Este documento presenta un taller sobre máquinas simples. Explica los conceptos básicos de mecánica, incluyendo cinemática, dinámica y estática. Describe las seis máquinas simples principales - palanca, plano inclinado, polea, rueda y eje, cuña y tornillo - y provee ejemplos. El taller incluye actividades prácticas para construir y analizar palancas, planos inclinados y poleas.

1. Máquinas simples Capacitadora: Elba M. Sepúlveda CRPCM: Ramón E. Betances, Quebradillas Nivel: 4-6 Ciencia

2. Agenda

3. Acuerdos colaborativos

4. Otros acuerdos...

5. Hay una fuerza motriz más poderosa que el vapor, la electricidad y la energía atómica: la voluntad. Albert Einstein Reflexión

6. Conceptos

7. Objetivos específicos de aprendizaje

8. Objetivos específicos de aprendizaje

9. Alineación curricular

10. Estándares y expectativas

11. Repaso Movimiento, fuerzas y leyes de Newton

12. Mecánica La mecánica es el estudio del movimiento de los objetos, según transcurre el tiempo. Se compone de: Cinemática Dinámica Estática

13. Cinemática La cinemática es la parte de la mecánica que estudia el movimiento sin tomar en consideración sus causas

14. Dinámica Es la parte de la mecánica que describe, cuantifica y expresa a través de ecuaciones los factores que producen el movimiento.

15. Estática Es la parte de la mecánica que estudia el equilibrio entre las fuerzas.

16. Existen cuatro fuerzas fundamentales: Fuerza nuclear fuerte Fuerza nuclear débil Fuerza electromagnética Fuerza gravitacional

17. Las leyes de movimeinto de Newton Primera ley – Inercia Segunda ley – fuerza y aceleración Tercera ley – Acción y reacción

18. Inicio Las pirámides

19. Las pirámides de Egipto 0:005 0:01 0:015 0:02 0:025 0:03 0:035 0:04 0:045 0:05

20. Preguntas para la discusión ¿Cómo crees que lograron llevar los materiales hasta ese lugar? ¿Cómo crees que lograron subir las piedras hasta la parte más alta? ¿Qué materiales, dispositivos o equipos crees que usaron? Haz una lista ¿Por qué crees que esos objetos eran importantes? ¿Qué puedes inferir del trabajo realizado por ellos?

21. Tipos de máquinas De acuerdo a su complejidad y a los puntos de apoyo que posea, las máquinas se pueden clasificar en simples o compuestas.

22. Máquinas simples Son aquellas máquinas que poseen solamente un punto de apoyo. Este tipo de máquina varía solamente en la ubicación de dicho punto de apoyo. Seis tipos de máquinas simples: Palanca, rueda y eje polea, plano inclinado cuña y tornillo. palanca rueda y eje polea Plano inclinado cuña tornillo

23. Las seis máquinas simples La palanca El plano inclinado La polea La rueda y eje La cuña El tornillo

24. Las máquinas usadas por los egipcios

25. Las máquinas usadas por los egipcios

26. Máquinas compuestas Son esas máquinas que se componen de dos o más máquinas simples.

27. Construyamos palancas Actividad 1 “Dadme un punto de apoyo y moveré el mundo.” Arquímides

28. Tipos de palancas En esta primera actividad construiremos palancas de los tres géneros y determinaremos el esfuerzo y la fuerza de resistencia en cada caso.

29. Calcula la ventaja mecánica Para determinar la ventaja mecánica de cada palanca debemos dividir la fuerza de resistencia entre el esfuerzo o fuerza aplicada. Esto nos permitirá determinar cuál de las palancas es más eficiente. Zitzewitz (2004, 233)

30. Ventaja Mecánica ¿Cómo se interpreta el valor numérico de la ventaja mecánica? El valor numérico indica cuantas veces la máquina multiplica el esfuerzo aplicado. Si la ventaja mecánica es igual a 1, la máquina no cambia la magnitud del esfuerzo aplicado. Si la ventaja mecánica es igual a 2, es posible levantar un objeto de 90 N con un esfuerzo aplicado de 45 N.

31. Construyamos palancas 0:01 0:02 0:03 0:04 0:05 0:06 0:07 0:08 0:09 0:10

32. Preguntas para la discusión ¿Qué sucedió a medida que aplicabas las distintas palancas? ¿Qué puedes concluir con relación a los datos obtenidos? ¿Infiera alguna ventaja de las palancas de tercer orden sobre las demás, a pesar de su desventaja mecánica? Explique

