulta un mecanismo reductor de fuerza.

blema del ejemplo resuelto de la derecha aplicando los datos a una palanca de segunda especie.

Dibuja los dos casos de palancas mediante esquemas de fuerzas e identifica en cuál de ellos se puede levantar más peso.

32

¿Qué pasaría si…? Imagina ahora que intercambias las longitudes de los brazos. ¿Conseguirás levantar el mismo peso? Justifica tu respuesta.

Sistema multiplicador.

• Multiplicador, cuando el diámetro de la rueda motriz sea mayor que el de la rueda dirigida, haciendo que esta última gire a mayor velocidad.

• Reductor, cuando el diámetro de la rueda motriz sea menor que el de la rueda dirigida, provocando que esta última gire a menor velocidad.

Los engranajes Los sistemas de ruedas dentadas, o engranajes, se emplean para transmitir y trasladar movimiento rotatorio a lo largo de una o varias etapas de engranajes. A diferencia de las poleas, las ruedas de los engranajes deben engranar unas con otras, lo que se consigue solo si coincide en ellas el cociente entre su diámetro y el número de dientes.

A este número se lo denomina módulo.

Existen diversos tipos de engranajes, que se diferencian por la forma y la posición de las ruedas. A la derecha se muestran algunos ejemplos.

6.4 Mecanismos transformadores de movimiento

Sistema reductor.

Tipos de engranajes A

B

Ruedas dentadas para ejes paralelos (A) y para ejes perpendiculares (B).

Aplicaciones de la leva

En muchas ocasiones, lo que se necesita es convertir un movimiento rotatorio en otro de vaivén o alternativo. Para ello, los mecanismos más utilizados son la leva y el mecanismo biela-manivela:

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

31 Resuelve ahora el mismo pro-

Es importante que los alumnos y las alumnas tengan clara la configuración de los parámetros dependiendo de la especie de palanca. Para saber cómo aplicar los datos de un determinado supuesto, se ha preparado un ejercicio resuelto al final de la página.

Las poleas Uno de los elementos más comunes en los mecanismos rotatorios es la polea, que consiste en una rueda dotada de eje, llamada rueda motriz, unida por medio de una correa a otra rueda denominada rueda dirigida. Su finalidad es transmitir el movimiento rotativo de la rueda motriz a la dirigida. Dependiendo del diámetro relativo de ambas ruedas, los sistemas serán:

EJEMPLO RESUELTO ¿Qué peso resistente podrá elevar una fuerza de 200 N con una palanca de primera especie, si los brazos motor y resistente miden, respectivamente, 3 y 1 metros?

Solución: Aplicando la fórmula de igualdad de giros de cada fuerza, la ecuación queda:

• El mecanismo de leva está formado por una rueda, generalmente ovalada, unida a un eje excéntrico y un palpador o seguidor que está siempre en contacto con ella. Al girar la leva empuja el palpador y provocando un movimiento alternativo.

• El mecanismo biela-manivela se utiliza para convertir un movimiento rotatorio en alternativo, y viceversa. La figura inferior muestra una secuencia de su funcionamiento.

200 N · 3 m = P · 1 m y despejando: P=

200 N · 3 m 1m

= 600 N

104

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS

Sistemas de poleas

La leva se utiliza frecuentemente en el control de válvulas de forma cíclica.

105

Desarrollo del pensamiento Recomendamos emplear la llave de pensamiento «¿Qué pasaría si…?» al resolver la actividad 32.

Conviene explicar que se pueden combinar dos o más palancas para que trabajen en conjunto.

Por ejemplo, las pinzas, las tijeras y el cascanueces son combinaciones de dos palancas que comparten el mismo punto de apoyo. Otra forma de combinar palancas es la que se utiliza en los mecanismos de barras articuladas, que están formados por dos o más palancas. En relación con la combinación de palancas, se puede hablar sobre los sistemas de palancas como, por ejemplo, las teclas de los pianos, el cortaúñas, etc. Con todos ellos se consigue transmitir movimiento y fuerza entre dos puntos, modificándolos según el efecto que se quiera conseguir.

31 La palanca del ejemplo es de primera especie, por lo que su esquema sería el siguiente: 200 N

P

TIC En anayaeducacion.es dispone de la presentación «Tipos de palancas» y de un laboratorio virtual sobre la palanca para que el alumnado comprenda mejor la ley de equilibrio. También dispone de varias animaciones para que el alumnado visualice el funcionamiento de algunos de los mecanismos presentados en la página.

