Generador manual

Los generadores ofrecen la posibilidad de convertir la energía mecánica en energía eléctrica. El cuerpo humano puede accionar un generador girando una manivela. Cuanto más rápido se gira la manivela, más electricidad se genera.

Construya ahora el Generador manual e investigue su capacidad para generar energía.

Construya el Generador manual y el Jeep de Joule
(Siga las Instrucciones de construcción de los cuadernos 1A y 1B hasta el paso 16, página 15).

Pruebe el funcionamiento del modelo. La fricción se puede reducir aflojando los cojinetes.
Conecte correctamente los enchufes presionándolos firmemente.
Asegúrese de restablecer a cero la lectura en joules (J) antes de llevar a cabo las pruebas.

Preparación de las pruebas
Marque la línea de partida del Jeep de Joule.

Gira y corre
Como parte de la tarea, los alumnos deberán investigar cuántos joules (J) puede acumular el Generador manual tras un periodo de 60 segundos y observar hasta dónde permiten avanzar esos joules al Jeep de Joule.

En primer lugar, pida a sus alumnos que representen gráficamente sus pronósticos en un sistema de coordenadas que permita exponer cuántos joules acumularán tras un periodo de 60 segundos.

A continuación, pida a sus alumnos que investiguen cuántos joules pueden acumular girando la manivela del Generador manual durante un periodo de 60 segundos. Pídales que lean y anoten sus resultados a intervalos de 10 segundos y que los representen gráficamente utilizando el mismo sistema de coordenadas que utilizaron para representar su pronóstico.

Por último, pida a sus alumnos que determinen qué distancia puede recorrer el Jeep de Joule con los joules acumulados.

Los resultados variarán; los alumnos observarán que la distancia recorrida por el Jeep de Joule varía en función de los joules acumulados.

Sugerencia
Restablezca el Medidor de consumo antes de cada investigación.

Pida que sus alumnos reflexionen acerca de sus investigaciones por medio de preguntas, como:
• ¿En qué factores has basado tus pronósticos?
• ¿Puedes explicar tus resultados?
• ¿Puedes identificar un patrón o tendencia a partir de tus resultados?

Para un periodo de tiempo específico, el número de joules acumulados es proporcional a la velocidad de giro de la manivela.

• ¿Cómo te has asegurado de que tus resultados son válidos desde el punto de vista científico?

Los alumnos deberán realizar la investigación varias veces para asegurarse de que los resultados son coherentes y de que el Jeep de Joule inicia y finaliza su recorrido en los mismos puntos y lo hace sobre superficies similares.

¿Sabía que...
un engranaje intermedio permite cambiar el sentido de rotación sin afectar a la velocidad resultante?

Una marcha más
(Siga las Instrucciones de construcción de los cuadernos 1A y 1B hasta el paso 1, página 16).

Como parte de la tarea, los alumnos deberán investigar cuántos joules (J) puede acumular el Generador manual reconstruido tras un periodo de 60 segundos y observar entonces hasta dónde permiten avanzar esos joules al Jeep de Joule.

En primer lugar, pida a sus alumnos que construyan de nuevo el sistema de engranajes del Generador manual. A continuación, basándose en sus conocimientos acerca de las características específicas de los engranajes, pídales que representen gráficamente sus pronósticos en un sistema de coordenadas que permita exponer cuántos joules acumularán tras un periodo de 60 segundos.

Después, pida a sus alumnos que investiguen cuántos joules pueden acumular girando la manivela del Generador manual durante un periodo de 60 segundos. Pídales que lean y anoten sus resultados a intervalos de 10 segundos y que los representen gráficamente utilizando el mismo sistema de coordenadas que utilizaron para representar su pronóstico.

Por último, pida a sus alumnos que determinen qué distancia puede recorrer el Jeep de Joule con los joules acumulados.

Los resultados variarán, pero se observará un aumento notable en el número de joules acumulados. Idealmente, los alumnos deberían pronosticar un aumento del 60% en el número de joules acumulados. La distancia que recorrerá el Jeep de Joule variará en función de los joules acumulados.

Identificación de variables
Pida a sus alumnos que identifiquen y anoten al menos tres variables, explicando claramente cómo afecta cada una de ellas a la eficiencia del Generador manual y el Jeep de Joule.

Entre los factores podrían encontrarse los efectos de cambiar la relación de engranaje, la longitud de la manivela, la velocidad con la que se gira la manivela, la fuerza y la resistencia de la persona que gira la manivela o la estabilidad estructural del Generador manual. La eficiencia del Jeep de Joule se ve afectada por su peso, la relación de engranaje, la fricción y la superficie que recorre.