MODULO TECNOLOGIA INSTITUCION EDUCATIVA FUSCA – CHIA - 2014
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TABLA DE CONTENIDO
1. GRADO SEXTO:
LA ENERGIA
2. GRADO SEPTIMO:
MATERIA Y MATERIALES
3. GRADO OCTAVO:
MAQUINAS SIMPLES
4. GRADO NOVENO:
OPERADORES MECANICOS
5. GRADO DECIMO:
MOVIMIENTO
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HISTORIA Y EVOLUCION DEL FUEGO
La energía se define como la entidad intangible por medio de la cual podemos generar movimiento, trabajo y calor, la energía junto con la materia son los 2 ingredientes básicos que componen todo el universo que nos rodea. La energía es la fuente invisible que mantiene unido a los átomos y partículas subatómicas que componen toda la materia del universo, también es la fuente por medio la cual podemos aplicar movimiento a la materia, la materia es sustancia y la energía es lo que mueve a la sustancia. Un pilar básico y fundamental de la física es el Principio de la conservación de la energía, dicho principio nos indica que la energía no se crea ni se destruye sólo se transforma, por ejemplo en nuestro automóvil una parte de la energía química almacenada en el combustible la utilizamos para generar movimiento a las ruedas como energía mecánica y la otra parte se disipa en forma de calor o en energía térmica, es decir toda la energía química solo se ha transformado en energía mecánica y en energía térmica. 4
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Todos los seres vivos necesitamos la energía para poder vivir, las plantas y árboles absorben la energía de la luz del sol para activar la fotosíntesis por medio del cual transforman la energía solar en energía química que les alimenta, los animales herbívoros se alimentan de las plantas aprovechando su energía química almacenada para poder vivir y moverse, por último cuando nos comemos una ensalada o un pescado lo que estamos haciendo realmente es absorber la energía que contenía dichos alimentos y gracias a la cual podemos movernos y realizar actividades mentales y físicas...
1. Energía Eléctrica La energía eléctrica es la energía resultante de una diferencia de potencial entre dos puntos y que permite establar una corriente eléctrica entre los dos, para obtener algún tipo de trabajo, también puede transformarse en otros tipos
de
energía
entre
las
que
se
encuentran energía luminosa o luz, la energía mecánica y la energía térmica.
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2. Energía lumínica La energía luminosa es la fracción que se percibe de la energía que trasporta la luz y que se puede manifestar sobre la materia de diferentes maneras tales como arrancar los electrones de los metales, comportarse como una onda o como si fuera materia, aunque la mas normal es que se desplace como una onda e interactúe con la materia de forma material o física, también añadimos que esta no debe confundirse con la energía radiante. 3. Energía mecánica La energía mecánica se debe a la posición y movimiento de un
cuerpo
y
es
la
suma
de
la energía potencial, cinética y energía elástica de un cuerpo en movimiento. Refleja la capacidad que tienen los cuerpos con masa de hacer un trabajo. Algunos ejemplos de energía mecánica los podríamos encontrar en la energía hidráulica, eólica y mareomotriz. 4. Energía térmica La energía térmica es la fuerza que se libera en forma de calor,
puede
obtenerse
mediante
la
naturaleza
y también del sol mediante una reacción exotérmica como podría ser la combustión de los combustibles, reacciones nucleares de fusión o fisión, mediante la energía eléctrica por el efecto denominado Joule o por ultimo
como
residuo
de
otros
procesos químicos o mecánicos. También es posible aprovechar energía de la naturaleza que se encuentra en forma de energía térmica calorifica, como la energía geotérmica o la energía solar fotovoltaica.
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La obtención de esta energía térmica también implica un impacto ambiental debido a que en la combustión se libera dióxido de carbono (comúnmente llamado CO2 ) y emisiones contaminantes de distinta índole, por ejemplo la tecnología actual en energía nuclear da residuos radiactivos que deben ser controlados. Ademas de esto debemos añadir y tener en cuenta la utilización de terreno destinado a las plantas generadoras de energía y los riegos de contaminación por accidentes en el uso de los materiales implicados, como pueden ser los derrames de petróleo o de productos petroquímicos derivados. 5. Energía Eólica Este tipo de energía se obtiene a través del viento, gracias a la energía cinética generada por el efecto corrientes de aire. Actualmente esta energía es utilizada principalmente para
producir
energia
eléctrica
electricidad a
través
o de
aerogeneradores, según estadísticas a finales de 2011 la capacidad mundial de los generadores eólicos supuso 238 gigavatios, en este mismo año este tipo de energía genero alrededor del 3% de consumo eléctrico en el mundo y en España el 16%. La energía eólica se caracteriza por se una energía abundante, renovable y limpia, también ayuda a disminuir las emisiones de gases contaminantes y de efecto invernadero al reemplazar termoeléctricas a base de combustibles fósiles, lo que la convierte en un tipo de energía verde, el mayor inconveniente de esta seria la intermitencia del viento que podría suponer en algunas ocasiones un problema si se utilizara a gran escala.
