Set de máquinas sencillas

Tiovivo

Explorar e identificar que la rapidez o lentitud con la que un engranaje hace girar a otro depende del número de dientes que tengan los engranajes y su posición.

30-45 min.
Principiante
Primer ciclo de primaria
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Conectar

(5-10 minutos)

A Sam y a Sally les encanta ir a la feria. Lo que más les gusta de todo es el tiovivo. ¡Es tan divertido dar vueltas y vueltas saludando a sus amigos y familiares!

¿Te gustan los tiovivos? ¿Qué es lo que más te gusta de ellos? ¿Qué máquina sencilla podría ser necesaria para hacer girar un tiovivo?
¡Construyamos un tiovivo!

¡Construyamos un tiovivo!

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Construir

(10-15 minutos)

  1. En primer lugar, construye el modelo A6 (Tiovivo) y hazlo girar. Sigue los pasos 1 a 11 descritos en las páginas 34 a la 42 del cuaderno de instrucciones de construcción A.

Una vez construido el modelo A6 (Tiovivo), es preciso comprobar lo siguiente:
El tiovivo debe girar al dar vueltas a la manivela de color amarillo.
La minifigura debe encontrarse bien sujeta. Los estudiantes pueden usar a Sam o a Sally; no obstante, deben considerar que les resultará más sencillo contar el número de veces que el tiovivo completa una vuelta colocando sólo una minifigura.

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Consejo
Recuerde a los estudiantes que el engranaje motor es aquel que gira por efecto de un esfuerzo externo (en este caso, la mano que hace girar la manivela de color amarillo).

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Contemplar

(10-15 minutos)

2. Cuenta los dientes que poseen los engranajes. Comienza a contar por el punto.

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El modelo A6 contiene dos engranajes: una rueda dentada (de 8 dientes) y un engranaje de corona (de 24 dientes).

3. Observa ahora detenidamente las ilustraciones y compara el modelo A6 (Tiovivo) con el modelo A7 (Tiovivo).
Rodea con un círculo aquello que los diferencie.
¿Qué es lo que puedes apreciar? Explica las diferencias que existen entre ambos modelos.

Los estudiantes deben apreciar las diferencias existentes en el tamaño y el número de engranajes que emplea el modelo A6 en comparación con el
modelo A7.

4. A continuación, contempla detenidamente las ilustraciones de los modelos y haz un pronóstico.
Tras comparar el modelo A6 con el modelo A7, creo que será el modelo A6/A7 (Tiovivo) el que girará más rápido.
Anime a los estudiantes a debatir acerca de las formas en que los diferentes engranajes afectan a los tiovivos; permítales emplear sus propias palabras.
En cuanto al pronóstico, el modelo correcto es el A7. Aún así, no importa que los estudiantes respondan correcta o incorrectamente en este momento; lo único necesario es que arrojen un pronóstico que puedan comprobar más tarde.

5. Prueba el modelo A6 (Tiovivo).
¿Cuántas veces debes girar la manivela para que Sam o Sally complete una vuelta?
*Pida a los estudiantes que observen la posición en la que se encuentran la manivela y la minifigura antes de empezar. Anímeles a que efectúen la prueba
más de una vez para asegurarse de que sus observaciones sean correctas. Los estudiantes deben escribir su respuesta en la hoja de trabajo para estudiante. Los estudiantes deberán girar la manivela tres veces para conseguir que el modelo A6 (Tiovivo) gire una vez. La relación de engranaje es 3:1, correspondiente a una relación de reducción (dado que 24/8 = 3/1); como resultado, el tiovivo girará despacio. Haga saber a los estudiantes que la técnica de engranaje en ángulo permite transmitir el movimiento formando un ángulo de 90 grados.

Nota:
Si es posible, conserve uno de los modelos A6 (Tiovivo) construidos para emplearlo como ejemplo cuando los estudiantes deban compararlo con el modelo A7 (Tiovivo).

6. Construye el modelo A7 (Tiovivo) y hazlo girar.
Sigue los pasos 1 a 11 descritos en las páginas 44 a la 52 del cuaderno de instrucciones de construcción A.
Pida a los estudiantes que identifiquen los engranajes y cuenten los dientes que posee cada uno de ellos. El modelo contiene cuatro engranajes: dos ruedas dentadas pequeñas (de 8 dientes), un engranaje de corona (de 24 dientes) y una rueda dentada grande (de 40 dientes)

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7. Prueba el modelo A7 (Tiovivo).
¿Cuántas vueltas completa Sam o Sally al girar la manivela tres veces?
De nuevo, pida a los estudiantes que presten atención a la posición en la que se encuentran la manivela y la minifigura antes de empezar. Anímeles a que efectúen la prueba más de una vez para asegurarse de que sus observaciones sean correctas.

Tres vueltas del engranaje de 40 dientes resultan en cinco vueltas del tiovivo. La relación de engranaje es 3:5 (dado que 24/40 = 3/5); el tiovivo girará ahora mucho más rápido.

Consejo
Es recomendable que los estudiantes trabajen en parejas; de este modo, un estudiante podrá observar la minifigura mientras el otro gira la manivela una vuelta completa.

8. Por último, arroja una conclusión y comprueba si tu pronóstico era correcto.
El modelo A7 (Tiovivo) gira más rápido como resultado de la relación de aumento existente entre el engranaje motor (de 40 dientes) y el engranaje propulsado (de 24 dientes).

Continuar

(10-15 minutos)

Los estudiantes reciben el desafío de continuar explorando los engranajes que aparecen ilustrados en la hoja de trabajo para estudiante y anotar sus observaciones.

Nota:
Aparte de las sugerencias ilustradas en la hoja de trabajo para estudiante, no existen instrucciones de construcción ni materiales de orientación complementarios para el estudiante como parte de la etapa Continuar.

Dirija un debate con los estudiantes acerca de los modos en que las técnicas de engranaje estudiadas afectan al funcionamiento del tiovivo (permítales expresarse con sus propias palabras); hágalo planteando preguntas como:
Describan lo que ocurrió cuando giraron la manivela. • ¿Cuantas veces tuvieron que girar la manivela para conseguir que el tiovivo completara una vuelta? ¿Por qué creen que fue así? • Describan cómo funciona el modelo. ¿Qué hicieron para asegurarse de que sus observaciones eran correctas?

Se recomienda pedir a los estudiantes que dibujen algunos trenes de engranajes (grupos de engranajes encajados) o máquinas y mecanismos de la vida cotidiana que contengan engranajes. Lea o presente la sección “Descripción general: engranajes” para obtener ideas.

Opcional
Si los estudiantes parecen dominar bien la materia, considere la posibilidad de introducir conceptos como el engranaje compuesto o las relaciones de engranaje. Pregunte qué es una relación de engranaje y cuánto más rápido o más despacio que la manivela girará el tiovivo.

Apoyo docente

A lo largo de esta actividad, los estudiantes construirán y pondrán a prueba modelos que incorporan las siguientes técnicas asociadas al uso de engranajes:
Reducción de la velocidad de rotación.
Aumento de la velocidad de rotación.
Engranaje en ángulo.

Para poder llevar a cabo esta actividad, los estudiantes deben conocer el siguiente vocabulario relacionado con los engranajes:
Engranaje motor
Engranaje propulsado
Engranar

Set Máquinas Sencilla 9686(se recomienda un set por cada dos estudiantes)

Material para los estudiantes

HOJA DE TRABAJO PARA EL ALUMNO

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