F 3m

1m

Para una palanca de segunda especie, el esquema sería:

P

200 N

1m

F

3m Al aplicar una fuerza de 200 N, tendremos: 200 N × 3 m = P × 1 m, P = 600 N Las diferencias entre ambos casos son el sentido de la fuerza motriz (hacia abajo en el primer caso y hacia arriba en el segundo) y el tamaño de la palanca, que para la de primera especie es 3 + 1 = 4 metros, y para la de segunda especie es solo 3 metros.

38

32 ¿Qué pasaría si…? Al aplicar la llave de pensamiento «¿Qué pasaría si…?» se pretende que el alumnado primero piense cuál sería la respuesta y después aplique la fórmula para comprobar si estaba en lo correcto.

En la palanca de segunda especie es imposible intercambiar la longitud de los brazos, ya que por definición el peso resistente debe estar colocado entre el punto de apoyo y la fuerza aplicada.

Si se intercambian las longitudes de los brazos en la palanca de primera especie, tendremos: 200 N × 1 m = P × 3 m, P = 66,67 N Por lo que el peso que se puede levantar es 9 veces menor.

6

U 4

Los mecanismos La palanca

6.3 Mecanismos rotatorios

Una palanca es una barra rígida cuya función es transmitir fuerza y movimiento. La palanca descansa sobre un punto de apoyo denominado «fulcro», y las fuerzas aplicadas provocan giros en el extremo opuesto. El brazo que soporta la fuerza se denomina «brazo motor», mientras que la parte de la palanca que sostiene la carga o peso resistente, se denomina brazo resistente.

También son muy utilizados los mecanismos que transmiten un movimiento rotatorio al eje que tienen acoplado. Entre ellos destacan las poleas y los engranajes.

La fuerza necesaria para vencer un peso resistente con una palanca viene dada por la fórmula: La fuerza aplicada en un extremo provoca un giro en el extremo opuesto.

Aprende más sobre las palancas con la presentación «Tipos de palanca» y sobre la ley de equilibrio experimentando con el laboratorio virtual «La palanca» en anayaeducacion.es.

F es la fuerza motriz (en newtons)

P es la fuerza resistente (en newtons)

F×d=P×D

d es el brazo motor (en metros)

D es el brazo resistente (en metros)

En función de la posición relativa entre la fuerza, la carga y el fulcro, las palancas se clasifican en tres especies o clases, según puedes observar en las figuras.

Tipos de palancas Palanca de 1.a especie

d>D

Fuerza

Palanca de 2.a especie

Palanca de 3.a especie

Peso resistente

Fulcro

El brazo motor es más largo que el resistente, por lo que se necesitará menos fuerza para elevar la carga. El fulcro está entre la fuerza y la carga. Es un mecanismo multiplicador.

Peso resistente

Fuerza

Fuerza Peso resistente

d>D

d

D>d

D

d

En uno de los extremos de la palanca se sitúa el fulcro, y en el otro extremo, la fuerza aplicada. La carga está colocada entre ambos. Es un mecanismo multiplicador.

D

Es muy parecida a la palanca de segunda especie, pero la fuerza y la carga intercambian posiciones, por lo que resulta un mecanismo reductor de fuerza.

31 Resuelve ahora el mismo problema del ejemplo resuelto de la derecha aplicando los datos a una palanca de segunda especie.

Dibuja los dos casos de palancas mediante esquemas de fuerzas e identifica en cuál de ellos se puede levantar más peso.

32

¿Qué pasaría si…? Imagina ahora que intercambias las longitudes de los brazos. ¿Conseguirás levantar el mismo peso? Justifica tu respuesta.

Es interesante destacar el hecho de que la polea fija simple funciona como una palanca de primer género de brazos iguales, ya que el esfuerzo para tirar de la cuerda es igual al peso de la carga. La polea móvil funciona como una palanca de segundo género, con el punto de apoyo situado en la cuerda.

Las poleas Uno de los elementos más comunes en los mecanismos rotatorios es la polea, que consiste en una rueda dotada de eje, llamada rueda motriz, unida por medio de una correa a otra rueda denominada rueda dirigida. Su finalidad es transmitir el movimiento rotativo de la rueda motriz a la dirigida. Dependiendo del diámetro relativo de ambas ruedas, los sistemas serán:

Sistema multiplicador.

• Multiplicador, cuando el diámetro de la rueda motriz sea mayor que el de la rueda dirigida, haciendo que esta última gire a mayor velocidad.