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6. Energia Solar Nuestro planeta recibe aproximadamente 170 petavatios de radiación solar entrante (insolación) desde la capa más alta de la atmósfera y solo un aproximado 30% es reflejada de vuelta al espacio el resto de ella suele ser absorbida por los océanos, masas terrestres y nubes. El espectro electromagnético de la luz solar en la superficie terrestre está ocupado principalmente por luz visible y rangos de infrarrojos con una pequeña parte de radiación ultravioleta.La radiacion que es absorbida por las nubes, océanos, aire y masas de tierra incrementan la temperatura de estas. El aire calentado es el que contiene agua evaporada que asciende de los océanos, y también en parte de los continentes, causando la circulación atmosférica o convección. Cuando el aire asciende a las capas altas, donde la temperatura es baja, va disminuyendo su temperatura hasta que el vapor de agua se condensa formando nubes. El calor latente de la condensación del agua amplifica la convección y procduce fenomenos naturales tales como borrascas, anticiclones y viento. La energía solar absorbida por los océanos y masas terrestres mantiene la superficie a 14 °C. Para la fotosíntesis de las plantas verdes la energía solar se convierte en energía química, que produce alimento, madera y biomasa, de la cual derivan también los combustibles fósiles. FLUJO SOLAR ANUAL Y CONSUMO DE ENERGÍA HUMANO
Solar
3.850.000 EJ7
Energía eólica
2.250 EJ8
Biomasa
3.000 EJ9
Uso energía primario (2005)
487 EJ10
Electricidad (2005)
56,7 EJ11
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Se ha estimado que la energía total que absorben la atmósfera, los océanos y los continentes puede ser de 3.850.000 exajulios por año. . En 2002, esta energía en un segundo
equivalía
al
consumo
global
mundial
de
energía
durante
un
año.La fotosíntesis captura aproximadamente 3.000 EJ por año en biomasa, lo que representa solo el 0,08% de la energía recibida por la Tierra. La cantidad de energía solar recibida anual es tan vasta que equivale aproximadamente al doble de toda la energía producida jamás por otras fuentes de energía no renovable como son el petróleo, el carbón, el uranio y el gas natural. ¿Como se obtiene? Es obtenida a partir del aprovechamiento de la radiación electromagnética procedente del Sol, la radiación solar que alcanza nuestro planeta también puede aprovecharse por medio de captadores que mediante diferentes tecnologías (células fotovoltaicas, helióstatos, colectores térmicos) puede trasformarse en energía térmica o eléctrica y también es una de las calificadas como energías limpias o renovables. La potencia de radiación puede variar según el momento del día, así como las condiciones atmosféricas que la amortiguan y la latitud. en buenas condiciones de radiación el valor suele ser aproximadamente 1000 W/m² (a esto se le conoce como irrandiancia) en la superficie terrestre La radiación es aprovechable en sus componentes directa y difusa, o en la suma de ambas. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. Mientras que la difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas las direcciones. La irradiancia directa normal (o perpendicular a los rayos solares) fuera de la atmósfera, recibe el nombre de constante solar y tiene un valor medio de 1366 W/m² (que
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corresponde a un valor máximo en el perihelio de 1395 W/m² y un valor mínimo en el afelio de 1308 W/m²). Según informes de Greenpeace, la energía solar fotovoltaica podría suministrar electricidad a dos tercios de la población mundial en 2030. 7. Energía nuclear Esta energía es la liberada del resultado de una reacción nuclear, se puede obtener mediante dos tipos de procesos, el primero es por Fusión Nuclear (unión de núcleos atómicos muy livianos) y el segundo es por Fisión Nuclear (división de núcleos atómicos pesados). En las reacciones nucleares se suele liberar una grandisima cantidad de energía debido en parte a la masa de partículas involucradas en este proceso, se transforma directamente en energía. Lo anterior se suele explicar basándose en la relación MasaEnergía producto de la genialidad del gran físico Albert Einstein.
8. Energía cinética La energía cinética es la energía que posee un objeto debido a su movimiento, esta energia depende de la velocidad y masa del objeto según la ecuación E = 1mv2, donde m es la masa del objeto y v2 la velocidad del mismo elevada al cuadrado. La energía asociada a un objeto situado a determinada altura sobre una superficie se denomina energía potencial. Si se deja caer el objeto, la energía potencial se convierte en energía cinética. (véase la imagen)
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9. Energía potencial En un sistema físico, la energía potencial es energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición
o
configuración.
Puede
pensarse
como
la energía almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar. Suele abreviarse con la letra U o Ep. La energía potencial puede presentarse como energía potencial gravitatoria, energía potencial electrostática, y energía potencial elástica. Más rigurosamente, la energía potencial es una magnitud escalar asociada a un campo de fuerzas (o como en elasticidad un campo tensorial de tensiones). Cuando la energía potencial está asociada a un campo de fuerzas, la diferencia entre los valores del campo en dos puntos A y B es igual al trabajo realizado por la fuerza para cualquier recorrido entre B y A. 10. Energía Química Esta
energía
es
la
retenida
en
alimentos
y
combustibles, Se produce debido a la transformación de sustancias químicas que contienen los alimentos o elementos, posibilita mover objetos o generar otro tipo de energía.
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11. Energía Hidráulica La energía hidráulica o energía hídrica es aquella que se
extrae
del
aprovechamiento
de
las energías (cinética y potencial) de la corriente de los ríos, saltos de agua y mareas, en algunos casos es un tipo de energía considerada “limpia” por que su impacto ambiental suele ser casi nulo y usa la fuerza hídrica sin represarla en otros es solo considerada renovable
si
no
sigue
esas
premisas
dichas
anteriormente. 12. Energía Sonora Este tipo de energía se caracteriza por producirse debido a la vibración o movimiento de un objeto que hace vibrar también el aire que lo rodea, esas vibraciones se transforman en impulsos eléctricos que nuestro cerebro interpreta en sonidos.