33. Palanca Tipo 1 La palanca de primer género posee su punto de apoyo o fulcro entre el esfuerzo y la resistencia.

34. Palanca Tipo 2 La palanca de segundo género posee la resistencia entre el esfuerzo y su punto de apoyo.

35. Palanca Tipo 3 La palanca de tercer género posee el esfuerzo entre la resistencia y su punto de apoyo.

36. Identifica el tipo de palanca 2 1 1 3

37. Plancas del cuerpo humano http://terapiafisicaaplicada.blogspot.com/2011/05/palancas-en-el-cuerpo-humano.html

38. Cuesta arriba Actividad 2 – Hoja de trabajo 2

39. Cuesta arriba Construirán un plano inclinado para determinar el esfuerzo o la fuerza de resistencia necesaria para subir un objeto de masa conocida hasta la cima de dicho plano. Determinarán la ventaja mecánica para levantar un objeto verticalmente. Compararán el esfuerzo para levantar el objeto y el requerido cuando se utiliza el plano inclinado. 0:01 0:02 0:03 0:04 0:05 0:06 0:07 0:08 0:09 0:10

40. Preguntas para la discusión ¿Cómo compara el esfuerzo del levantamiento completamente vertical con los realizados a través de la rampa? ¿Afectará, la inclinación de la rampa, la cantidad de esfuerzo requerido para mover la masa? Infiere, ¿qué sucedería si se afectan los resultados debido a la superficie de la rampa? Explique, ¿cómo podemos aumentar la eficiencia del plano inclinado?

41. Planos inclinados El plano inclinado, es una máquina simple formada por una superficie plana que forma un ángulo con el suelo y se utiliza para elevar cuerpos a cierta altura. Posee la ventaja de necesitar menos fuerza para levantar un objeto verticalmente, aunque aumenta la distancia que hay que recorrer.

42. Ejemplos de planos inclinados

43. La cuña Es una máquina simple con forma de plano inclinado. Es un plano inclinado en movimiento. En lugar de que los objetos sean halados para subirlos por el lado inclinado, el plano se mueve hacia delante y levanta el objeto.

44. Ejemplos

45. El tornillo Es un plano inclinado construido alrededor de un cilindro para formar surcos en espiral. Se asemeja mucho a las escaleras de caracol. Un ejemplo común es el tornillo para madera. A medida que gira, este tornillo se introduce cierta distancia en la madera.

46. Ejemplos

47. Las poleas Actividad 3

48. Tipos de poleas

49. Las poleas Determinarán cuál de las tres poleas posee mayor ventaja mecánica. Medirán la fuerza aplicada y la fuerza de resistencia para determinar la ventaja mecánica de cada una. Compararán la ventaja mecánica de las poleas para llegar a conclusiones. 0:01 0:02 0:03 0:04 0:05 0:06 0:07 0:08 0:09 0:10

50. Las poleas Es una máquina simple que sirve para transmitir una fuerza. Se compone generalmente de una rueda maciza con un canal en el borde. Se hace pasar una cuerda por el canal. Sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un objeto. Las poleas se pueden combinar para maximizar su función.

51. Ejemplos

52. La rueda Es una pieza mecánica circular con un orificio central por el que penetra un eje que le guía en el movimiento y le sirve de soporte. Las poleas son aplicaciones de la rueda.

53. Ejemplos

54. Cierre Lista focalizada ¿Quién me explicará lo que son máquinas simples?

55. Menciona las máquinas 0:01 0:02 0:03 0:04 0:05 0:06 0:07 0:08 0:09 0:10

56. Preguntas para la discusión ¿Qué es una máquina simple? Explica su uso. Ofrece ejemplos.

57. Pos-prueba Tienes 10 minutos para completar la pos-prueba. Trabaja individualmente. 0:01 0:02 0:03 0:04 0:05 0:06 0:07 0:08 0:09 0:10

58. Discusión de la pre y pos prueba

59. HOJA DE REACCIÓN EVALUATIVA

60. Referencias Departamento de Educación, (2000). Estándares: Programa de ciencia. Puerto Rico: Autor. Departamento de Educación, (2007). Estándares de contenido y expectativas de grado: Programa de ciencia. Puerto Rico: Autor. Halliday, D., Resnick, R. y Walker, J. (2005). Fundamentals of Physics, Extended Edition. Estados Unidos: John Wiley & Sons, Inc. Hewitt, P. G. (2004). Física conceptual, novena edición [Traducción al español por González, Pozo, V. Flores Lira, J.A. y MayorgaSariego, N.]. México: Pearson Educación de México, S. A. de C. V. Liem, T. (1987). Invitations to science inquiry. 2nd ed. California: Liem.

61. Referencias Murphy, J., Hollon, J., Zitzewitz, P. y Smoot, R. (1989). Física: Una ciencia para todos [Traducción y edición científica al español de José N. Caraballo]. Ohio, Estados Unidos: Merrill Publishing Company. Serway, R. A., Beichner, R. J. (2000). Física para ciencias e ingeniería, quinta edición [Traducción al español por Campos Olguín, V., García Hernández, A.E.,]. México: Mc Graw- Hill / Interamericana Editores, S.A. de C.V. Zitzewitz, P.W. (2003). Física principios y problemas [José L. Alonso y Roberto Ríos Martínez, Traducción]. Colombia: McGraw-Hill Interamericana. VanCleave, J. (2000). Física para niños y jóvenes: 101 experimentos superdivertidos. México: Editorial Limusa.

62. Taller adaptado y ofrecido por: Elba M. Sepúlveda Para el proyecto AlACiMa2 4 de junio de 2011