• Reductor, cuando el diámetro de la rueda motriz sea menor que el de la rueda dirigida, provocando que esta última gire a menor velocidad.

Los engranajes

Sistema reductor.

Tipos de engranajes

Los sistemas de ruedas dentadas, o engranajes, se emplean para transmitir y trasladar movimiento rotatorio a lo largo de una o varias etapas de engranajes. A diferencia de las poleas, las ruedas de los engranajes deben engranar unas con otras, lo que se consigue solo si coincide en ellas el cociente entre su diámetro y el número de dientes.

A este número se lo denomina módulo.

Existen diversos tipos de engranajes, que se diferencian por la forma y la posición de las ruedas. A la derecha se muestran algunos ejemplos.

6.4 Mecanismos transformadores de movimiento

A

B

Un ejemplo familiar de sistema biela-manivela es el de la bicicleta: en ella, el pedal actúa como una manivela, mientras que las piernas del ciclista se comportan como bielas.

Ruedas dentadas para ejes paralelos (A) y para ejes perpendiculares (B).

Aplicaciones de la leva

En muchas ocasiones, lo que se necesita es convertir un movimiento rotatorio en otro de vaivén o alternativo. Para ello, los mecanismos más utilizados son la leva y el mecanismo biela-manivela:

COMPRENDE, PIENSA, INVESTIGA...

EJEMPLO RESUELTO ¿Qué peso resistente podrá elevar una fuerza de 200 N con una palanca de primera especie, si los brazos motor y resistente miden, respectivamente, 3 y 1 metros?

Solución: Aplicando la fórmula de igualdad de giros de cada fuerza, la ecuación queda:

SUGERENCIAS METODOLÓGICAS

Sistemas de poleas

• El mecanismo de leva está formado por una rueda, generalmente ovalada, unida a un eje excéntrico y un palpador o seguidor que está siempre en contacto con ella. Al girar la leva empuja el palpador y provocando un movimiento alternativo.

• El mecanismo biela-manivela se utiliza para convertir un movimiento rotatorio en alternativo, y viceversa. La figura inferior muestra una secuencia de su funcionamiento.

200 N · 3 m = P · 1 m y despejando: P=

200 N · 3 m 1m

= 600 N

La leva se utiliza frecuentemente en el control de válvulas de forma cíclica.

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Taller de tecnología 1 Copia y completa en tu cuaderno las siguientes fra-

Estructuras ligeras PRESENTACIÓN DEL TALLER

ses en relación con las estructuras: – Una estructura es un objeto complejo, masivo, ? cuya función principal es la de ....

Se trata de construir torres, puentes y otras estructuras resistentes utilizando elementos de uso cotidiano.

1 Puedes utilizar pajitas para beber refrescos, tallarines o papel enrollado formando canutillos. Para unirlos formando la estructura, puedes usar papel celo, cinta aislante, pegamento termofusible o pegamento líquido.

– El empleo de cerchas tiene una ventaja principal: ? en comparación resulta una estructura muy .... ? con ....

Cuesta mucho erradicar la idea preconcebida de que cuanta más «masa» tenga una estructura, más resistirá. La solidez y la resistencia de una estructura dependerán tanto del material con el que se construya como de la forma de sus elementos y de cómo estén colocados. Para que el alumnado asimile este hecho, conviene que hagan alguna de las actividades con materiales «endebles» como el papel, la cartulina o las pajitas.

tidos los elementos numerados de las figuras.

3

1 4

3 Emplea un tablero de contrachapado o de DM para que sirva de base.

2

5

3 Utiliza un diccionario para encontrar la definición de los siguientes términos:

Limitaciones No puedes emplear más de 30 pajitas, espaguetis, tallarines o canutillos de papel.

Taller de tecnología SUGERENCIAS METODOLÓGICAS

? de – El centro de gravedad se define como un .... un cuerpo en el que se puede considerar con? centrada ....

2 Identifica el tipo de tensiones a las que están some-

2 Antes de empezar, analiza cuál de los materiales propuestos crees que aguantará más peso y por qué.

4 Finalmente, comprueba el valor de eficiencia estructural que tiene tu diseño.

turales puedes encontrar:

? en el sistema internacio– La masa se mide en .... nal (SI), en el que las unidades de fuerza se ex? presan en ....

Puedes llevar a cabo cualquier diseño, ya sea original o copiado de una estructura existente. En las siguientes imágenes se representan algunos ejemplos de estructuras hechas por estudiantes de otros institutos.

procedimiento

Los componentes estructurales 6 Indica en cada figura qué tipo de elementos estruc-

? es sometida – Las fuerzas aparecen cuando una .... ? a un movimiento ....