13. Energía Radiante Esta
energia
es
la
que
tienen
las
ondas
electromagneticas tales como la luz visible, los rayos ultravioletas (UV), los rayos infrarrojos (IR), las ondas de radio, etc. Su propiedad fundamental es que se propaga en el vació sin necesidad de ningún soporte material, se trasmite
por
unidades
llamadas
fotones
estas
unidades actúan a su vez también como partículas, el físico Albert Einstein planteo todo
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esto en su teoría del efecto fotoeléctrico gracias al cual ganó el premio Nobel de física en 1921. 14. Energía Fotovoltaica La energía fotovoltaica y sus sistemas posibilitan la transformación de luz solar en energía eléctrica, en pocas palabras es la conversión de una luminosa
con
energía
(fotón)
en
partícula
una
energía
electromotriz (voltaica). La caracteristica principal de un sistema
de
energía
fotovoltaica
es
la
célula
fotoeléctrica, un dispositivo construido de silicio (extraído de la arena común). 15. Energía de reacción Es un tipo de energia debido a la reaccion química del contenido energético de los productos es, en general, diferente del correspondiente a los reactivos. En una reacción química el contenido energético de los productos Este defecto o exceso de energía es el que se pone en juego en la reacción. La energía absorvida o desprendida
puede
ser
de
diferentes
formas, energía lumínica, eléctrica, mecánica, etc…, aunque la principal suele ser en forma de energía calorífica. Este calor se suele llamar calor de reacción y suele tener un valor único para cada reacción, las reacciones pueden también debido a esto ser clasificadas en exotérmicas o endotérmicas, según que haya desprendimiento o absorción de calor.
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16. Energía iónica
La energía de ionización es la cantidad de energía que se necesita para separar el electrón menos fuertemente unido de un átomo neutro gaseoso en su estado fundamental.
17. Energía geotérmica Esta corresponde a la energía que puede ser obtenida en base al aprovechamiento del calor interior de la tierra, este calor se debe a varios factores
entre
los
mas
importantes
se
encuentran el gradiente geotérmico, el calor radiogénico,
etc.
griego
“Tierra”,
geo,
Geotérmico y
viene
thermos,
del
“calor”;
literalmente “calor de la Tierra”. 18. Energía mareomotriz Es la resultante del aprovechamiento de las mareas, se debe a la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa de la Tierra y la Luna y que como resultante da la atracción gravitatoria de esta ultima y del sol sobre los océanos.
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De esta diferencias de altura se puede obtener energía interponiendo partes móviles al movimiento natural de ascenso o descenso de las aguas, junto con mecanismos de canalización y depósito, para obtener movimiento en un eje. 19. Energía electromagnética La energía electromagnética se define como la cantidad de energía almacenada en una parte del espacio a la que podemos otorgar la presencia de un campo electromagnético y que se expresa según la fuerza del campo eléctrico y magnético del mismo. En un punto del espacio la densidad de energía electromagnética depende de una suma de dos términos
proporcionales
al
cuadrado
de
las
intensidades de campo. 20. Energía metabólica Este
tipo
de
energía
llamada
metabólica
o
de metabolismo es el conjunto de reacciones y procesos físico-químicos que ocurren en una célula. Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a nivel molecular, y permiten las diversas actividades de
las
células:
crecer,
reproducirse,
sus estructuras, responder a estímulos, etc
21. Energía hidroeléctrica
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mantener
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Este tipo de energía se obtiene mediante la caída de agua desde una determinada altura a un nivel inferior provocando así el movimiento de mecanismos tales como
ruedas
hidráulicas
o
turbinas,
Esta
hidroelectricidad es considerada como un recurso natural, solo disponible en zonas con suficiente cantidad de agua. En su desarrollo se requiere la construcción de presas, pantanos, canales de derivación así como la instalación de grandes turbinas y el equipamiento adicional necesario para generar esta electricidad. 22. Energía Magnética Esta energía que se desarrolla en nuestro planeta o en los imanes naturales. es la consecuencia de las corrientes eléctricas telúricas producidas en la tierra como resultado de la diferente actividad calorífica solar sobre la superficie terrestre, y deja sentir su acción en el espacio que rodea la tierra con intensidad variable en cada punto 23. Energía Calorífica
La energía calorífica es la manifestación de la energía en forma de calor. En todos los materiales los átomos que forman sus moléculas están en continuo movimiento ya sea trasladándose o vibrando. Este movimiento implica que los átomos tienen una determinada energía cinética a la que nosotros llamamos calor o energía calorífica.
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ACTIVIDADES 1. EXPLICA EN TU CUADERNO LAS MANERAS COMO SE PRODUCE EL FUEGO 2. EXPLICA EN QUE SITUACIONES LAS PERSONAS UTILIZAN EL FUEGO Y REALIZA UN DIBUJO 3. DE DONDE SE OBTIENEN LAS ENERGIAS NO RENOVABLES, DIBUJA 3 COSAS O PRODUCTOS EN DONDE SE UTILICEN PARA CADA UNO 4. CONSULTA SI EN COLOMBIA HAY HIDROELECTRICAS, DONDE QUEDAN UBICADAS Y CUALES SON LAS MAS IMPORTANTES 5. DIBUJA UN AEROGENERADOR DE ENERGIA EOLICA 6. LEE DETENIDAMENTE LOS DIFERENTES FORMAS DE ENERGIA Y EXPLICA CADA UNA CON UN EJEMPLO. 7. CON MI GRUPO DE TRABAJO ELABORO UN GENERADOR DE ENERGIA
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QUÉ ES LA MATERIA. La materia es aquello de lo que están formadas las cosas. Todos los objetos que nos rodean están hechos de algún tipo de materia. Tiene masa y ocupa un lugar en el espacio significa que es cuantificable, es decir, que se puede medir Todo cuanto podemos imaginar, desde un libro, un auto, el computador y hasta la silla en que nos sentamos y el agua que bebemos, o incluso algo intangible como el aire que respiramos, está hecho de materia. Los planetas del Universo, los seres vivos como los insectos y los objetos inanimados como las rocas, están también hechos de materia. De acuerdo a estos ejemplos, en el mundo natural existen distintos tipos de materia, la cual puede estar constituida por dos o más materiales diferentes, tales como la leche, la madera, un trozo de granito, el azúcar, etc. Si un trozo de granito se muele, se obtienen diferentes tipos de materiales La cantidad de materia de un cuerpo viene dada por su masa, la cual se mide normalmente en kilogramos o en unidades múltiplo o submúltiplo de ésta (en química, a menudo se mide en gramos). La masa representa una medida de la inercia o resistencia que opone un cuerpo a acelerarse cuando se halla sometido a una fuerza. Esta fuerza puede derivarse del campo gravitatorio terrestre, y en este caso se denomina peso. (La masa y el peso se confunden a menudo en el lenguaje corriente; no son sinónimos). Volumen de un cuerpo es el lugar o espacio que ocupa. Existen cuerpos de muy diversos tamaños. Para expresar el volumen de un cuerpo se utiliza el metro cúbico (m³) y demás múltiplos y submúltiplos. ESTADOS DE LA MATERIA
Los sólidos: Tienen forma y volumen constantes. Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras. Los líquidos: No tienen forma fija pero sí volumen. La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos. Los gases: No tienen forma ni volumen fijos. En ellos es muy característica la gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión
Materia prima: son las sustancias que se extraen directamente de la naturaleza. Tenemos animales (la seda, pieles, etc) vegetales (madera, corcho, algodón, etc) y minerales (arcilla, arena, mármol, etc.)