La idea principal es utilizar elementos largos y delgados, que no necesariamente han de ser resistentes por sí mismos, para realizar una estructura.

4

Tubos de papel reciclado

hormigón

acero

tirante

cimentación

viga

bóveda

pórtico

dintel

cercha

Contesta con una breve frase a las siguientes preguntas: – ¿Qué es una estructura?

– ¿Qué es una cercha?

– ¿Cuál es la función principal de un pilar en una estructura?

Pajitas para beber

– ¿Cuál es la posición habitual de una viga en las estructuras?

– ¿Qué tipo de esfuerzos sufren normalmente los tirantes de una estructura colgante? ¿Y los de una cercha?

5 Para que una estructura se mantenga sólidamente, se tienen que dar tres condiciones entre ellas independientes. Explica en dos o tres líneas cuáles son y en qué consisten.

Espaguetis y plastilina Pajitas para beber

Tubos de papel reciclado

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En esta sección se presenta todo un clásico en la construcción escolar de estructuras: las estructuras trianguladas empleando materiales fáciles de conseguir. Este proyecto es probablemente de los más eficaces en relación con el tiempo empleado, ya que la estructura más sencilla se puede hacer en una sesión (espaguetis y plastilina) y la más compleja (tubos de papel reciclado) no debe ocupar más de cuatro sesiones.

Se podrá escoger el material en función del tiempo disponible y de la posibilidad de hacer parte de las estructuras en casa para luego unirlas en clase.

Para comprobar la eficacia en la resistencia conjunta de la estructura, podrán basarse en células de cinco piezas formando cuadrados con una diagonal, que unirán de forma simple mediante cola termofusible. Para motivar a los alumnos y las alumnas, se les puede retar a que construyan una estructura con la mayor eficiencia estructural posible; es decir, que la construyan utilizando la menor cantidad posible de elementos y que sea capaz de soportar el peso de varios objetos, por ejemplo, una pila de libros, una banqueta del taller o, incluso, el peso de una persona; otros retos podrían ser la torre más alta, el puente más largo, etc.

Los concursos de estructuras ligeras son todo un clásico en las clases de tecnología y de ingeniería, basta entrar en YouTube y buscar «puente espagueti» para encontrar montones de vídeos de ensayos sobre estructuras hechas con espaguetis y macarrones que aguantan pesos increíbles antes de colapsar. En algunos vídeos incluso se pueden ver las fases de construcción; si se considera oportuno, puede ser interesante visionar en clase alguno de ellos.

Taller de tecnología 1 Copia y completa en tu cuaderno las siguientes fra-

Estructuras ligeras PRESENTACIÓN DEL TALLER

ses en relación con las estructuras: – Una estructura es un objeto complejo, masivo, ? cuya función principal es la de ....

Se trata de construir torres, puentes y otras estructuras resistentes utilizando elementos de uso cotidiano.

1 Puedes utilizar pajitas para beber refrescos, tallarines o papel enrollado formando canutillos. Para unirlos formando la estructura, puedes usar papel celo, cinta aislante, pegamento termofusible o pegamento líquido.

turales puedes encontrar:

– El empleo de cerchas tiene una ventaja principal: ? en comparación resulta una estructura muy .... ? con ....

1 – Una estructura es un objeto complejo, masivo, cuya función principal es la de soportar car-

2 Identifica el tipo de tensiones a las que están sometidos los elementos numerados de las figuras.

3

1 4

3 Emplea un tablero de contrachapado o de DM para que sirva de base.

2

gas.

5

3 Utiliza un diccionario para encontrar la definición de los siguientes términos:

Limitaciones No puedes emplear más de 30 pajitas, espaguetis, tallarines o canutillos de papel.

Tubos de papel reciclado

4

hormigón

acero

tirante

cimentación

viga

bóveda

pórtico

dintel

cercha

– Las fuerzas aparecen cuando una masa es sometida a un movimiento acelerado.

Contesta con una breve frase a las siguientes preguntas: – ¿Qué es una estructura?

– ¿Qué es una cercha?

Pajitas para beber

–L a masa se mide en kilogramos (kg) en el sistema internacional (SI), en el que las unidades de fuerza se expresan en newtons (N).

– ¿Cuál es la función principal de un pilar en una estructura?

– ¿Cuál es la posición habitual de una viga en las estructuras?

– ¿Qué tipo de esfuerzos sufren normalmente los tirantes de una estructura colgante? ¿Y los de una cercha?