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QUÉ SON LOS MATERIALES. Son las materias primas transformadas mediante procesos físicos y/o químicos, que son utilizados para fabricar productos. Ejemplo de Materiales son los tableros de madera, el plástico, láminas de metal, etc. Los materiales se clasifican en:
Materiales naturales.- Son los que se encuentran en la naturaleza como Pueden ser de tres tipos: Los materiales de origen vegetal se obtienen de las plantas. Por ejemplo, el algodón y la madera. Los materiales de origen animal provienen de los animales. Por ejemplo, el cuero que se obtiene de la piel de los animales y la seda que se obtienen de los gusanos de seda Los materiales de origen mineral se obtienen de minerales y rocas. Por ejemplo, el hierro y el mármol.
Materiales artificiales: son los que fabricamos las personas. Para ello, utilizamos materiales naturales que luego convertimos en artificiales. Por ejemplo, con la madera fabricamos papel y con minerales fabricamos vidrio, También el plástico y el cartón son materiales artificiales. Los plásticos se fabrican con petróleo y el cartón se fabrica con madera Materiales Cerámicos: se obtienen moldeando la arcilla y sometiéndola después a un proceso de cocción a altas temperaturas. Son ejemplos la cerámica y la porcelana. Materiales Plásticos: se obtienen a partir del petróleo, el gas natural, las materias vegetales (como la celulosa) y las proteínas animales. El celofán, el PVC y el caucho son plásticos. Materiales Metálicos : se obtienen de los minerales que forman parte de las rocas. Son metales el hierro, el acero, el cobre, el plomo, el estaño y el aluminio, entre otros muchos. Maderas : se obtienen de la parte leñosa de los árboles. El abeto, el pino y el castaño, entre otros, son especies arbóreas aprovechables que existen en la naturaleza. Materiales Textiles: algunos se obtienen de materias primas naturales como la lana, el algodón y la seda; otros, como el nailon y la lycra son materiales plásticos. Materiales Pétreos: se extraen de las rocas en diferentes formas, desde grandes bloques hasta arenillas. Algunos materiales pétreos son el mármol, la pizarra, el vidrio o el yeso.
¿Qué son las propiedades de los materiales? Propiedades de los materiales: son el conjunto de características que hacen que el material se comporte de una manera determinada ante estímulos externos como la luz, el calor, las fuerzas, etc. 20
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Veamos las propiedades de los materiales según su clasificación. Propiedades Eléctricas de los Materiales: Determinan el comportamiento de un material cuando pasa por el la corriente eléctrica. Una propiedad eléctrica es la llamada conductividad, que es la propiedad que tienen los materiales para transmitir la corriente eléctrica. En función de ella los materiales pueden ser: Conductores: Lo son si permiten el paso de la corriente fácilmente por ellos Aislantes: Lo son si no permiten fácilmente el paso de la corriente por ellos. Semiconductores: se dicen que son semiconductores si solo permiten el paso de la corriente por ellos en determinadas condiciones. (Por ejemplo si son conductores a partir de una temperatura determinada y por debajo de esa temperatura son aislantes). Propiedades Mecánicas: Estas quizás son las más importantes, ya que nos describen el comportamiento de los materiales cuando son sometidos a las acciones de fuerzas exteriores. Una propiedad muy general de este tipo es la resistencia mecánica, que es la resistencia que presenta un material ante fuerzas externas. Algunas más Concretas son: Elasticidad: propiedad de los materiales de recuperar su forma original cuando deja de actuar sobre ellos la fuerza que los deformaba. Un material muy elástico, después de hacer una fuerza sobre el y deformarlo, al soltar la fuerza vuelve a su forma original. Lo contrario a esta propiedad sería la plasticidad. Plasticidad: propiedad d los cuerpos para adquirir deformaciones permanentes. Maleabilidad: facilidad de un material para extenderse en láminas o planchas. Ductilidad: propiedad de un material para extenderse formando cables o hilos. Dureza: es la resistencia que opone un material a dejarse rayar por otro. El más duro es el diamante.
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MODULO TECNOLOGIA INSTITUCION EDUCATIVA FUSCA – CHIA - 2014 Tenacidad: es la resistencia que ofrece un material a romperse cuando es golpeado. Fragilidad: seria lo contrario a tenaz. Es la propiedad que tienen los cuerpo de romperse fácilmente cuando son golpeados. El metal es tenaz y el vidrio es frágil y duro. Propiedades Térmicas: Determinan el comportamiento de los materiales frente al calor. Conductividad térmica: es la propiedad de los materiales de transmitir el calor, produciéndose, lógicamente una sensación de frió al tocarlos. Un material puede ser buen conductor térmico o malo. Fusibilidad: facilidad con que un material puede fundirse (pasar de líquido a solido o viceversa). Soldabilidad: facilidad de un material para poder soldarse consigo mismo o con otro material. Lógicamente los materiales con buena fusibilidad suelen tener buena soldabilidad. Dilatación: es el aumento de tamaño que experimenta un material cuando se eleva su temperatura. Propiedades Ópticas: Se ponen de manifiesto cuando la luz incida sobre el material. Materiales opacos: no se pueden ver los objetos a través de ellos. Materiales transparentes: los objetos se pueden ver a través de ellos, pues dejan pasar los rayos de luz. Materiales translúcidos: estos materiales permiten el paso de la luz, pero no dejan ver con nitidez a través de ellos. Por ejemplo el papel de cebolla Propiedades Acústicas de los Materiales: Determinan la respuesta de los materiales ante el sonido. Conductividad acústica: es la propiedad de los materiales de transmitir el sonido Decibelímetro: mide el sonido en decibelios Propiedades Magnéticas de los Materiales: Ponen de manifiesto el comportamiento frente a determinados metales. Magnetismo: es la capacidad de atraer a otros materiales metálicos Propiedades Químicas de los Materiales: Se manifiestan cuando los materiales sufren una transformación debida a su interacción con otras sustancias. El material se transforma en otro diferente (reacción química) La oxidación: es la facilidad con la que un material se oxida, es decir, reacciona en contacto con el oxigeno del aire o del agua. Los metales son los materiales que más se oxidan. Si un material se oxida con el agua se puede decir que se corroe en lugar de se 22
MODULO TECNOLOGIA INSTITUCION EDUCATIVA FUSCA – CHIA - 2014 oxida. La sustancia roja que se forma cuando se oxida el hierro se llama orín y es muy tóxica. No llevarse las manos a la boca después de tocarla. Propiedades Ecológicas de los Materiales: Según el impacto que producen los materiales en el medio ambiente, se clasifican en: Reciclables: son los materiales que se pueden reciclar, es decir su material puede ser usado para fabricar otro diferente. Reutilizable: Se puede volver a utilizar pero para el mismo uso. Tóxicos: estos materiales son nocivos para el medio ambiente, ya que pueden resultar venenosos para los seres vivos y contaminan el agua, el suelo o la atmósfera. Biodegradables: son los materiales que la naturaleza tarda poco tiempo en descomponerlos de forma natural en otras sustancias. ACTIVIDADES 1. Define Que es la materia? Que es masa y volumen de un cuerpo 2. Dibuja 2 elementos en estado líquido, dos en estado sólido y dos en estado gaseoso 3. Completa el siguiente cuadro MATERIA PRIMA ANIMAL
SE OBTIENE DE
SE UTILIZA PARA
1. 2. 3.
VEGETAL MINERAL
4. Explica elaborando un mapa conceptual los tipos de materiales y un ejemplo de cada uno 5. Lee detenidamente las diferentes propiedades de los materiales y busca un ejemplo que puedas explicar en una exposición, elaborando un pequeño cartel apoyándolo con un ejemplo para mostrar tus compañeros 6. Utilizando material reciclado elabora un automóvil que tenga un circuito sencillo que permita encender las luces. 7. explicar en una exposición, elaborando un pequeño cartel apoyándolo con un ejemplo para mostrar tus compañeros 8. Utilizando material reciclado elabora un automóvil que tenga un circuito sencillo que permita encender las luces.
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MODULO TECNOLOGIA INSTITUCION EDUCATIVA FUSCA – CHIA - 2014 MAQUINAS SIMPLES Se denominan máquinas a ciertos aparatos o dispositivos que se utilizan para transformar o compensar una fuerza resistente o levantar un peso en condiciones más favorables. Es decir, realizar un mismo trabajo con una fuerza aplicada menor, obteniéndose una ventaja mecánica. Esta ventaja mecánica comporta tener que aplicar la fuerza a lo largo de un recorrido (lineal o angular) mayor. Además, hay que aumentar la velocidad para mantener la misma potencia. Las primeras máquinas eran sencillos sistemas que facilitaron a hombres y mujeres sus labores, hoy son conocidas como máquinas simples. La rueda, la palanca, la polea simple, el tornillo, el plano inclinado, el polipasto, el torno y la cuña son algunas máquinas simples. La palanca y el plano inclinado son las más simples de todas ellas. En general, las maquinas simples son usadas para multiplicar la fuerza o cambiar su dirección, para que el trabajo resulte más sencillo, conveniente y seguro. QUÉ ES UNA PALANCA? Básicamente está constituida por una barra rígida, un punto de apoyo (se le puede llamar “fulcro”) y dos fuerzas (mínimo) presentes: una fuerza (o resistencia) a la que hay que vencer (normalmente es un peso a sostener o a levantar o a mover en general) y la fuerza (o potencia) que se aplica para realizar la acción que se menciona. La distancia que hay entre el punto de apoyo y el lugar donde está aplicada cada fuerza, en la barra rígida, se denomina brazo. Así, a cada fuerza le corresponde un cierto brazo. Como en casi todos los casos de máquinas simples, con la palanca se trata de vencer una resistencia, situada en un extremo de la barra, aplicando una fuerza de valor más pequeño que se denomina potencia, en el otro extremo de la barra. En una palanca podemos distinguir entonces los siguientes elementos: El punto de apoyo o fulcro. Potencia: la fuerza (en la figura de abajo: esfuerzo) que se ha de aplicar. Resistencia: el peso (en la figura de abajo: carga) que se ha de mover.
Brazo de potencia
Brazo de resistencia
El brazo de potencia (b2) : es la distancia entre el fulcro y el punto de la barra donde se aplica la potencia. El brazo de resistencia (b1): es la distancia entre el fulcro y el punto de la barra donde se encuentra la resistencia o carga.
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MODULO TECNOLOGIA INSTITUCION EDUCATIVA FUSCA – CHIA - 2014 ¿Cuántos tipos de palanca hay?