5 Para que una estructura se mantenga sólidamente, se tienen que dar tres condiciones entre ellas independientes. Explica en dos o tres líneas cuáles son y en qué consisten.

Espaguetis y plastilina Pajitas para beber

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Desafíos que dejan huella COMPRENDE

? de – El centro de gravedad se define como un .... un cuerpo en el que se puede considerar con? centrada ....

2 Antes de empezar, analiza cuál de los materiales propuestos crees que aguantará más peso y por qué.

4 Finalmente, comprueba el valor de eficiencia estructural que tiene tu diseño.

6 Indica en cada figura qué tipo de elementos estruc-

? en el sistema internacio– La masa se mide en .... nal (SI), en el que las unidades de fuerza se ex? presan en ....

Puedes llevar a cabo cualquier diseño, ya sea original o copiado de una estructura existente. En las siguientes imágenes se representan algunos ejemplos de estructuras hechas por estudiantes de otros institutos.

procedimiento

Los componentes estructurales

? es sometida – Las fuerzas aparecen cuando una .... ? a un movimiento ....

La idea principal es utilizar elementos largos y delgados, que no necesariamente han de ser resistentes por sí mismos, para realizar una estructura.

Tubos de papel reciclado

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–E l centro de gravedad se define como un punto representativo de un cuerpo en el que se puede considerar concentrada toda su masa.

–E l empleo de cerchas tiene una ventaja principal: resulta una estructura muy ligera en comparación con el peso que es capaz de soportar.

39

2 1: tracción; 2: compresión; 3 y 5: flexión; 4: compresión.

Taller de tecnología 1 Copia y completa en tu cuaderno las siguientes fra-

Estructuras ligeras

ses en relación con las estructuras:

PRESENTACIÓN DEL TALLER

resante consultar el glosario ilustrado de arquitectura de Wikipedia: https://es.wikipedia.org/ wiki/Anexo:Glosario_de_arquitectura. Algunos de los términos se pueden encontrar muy bien explicados y ampliamente ilustrados en el glosario ilustrado de arte arquitectónico: https:// www.glosarioarquitectonico.com/

? de – El centro de gravedad se define como un .... un cuerpo en el que se puede considerar con? centrada ....

– El empleo de cerchas tiene una ventaja principal: ? en comparación resulta una estructura muy .... ? con ....

2 Identifica el tipo de tensiones a las que están sometidos los elementos numerados de las figuras.

2 Antes de empezar, analiza cuál de los materiales propuestos crees que aguantará más peso y por qué.

3

1 4

3 Emplea un tablero de contrachapado o de DM para que sirva de base.

4 Finalmente, comprueba el valor de eficiencia estructural que tiene tu diseño.

3 Consultar el diccionario en página web de la RAE: https://dle.rae.es/; también puede ser inte-

? en el sistema internacio– La masa se mide en .... nal (SI), en el que las unidades de fuerza se ex? presan en ....

Puedes llevar a cabo cualquier diseño, ya sea original o copiado de una estructura existente. En las siguientes imágenes se representan algunos ejemplos de estructuras hechas por estudiantes de otros institutos.

1 Puedes utilizar pajitas para beber refrescos, tallarines o papel enrollado formando canutillos. Para unirlos formando la estructura, puedes usar papel celo, cinta aislante, pegamento termofusible o pegamento líquido.

turales puedes encontrar:

? es sometida – Las fuerzas aparecen cuando una .... ? a un movimiento ....

La idea principal es utilizar elementos largos y delgados, que no necesariamente han de ser resistentes por sí mismos, para realizar una estructura.

procedimiento

Los componentes estructurales 6 Indica en cada figura qué tipo de elementos estruc-

– Una estructura es un objeto complejo, masivo, ? cuya función principal es la de ....

Se trata de construir torres, puentes y otras estructuras resistentes utilizando elementos de uso cotidiano.

2

5

3 Utiliza un diccionario para encontrar la definición de los siguientes términos:

Limitaciones No puedes emplear más de 30 pajitas, espaguetis, tallarines o canutillos de papel.

4

Tubos de papel reciclado

hormigón

acero

tirante

cimentación

viga

bóveda

pórtico

dintel

cercha

4 Según lo indicado en el texto, las respuestas a las preguntas son:

Contesta con una breve frase a las siguientes preguntas: – ¿Qué es una estructura?

– ¿Qué es una cercha?

– ¿Cuál es la función principal de un pilar en una estructura?