La ubicación del fulcro respecto a la carga y a la potencia o esfuerzo, definen el tipo de palanca Polea La polea sirve para elevar pesos a una cierta altura. Consiste en una rueda por la que pasa una cuerda a la que en uno de sus extremos se fija una carga, que se eleva aplicando una fuerza al otro extremo. Su función es doble, puede disminuir una fuerza, aplicando una menor, o simplemente cambiar la dirección de la fuerza. Si consta de más de una rueda, la polea amplifica la fuerza. Se usa, por ejemplo, para subir objetos a los edificios o sacar agua de los pozos. Las poleas pueden presentarse de varias maneras: Polea fija: solo cambia la dirección de la fuerza. La polea está fija a una superficie. Polea móvil: se mueve junto con el peso, disminuye el esfuerzo al 50%. Polea pasto, polipasto o aparejo: Formado por tres o más poleas en línea o en paralelo, se logra una disminución del esfuerzo igual al número de poleas que se usan.
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MODULO TECNOLOGIA INSTITUCION EDUCATIVA FUSCA – CHIA - 2014 Rueda Máquina simple más importante que se conoce, no se sabe quién y cuándo la descubrió o inventó; sin embargo, desde que el hombre utilizó la rueda la tecnología avanzó rápidamente, podemos decir que a nuestro alrededor siempre está presente algún objeto a situación relacionado con la rueda.
Plano inclinado El plano inclinado permite levantar una carga mediante una rampa o pendiente. Esta máquina simple descompone la fuerza del peso en dos componentes: la normal (que soporta el plano inclinado) y la paralela al plano (que compensa la fuerza aplicada). De esta manera, el esfuerzo necesario para levantar la carga es menor y, dependiendo de la inclinación de la rampa, la ventaja mecánica es muy considerable. Al igual que las demás máquinas simples cambian fuerza por distancias. El plano inclinado se descubre por accidente ya que se encuentra en forma natural, el plano inclinado es básicamente un triángulo donde su utiliza la hipotenusa, la función principal del plano inclinado es levantar objetos por encima de la Horizontal. El plano inclinado puede presentarse o expresar también como cuña o tornillo. Cuña Se forma por dos planos inclinados opuestos, las conocemos comúnmente como punta, su función principal es introducirse en una superficie. Ejemplo: Flecha, hacha, navaja, desarmado, picahielo, cuchillo. Tornillo Plano inclinado enrollado, su función es la misma del plano inclinado pero utilizando un menor espacio. Ejemplos: escalera de caracol, carretera, saca corcho, resorte, tornillo, tuerca, rosca. Nivel o torno Máquina simple constituida por un cilindro en donde enredar una cuerda o cadena, se hace girar por medio de una barra rígida doblada en dos ángulos rectos opuestos. Como todas las máquinas simples el torno cambia fuerza por distancia, se hará un menor esfuerzo entre más grande sea el diámetro. Ejemplos: grúa, fonógrafo, pedal de bicicleta, perilla, arranque de un auto antiguo, grúa, ancla, taladro manual. 27
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ACTIVIDADES 1. 2. 3. 4. 5.
DEFINE QUE ES UNA MAQUINA SIMPLE DIBUJA TRES OBJETOS PARA CADA TIPO DE PALANCAS TENIENDO EN CUENTA LOS TIPOS DE POLEAS EXPLICA PARA CADA UNO UN ARTEFACTO O MAQUINA QUE LA UTILICE PARA SU FUNCIONAMIENTO DIBUJA 4 ARTEFACTOS QUE UTILICEN DIFERENTES TIPOS DE RUEDAS EN EL GRUPO DE TRABAJO ELABORE UN ASCENSOR DE CUATRO PISOS QUE SEA MOVILIZADO CON POLEAS
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MODULO TECNOLOGIA INSTITUCION EDUCATIVA FUSCA – CHIA - 2014 OPERADORES MECANICOS En Tecnología se entiende por operador cualquier objeto (o conjunto de objetos) capaz de realizar una función tecnológica dentro de un conjunto. Convierten la fuerza y el movimiento. El conjunto de varios operadores se denomina mecanismo. Una máquina es un conjunto de varios mecanismos interrelacionados. Estos operadores sirven para transmitir el movimiento desde el lugar en que se produce hasta la pieza que se desea mover. Hay operadores que sirven para almacenar la energía (muelles, resortes, etc.) y operadores que transforman, transmiten y regulan la energía mecánica. Existen Diferentes Tipos De Operadores, Según La Función Que Cumplen Aunque no sea una clasificación muy precisa, se puede hablar de operadores según la tecnología a la que pertenecen, pudiendo encontrar operadores: eléctricos (lámpara, cable, fusible, enchufe...), electrónicos (diodo, transistor, placa de circuito impreso...), mecánicos (eje, biela, polea, cuerda...), térmicos (cerillas, teas, piezoeléctrico...), químicos (grasa, cera, fósforo...), estructurales (barra, cartela, remache...), hidráulicos (grifo, bomba de agua, turbina...), etc
BIELA: Consiste en una barra rígida diseñada para establecer uniones articuladas en sus extremos. Permite la unión de dos operadores transformando el movimiento rotativo de uno (manivela, excéntrica , cigüeñal ...) en el lineal alternativo del otro (émbolo ...), o viceversa.
CIGÜEÑAL: Cuando varias manivelas se asocian sobre un único eje da lugar al cigüeñal. En realidad este operador se comporta como una serie de palancas acopladas con el mismo eje o fulcro. En el cigüeñal se distinguen cuatro partes básicas: eje, muñequilla, cuello y brazo. El eje sirve de guía en el giro. Por él llega o se extrae el movimiento giratorio El cuello está alineado con el eje y permite guiar el giro al unirlo a soportes adecuados. La muñequilla sirve de asiento a las cabezas de las bielas. El brazo es la pieza de unión entre el cuello y la muñequilla. Su longitud determina la carrera de la biela. La utilidad práctica del cigüeñal viene de la posibilidad de convertir un movimiento rotativo continuo en uno lineal alternativo, o viceversa. Para ello se ayuda de bielas (sistema biela-manivela sobre un cigüeñal). Los cigüeñales son empleados en todo tipo de mecanismos que precisen movimientos alternativos sincronizados: motores de coches, juguetes en los que piernas y manos van sincronizados. CREMALLERA: En mecánica, una cremallera es un prisma rectangular con una de sus caras laterales tallada con dientes. Estos pueden ser rectos o curvados y estar dispuestos en posición transversal u oblicua. Se emplea, junto con un engranaje (piñón), para convertir un movimiento giratorio en longitudinal o viceversa. Tiene gran aplicación en apertura y cierre de puertas automáticas de corredera, desplazamiento de órganos de algunas máquinas herramientas (taladros, tornos, fresadoras...), cerraduras, microscopios, gatos de coche EMBOLO: El émbolo es una barra cuyos movimientos se encuentran limitados a una sola dirección como consecuencia del emplea de guías. Solamente está sometido a esfuerzos de tracción y compresión. El émbolo también se emplea en multitud de mecanismos que trabajan con fluidos a presión. Ejemplos simples pueden ser: las bombas manuales para hinchar balones o las jeringuillas. EXCÉNTRICA: Tanto la excéntrica como el resto de operadores similares a ella: manivela, pedal, cigüeñal... derivan de la rueda y se comportan como una palanca. Desde el punto de vista técnico la excéntrica es, básicamente, un disco (rueda) dotado de dos ejes: Eje de giro y el excéntrico. Por tanto, se distinguen en ella tres partes claramente diferenciadas: El disco, sobre el que se sitúan los dos ejes. El eje de giro, que está situado en el punto central del disco (o rueda ) y es el que guía su movimiento giratorio. El eje excéntrico, que está situado paralelo al anterior pero a una cierta distancia (Radio) del mismo.
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HUSILLO: El husillo es un tornillo sin cabeza, muy largo en relación a su diámetro. Puesto que es un operador diseñado para la transmisión de movimiento emplea un perfil de rosca cuadrado o trapezoidal para reducir al máximo el rozamiento. En combinación con una tuerca o un orifio roscado en otro operador, se emplea para convertir un movimiento giratorio en uno longitudinal, dando lugar al denominado sistema tornillo-tuerca. Lo podemos encontrar en tornos, fresadoras, presillas, prensas, pegamento en barra.
LEVA: La leva es un disco con un perfil externo parcialmente circular sobre el que apoya un operador móvil (seguidor de leva ) destinado a seguir las variaciones del perfil de la leva cuando esta gira. Conceptualmente deriva de la rueda y del plano inclinado. La leva va solidaria con un eje (árbol) que le transmite el movimiento giratorio que necesita; en muchas aplicaciones se recurre a montar varias levas sobre un mismo eje o árbol (árbol de levas), lo que permite la sincronización del movimiento de varios seguidores a la vez.
MANIVELA: Desde el punto de vista técnico es un eje acodado, conceptualmente derivado de la palanca y la rueda. En ella se pueden distinguir tres partes principales: Eje, Brazo y Empuñadura. El eje determina el centro de giro de la manivela. El brazo determina la distancia entre eje y empuñadura. Es similar al brazo de una palanca. La empuñadura es la parte adaptada para ser cogida con las manos (en el caso de los pedales esta se adapta a las características del pie).
POLEA: Las poleas son ruedas que tienen el perímetro exterior diseñado especialmente para facilitar el contacto con cuerdas o correas. En toda polea se distinguen tres partes: cuerpo, cubo y garganta. El cuerpo es el elemento que une el cubo con la garganta. En algunos tipos de poleas está formado por radios o aspas para reducir peso y facilitar la ventilación de las máquinas en las que se instalan. El cubo es la parte central que comprende el agujero, permite aumentar el grosor de la polea para aumentar su estabilidad sobre el eje. Suele incluir un chaveteroque facilita la unión de la polea con el eje o árbol (para que ambos giren solidarios). La garganta (o canal ) es la parte que entra en contacto con la cuerda o la correa y está especialmente diseñada para conseguir el mayor agarre posible. La parte más profunda recibe el nombre de llanta. Puede adoptar distintas formas (plana, semicircular, triangular...) pero la más empleada hoy día es la trapezoidal
RODILLO: El rodillo es simplemente un cilindro (o un tubo) mucho más largo de grueso. En la actualidad también se le da el nombre de rodillo a ruedas cuya longitud es muy grande respecto a su diámetro y que manteniéndose fijas en el espacio (gracias a que también disponen de un eje de giro) permiten el desplazamiento de objetos sobre ellas.
RUEDA DENTADA: La rueda dentada (engranaje, piñón) es, básicamente, una rueda con el perímetro totalmente cubierto de dientes. El tipo más común de rueda dentada lleva los dientes rectos (longitudinales) aunque también las hay con los dientes curvos, oblicuos... Para conseguir un funcionamiento correcto, este operador suele girar solidario con su eje, por lo que ambos se ligan mediante una unión desmontable que emplea otro operador denominado chaveta
SINFÍN: Desde el punto de vista conceptual el sinfín es considerado una rueda dentada de un solo diente que ha sido tallado helicoidalmente (en forma de hélice). Este operador ha sido diseñado para la transmisión de movimientos giratorios, por lo que siempre trabaja unido a otro engranaje. El perfil del hilo empleado en este operador es similar al que se usa para los engranajes.