Pajitas para beber

–E lemento o conjunto de elementos, unidos y acoplados entre ellos, que tienen la función de soportar fuerzas, pesos y, en general, todo tipo de cargas.

– ¿Cuál es la posición habitual de una viga en las estructuras?

– ¿Qué tipo de esfuerzos sufren normalmente los tirantes de una estructura colgante? ¿Y los de una cercha?

5 Para que una estructura se mantenga sólidamente, se tienen que dar tres condiciones entre ellas independientes. Explica en dos o tres líneas cuáles son y en qué consisten.

Espaguetis y plastilina Pajitas para beber

Tubos de papel reciclado

106

Perfiles para formar estructuras

U4

13 Comprueba la ley de la palanca. Para ello, utiliza

17 Observa la leva de la figura. El palpador B se mue-

una goma de borrar y una regla graduada. Sitúa la goma de borrar en la marca de 10 centímetros que actuará como fulcro, como se ve en la figura.

Coge dos bolsitas o recipientes pequeños, en uno pon 25 gramos de arroz y en el otro 75 gramos de lentejas. En realidad, puedes utilizar objetos pequeños de cualquier tipo. Ahora comprueba que cuando pones las lentejas en el extremo más cercano al fulcro y el arroz en el extremo más alejado, la regla se mantiene en equilibrio.

ve verticalmente arriba y abajo a medida que gira la leva A. El vástago del palpador sobresale 2 centímetros del agujero que le sirve de guía cuando el punto 1 de la leva se encuentra tocando la ruedecilla del palpador. ¿Cuánto sobresaldrá el vástago cuando el punto 3 de la leva se encuentre tocando la ruedecilla?

7 Observa una bicicleta como la de la figura, en la cual se han empleado varios perfiles. Tienes que identificar tantos como sea posible, indicando si son abiertos o cerrados, huecos o no. Dibuja de forma aproximada su sección transversal, tal y como se muestra en el perfil del ejemplo.

Llanta

10 cm

lado, dibuja un plano inclinado 30° sobre la horizontal y vuelve a situar el mismo objeto con el mismo peso; representa nuevamente la descomposición del peso con dos flechas. Observa en ambos casos la longitud de la flecha paralela al plano inclinado. ¿Cuál es mayor? ¿Por cuál de las dos rampas crees que costará más subir el objeto?

Justifica tu respuesta.

20 cm

–L a posición habitual de una viga es horizontal, apoyada sobre columnas, pilares o muros resistentes.

para que te ayuden a hacer una lista de los mecanismos más importantes que tiene un vehículo con motor de combustión.

y

20 Diseña un sistema que se pueda alojar dentro de una caja para hacer girar una muñeca bailarina que asome por la parte superior.

3 4

Cubierta

21 En la figura se ha representado un sistema musical de cilindro. Observa su mecanismo y describe su funcionamiento a partir del giro de la manivela.

14 Calcula cuál es la fuerza F que tendrías que aplicar

1

2

–L os tirantes de una estructura colgante están sometidos siempre a tracción, mientras que el tirante de una cercha puede recibir cargas de flexión. Esto muchas veces se debe a un error conceptual en el diseño, ya que no debería soportar más flexión que la de su propio peso.

cm

Los mecanismos

cm

para levantar esta carretilla de la figura, si se ha llenado con arena cuyo peso es de 750 newtons.

12

Para formar estructuras de edificios y otras construcciones, se emplean diversas vigas y perfiles. Busca información de su forma y dibuja cada una en tu cuaderno. Busca y explica para qué se usan cada uno de los siguientes tipos: perfil UPN; perfil IPE; viga HEA.

– Soportar todo el peso de los elementos estructurales que se sitúen sobre él.

19 Busca información o pregunta a algunas personas

B

Cámara

8

–L as cerchas son estructuras de barras o perfiles que emplean la triangulación para la sustentación de tejados y puentes.

107

Recuerda seleccionar el material de trabajo de esta unidad para tu porfolio.

8

9 Identifica el tipo de especie de palanca a la que pertenece cada uno de estos ejemplos: a)

b)

18 Utilizando un transportador de ángulos, dibuja un

c) 1m

30 cm

15 Observa la siguiente figura y describe lo que ves en ella. ¿Qué mecanismo encuentras?

10 ¿Cuál es el mecanismo simple capaz de convertir un movimiento giratorio en un movimiento lineal de avance?

REFLEXIONA Reflexiona de manera individual y comparte en grupo la valoración sobre lo que has diseñado y construido hasta ahora. Descarga la tabla completa en anayaeducacion.es.

11 Explica mediante un dibujo cuáles son las fuerzas generadas por una cuña cuando se aplica una fuerza sobre ella.

Aspectos

12 ¿Dónde habrá que colocar la caja de 5 kg para equilibrar la palanca? ¿Qué tendríamos que hacer para que la palanca se desequilibre hacia la izquierda?

5 kg 30 m

20 m

10 kg

10 m

20 m

30 m

Totalmente conseguido

He comprendido el funcionamiento de los sistemas de poleas multiplicadores.

16

10 m

plano inclinado de 60° y sitúa sobre él un objeto que puede ser una caja rectangular. Representa su peso con una flecha y, guiándote por el ejemplo de la unidad, haz la descomposición dibujando la fuerza que hay que vencer paralela al plano. A su

¿Qué te hace decir eso? Algunos autores y autoras piensan que el tornillo no es una máquina simple, sino que está basada en otras dos: la rueda y el plano inclinado. Reflexiona sobre esta afirmación y trata de explicar por qué crees que se dice esto.

Bastante conseguido

Conseguido

Casi conseguido

…

…

…

…

Mi tren de poleas funciona bien sin salirse la correa o sin atascarse.

…

…

…

…

La estructura es estable y aguantará vientos fuertes.

…

…

…

…

5 Las condiciones para que una estructura se mantenga sólidamente son la estabilidad, mantenerse sin deformaciones y la resistencia.

PON A PRUEBA TUS COMPETENCIAS Comprueba cómo mejoran tus competencias con las herramientas de autoevaluación que encontrarás en anayaeducacion.es.

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109

Plan Lingüístico En el Plan Lingüístico de anayaeducacion.es dispone de diversas fichas e infografías sobre tipos de textos que ayudarán a mejorar la capacidad de expresión del alumnado: «Texto expositivo», «Expositivo científico», «Descriptivo», «Descriptivo científico».

Los componentes estructurales

6 En la primera imagen, el alumnado podrá identificar cerchas en la parte superior, sobre ellas descansan las viguetas, y soportando todo el conjunto hay una serie de columnas de celosía o trianguladas.

En la segunda, se distingue una bóveda de crucería y varios arcos.

Desarrollo del pensamiento

En la última imagen, arcos de herradura y columnas.

Al aplicar la técnica de pensamiento «Intuyo y deduzco» en la actividad 7, se pretende que el alumnado sea capaz de ordenar y expresar sus argumentos sobre los conceptos de triangulación y estructuras resistentes.

Perfiles para formar estructuras

De igual forma, en la actividad 12, el alumnado deberá aplicar la técnica «¿Qué te hace decir eso?» para explicar con palabras lo representado gráficamente en su libro.

8

TIC Puede recordar al alumnado que en anayaeducacion. es dispone de un mapa mental interactivo para repasar los contenidos de la unidad.

7 El alumnado tendrá que fijarse en varias piezas tubulares de la bicicleta y dibujarlas según su sección transversal.

Perfil UPN

Perfil IPE

h

En su denominación se añade un número representativo de su altura h nominal. Se usan como soportes, pilares o conducciones. En ocasiones, se sueldan para formar un tubo.

Viga HEA

h

Es conocido como perfil europeo de doble T y se le añade en su denominación el valor de su altura h. Suelen emplearse como vigas para establecer los techos y suelos en las viviendas y construcciones. La relación entre la anchura de las alas y la altura del perfil tiene que ser menor que 0,66.

h

Este es un perfil de ala ancha donde la relación entre la anchura de las alas y la altura del perfil es superior al de un perfil IPE. Se emplean en la construcción civil de edificios e industria, para montar estructuras como cerchas, columnas, vigas, pórticos, etc.). También se suelen utilizar para la construcción de carrocerías.

Los mecanismos

9 a) Cortaúñas: en realidad, es una combinación de tres palancas.

La parte que presionamos es una palanca de segunda especie.

Punto de apoyo

Punto de apoyo La parte cortante está formada por dos palancas de tercera especie.

b) Balacín: primera especie. c) Carretilla: segunda especie.

40

10 El tornillo es una máquina simple que realiza la función descrita. Basta con observar como, al girarlo, se consigue un desplazamiento lineal de avance en el propio tornillo o en el elemento roscado (tuerca) al que está unido.

11 Las fuerzas que aparecen son las de la imagen:

12 Dado que la caja de color claro (10 kg) está en la posición de 10 m, al aplicar la ley de la palanca, tendremos que colocar el peso de 5 kg (caja oscura) sobre la marca de 20 m para mantener el equilibrio. Para que el brazo izquierdo de la palanca baje, habrá que mover la caja oscura a la izquierda de la marca de 20 m.