TIRAFONFO: El tirafondo es un tornillo afilado dotado de una cabeza diseñada para imprimirle un giro con la ayuda de un útil (llave fija, destornillador, llave Allen...). El diseño de la rosca se hace en función del tipo de material en el que ha de penetrar. Se fabrican tirafondos con roscas especiales para chapas
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MODULO TECNOLOGIA INSTITUCION EDUCATIVA FUSCA – CHIA - 2014 metálicas (aluminio, latón, acero...), maderas (naturales, aglomerados, contrachapados, DM...), plásticos, materiales cerámicos, tacos...Existen multitud de modelos de tirafondos que se diferencian, principalmente, por el tipo de cabeza, el útil necesario para imprimirle el giro y el tipo de rosca; a ello hemos de añadir los aspectos dimensionales: longitud y grosor
TORNILLO: El tornillo es un operador que deriva directamente del plano inclinado y siempre trabaja asociado a un orificio roscado. Básicamente puede definirse como un plano inclinado enrollado sobre un cilindro, o lo que es más realista, un surco helicoidal tallado en la superficie de un cilindro (si está tallado sobre un un cilindro afilado o un cono tendremos un tirafondo).
TUERCA: La tuerca puede describirse como un orificio redondo roscado (surco helicoidal tallado en el interior del orificio) en el interior de un prisma y trabaja siempre asociada a un tornillo.Si se practica un orificio redondo en un operador y después se rosca, tendremos, a todos los efectos, un operador que hace de tuerca
El RESORTE esta formado por láminas ensambladas (de ballesta) o por un fleje arrollado en espiral alrededor de un eje al que se fija uno de sus extremos. Los resortes de ballesta se emplean en suspensiones de vehículos pesados. Los resortes en espiral se emplean en relojes, juguetes y temporizadores.
SOPORTES: Los soportes son elementos que sirven de apoyo a otros elementos. El eje y la guía son dos ejemplos de soportes. El eje es un soporte de forma cilíndrica y alargada que permite la rotación de otro elemento alrededor de él, o bien hace que giren ambos solidariamente, en cuyo caso recibe el nombre de árbol. La guía es un soporte de forma variable que normalmente está fijo. Sirve para dirigir la trayectoria de otro elemento que se desplaza sobre ella.
ACTIVIDADES: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
DEFINA: Operador, mecanismo y maquina Seleccione 10 de los operadores y elabore un crucigrama Dibuje cada uno de los operadores escritos anteriormente Consulte y dibuje con el nombre respectivo algunos tipos de tornillos Consulte y dibuje algunos tipos de tuercas Dibuje algunos tipos de resorte Seleccione una maquina o artefacto que tenga en su funcionamiento mínimo 3 operadores mecánicos.
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DECIMO EL MOVIMIENTO
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EL MOVIMIENTO El movimiento es un fenómeno físico que se define como todo cambio de posición que experimentan los cuerpos en el espacio, con respecto al tiempo y a un punto de referencia, variando la distancia de dicho cuerpo con respecto a ese punto o sistema de referencia, describiendo una trayectoria. Para producir movimiento es necesaria una intensidad de interacción o intercambio de energía que sobrepase un determinado umbral. Tomando en cuenta la trayectoria, que es la forma que adquiere el recorrido del objeto en movimiento, encontramos los siguientes: Movimiento rectilíneo uniforme: en este tipo de movimiento el cambio de posición de un determinado cuerpo se desplaza en una línea recta. Su uniformidad se da porque en su avance o retroceso se mueve exactamente la misma distancia en cada unidad de tiempo, es decir, a una velocidad constante. Esto significa que su aceleración es nula, lo que lo hace difícil de hallar en la naturaleza. Un ejemplo de movimiento rectilíneo uniforme es la luz. Movimiento rectilíneo uniforme acelerado: en este, en cambio, la aceleración no es nula sino uniforme. Esto hace que su velocidad no sea constante sino uniforme, aumentando y disminuyendo la misma velocidad en cada unidad de tiempo, por lo que se habla de una aceleración constante. El desplazamiento de este movimiento, al igual que el anterior, es de manera recta. Un ejemplo de este movimiento es la caída libre vertical. Movimiento circular uniforme: en este la trayectoria del cuerpo tiene la forma de una circunferencia. Este movimiento se realiza a una velocidad constante, es decir que da el mismo número de vueltas en cada unidad de tiempo. Mientras que, la aceleración es nula. Un ejemplo de este movimiento es el de la Tierra, que da una vuelta alrededor del Sol cada 365 días. Movimiento pendular: en este movimiento, el cuerpo pende de una soga que oscila, de manera periódica, ya que se repiten constantemente sus variables en cada unidad de tiempo. El ejemplo más claro es el péndulo del reloj. Movimiento parabólico al realizado por un objeto cuya trayectoria describe una parábola. Se corresponde con la trayectoria ideal de un proyectil que se mueve en un medio que no ofrece resistencia al avance y que está sujeto a un campo gravitatorio uniforme.
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MODULO TECNOLOGIA INSTITUCION EDUCATIVA FUSCA – CHIA - 2014 ACTIVIDADES 1. Define movimiento y elabora un mapa conceptual que resuma los tipos de movimientos 2. Elabora utilizando la técnica de origami la rana y explica las 3 leyes de Newton 3. Para cada uno de los movimientos ejecutados en los siguientes deportes, dibujo el plano cartesiano y la trayectoria del movimiento y escribo el tipo de trayectoria
4. Seleccione una atracción de un parque de diversiones, explique en una cartelera el movimiento que lleva a cabo en su trayectoria, con ayuda de sus compañeros de grupo elabore la atracción y póngala en funcionamiento.
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REFERENCIAS 1. http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo1.html#1, La Energía 2. http://es.wikipedia.org/wiki/Fuente_de_energ%C3%ADa Fuentes de Energía 3. http://tiposdeenergia.info/fuentes-de-energia/ Tipos de Energía
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