13 Se pretende que el alumnado lleve a cabo el experimento utilizando los materiales que se proponen.

14 La fuerza que hay que aplicar se obtiene mediante la resolución de la siguiente ecuación: F × (100 + 30) = 750 × 30 F = 750 × 30 / 130 = 173 N

15 En la imagen están representados los cuatro tiempos de un motor de explosión. El mecanismo que aparece es el de biela-manivela. El pistón realiza un movimiento alternativo dentro del cilindro, mientras que el cigüeñal, correspondiente a la manivela, tiene un movimiento rotatorio. Se transforma el movimiento alternativo del pistón en el movimiento de rotación en el cigüeñal.

16 ¿Qué te hace decir eso? La cabeza del tornillo puede considerarse como una rueda unida a un eje (vástago del tornillo) alrededor del cual está enrollado un plano inclinado que forma el filete o rosca del tornillo.

17 Como la diferencia de diámetros entre la posición 1 y la posición 3 es de 12 – 8 = 4 cm, cuando la leva se encuentre en la posición 3, el palpador sobresaldrá 2 + 4 cm = 6 cm.

18 Costará más subirlo por la rampa de 60°, puesto que la componente paralela al plano inclinado, que es la que hay que vencer, es mayor. Sin embargo, para salvar la misma distancia vertical, el plano a 30° deberá ser más largo. El trabajo en ambos casos será el mismo: en la rampa a 30°, la fuerza será menor durante una mayor distancia, y en la de 60°, la fuerza será mayor en un recorrido más corto.

Mayor fuerza Menor fuerza

Menor distancia

Mayor distancia

30°

60°

19 Los principales mecanismos que pueden aparecer en sus listas son: • Árbol de levas para controlar el sincronismo de las válvulas de admisión de combustible y de expulsión de gases.

• Cigüeñal, para mantener el sincronismo de la biela de cada cámara de combustión.

• Tren de engranajes diferencial para controlar el giro coordinado de las dos ruedas directrices del vehículo.

• Junta cardan, especialmente para camiones que tiene el eje trasmisor largo.

• Sistema de eje del volante.

• Sistema de aplicación de fuerza en los frenos de disco.

Y como estos ejemplos, podrán encontrar una decena de ejemplos más.

20 Actividad abierta. Se trata de que el alumnado observe qué tipo de movimientos están asociados a la figura. Podrán observar que la figura gira sobre sí misma con lo que tendría que estar montada sobre un eje giratorio.

41

Su respuesta debería resolver la necesidad de introducir algún elemento que acople el eje de un motor eléctrico o de cuerda que provoca el giro, al eje de la figura giratoria para conseguir que la colocación de la figura y su velocidad de giro sean adecuadas. Es muy posible que el motor esté sujeto con unas bridas de forma horizontal, lo que supondría disponer de un bastidor interior.

21 La caja de música de la imagen está compuesta por varios mecanismos combinados. Para comenzar, tenemos una manivela que permite dar movimiento manualmente a un eje horizontal acoplado a un cilindro mediante un mecanismo de tornillo sin fin y corona. Este mecanismo permite una reducción de velocidad en la corona, además de poder transmitir el movimiento a un eje ortogonal. Por otro lado, el cilindro está dotado de unos pequeños bultitos dispuestos estratégicamente que funcionan como levas que pulsan distintas láminas metálicas para producir las distintas notas.

REFLEXIONA En esta unidad, su alumnado habrá dado sus primeros pasos en la secuencia de aprendizaje del «Desafío» propuesto. Para ello, habrá diseñado el sistema de poleas teniendo en cuenta la ganancia deseada, habrá llevado a cabo la construcción de las poleas, eligiendo previamente los materiales necesarios, y habrá fabricado el molino para conectar en él los sistemas de poleas que ha construido.

Su alumnado dispone en anayaeducacion.es de un cuestionario que le ayudará a reflexionar sobre su propio desempeño en las tareas propuestas en esta unidad. Conviene revisar de forma grupal aquellos aspectos en los que el propio alumnado haya detectado un margen de mejora.

PON A PRUEBA TUS COMPETENCIAS Su alumnado dispone, también en anayaeducacion.es, de una prueba que le ayudará a evaluar su nivel de adquisición de las habilidades puestas en juego durante la realización del «Desafío» propuesto.

Anotaciones

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