Cambio de engranes

1. Preparar

• Lee el material del estudiante en la App EV3 para el aula.
• Recopila información sobre la transmisión de movimiento de engranes que les ayudará a comprender conceptos como aumentar y reducir la velocidad.

2. Despertar el interés (5 min)

• Usa las ideas de la sección Iniciar un debate para que tus estudiantes participen en un debate relacionado con la sesión.
• Divide tu grupo en equipos de dos.

3. Explorar (20 min)

• Pide a cada pareja que construya el vehículo.
• Dales tiempo de hacer una prueba para que se aseguren de que el modelo se construyó correctamente y funciona como se esperaba.

4. Explicar (10 min)

• Pide a cada equipo que realice el experimento al menos tres veces para que registre sus resultados.
• Asegúrate de que pueden crear sus propias tablas de pruebas.

5. Desarrollar (10 min)

• Pide a tus estudiantes que analicen cómo la relación de engranes afecta a la distancia recorrida y la velocidad del vehículo.
• Pide a cada equipo que haga un resumen breve de los resultados de sus experimentos.
• No olvides darles tiempo para recoger y acomodar las piezas.

6. Evaluar

• Da retroalimentación sobre el desempeño de cada estudiante, menciona sus logros.
• Puedes usar las rúbricas de evaluación que se proporcionan para simplificar el proceso.

Es difícil desplazarse en una pendiente o contra el viento en bicicleta. Un buen sistema de engranes resulta útil para mejorar la potencia y, así, continuar moviéndose. Al desplazarse a nivel del suelo, se comienza con una velocidad baja y después se pasa a velocidades más altas.

Inicia un debate sobre el cambio de engranes con preguntas importantes, como:

• ¿A qué se refieren los términos transmisión y reducción?
• ¿Por qué la unión de engranes con frecuencia está cubierta?
• ¿Cuál es la relación entre la distancia recorrida y la relación de engranes?
• ¿En qué situaciones se desea usar una relación de engranes? ¿En qué situaciones no?

Instrucciones para la construcción

• Vehículo con engranes

Uso del modelo
Coloca el vehículo con el sensor ultrasónico construido en posición paralela al suelo, al menos a 10 cm de una pared. Ejecuta el programa y espera hasta que se muestre el icono de EV3 en la pantalla. Presiona el botón central en el ladrillo EV3 para comenzar la prueba. La distancia a la pared se debe medir con el sensor ultrasónico; el temporizador se debe restablecer. El robot se alejará de la pared al rotar el motor grande. Se mide de nuevo la distancia a la pared, y se mide el tiempo transcurrido para calcular la distancia recorrida, la rapidez y la velocidad de la rotación. Los valores calculados se mostrarán en la pantalla hasta que se presione de nuevo el botón central para prepararse para otra prueba.

Uso del sensor ultrasónico
El sensor ultrasónico genera ondas de sonido, lo que forma un cono en el que se pueden detectar objetos. Al iniciar el experimento, no acerquen nada al robot cuidando el sensor ultrasónico; la mejor ubicación para estar cerca del robot, es detrás del sensor ultrasónico.

Ejecución del experimento
A medida que tus estudiantes ejecutan sus experimentos, recuérdales lo siguiente:

• La distancia recorrida (en cm), la rapidez (en m/s) y la velocidad de la rotación (en revoluciones por segundo) se mostrarán en la pantalla.
• Deben registrar la cantidad de experimentos, la relación de engranes, su predicción de lo que pasará, la distancia recorrida y la rapidez en la tabla de pruebas. Pide que se aseguren de dejar suficiente espacio para registrar otras observaciones.
• Deben realizar el experimento al menos tres veces por cada opción de tren de engranes y usar los valores promedio para garantizar que los resultados sean más confiables.
• Es importante consultar las imágenes en “Consejo” para ver cómo cambiar los trenes de engranes.

Programar

Simplifica esta sesión:

• Trabaja con tus estudiantes para ayudarles a analizar cómo se relacionan la distancia recorrida y la velocidad del vehículo con la relación de engranes
• Reduce la cantidad de trenes de engranes que deben investigar tus estudiantes

Lleva esta sesión al siguiente nivel:

• Explica la importancia de los valores promedio (por ejemplo, media aritmética frente a la mediana, susceptibilidad a los valores atípicos, etc.) que se pueden utilizar para igualar los errores de medición en una serie de experimentos
• Anima a los estudiantes a definir una función para predecir la distancia recorrida en función de la relación de engranes
• Desafía a tus estudiantes a encontrar formas de mejorar la precisión de sus experimentos

Lista de verificación observable del profesor
Crea una escala que se adapte a tus necesidades, por ejemplo:

1. Parcialmente logrado
2. Totalmente logrado
3. Superado

Usa los siguientes criterios de éxito para evaluar el avance de tus estudiantes:

• Los estudiantes describieron el papel de la relación de engranes en la predicción del resultado de sus experimentos.
• Los estudiantes aplicaron conceptos matemáticos y/o procesos para determinar la relación entre la distancia recorrida y las relaciones de engranes.
• Los estudiantes evaluaron los procedimientos de los experimentos e identificaron variables independientes, dependientes y de control.

Autoevaluación
Pide a cada estudiante que elija el nivel que sienta que representa mejor su desempeño.

• Bronce: He realizado los experimentos pero no describí el papel de la relación de engranes en la predicción de los resultados del experimento.
• Plata: Con un poco de ayuda, he descrito el papel de la relación de engranes en la predicción de los resultados del experimento.
• Oro: He utilizado mi comprensión del papel de la relación de engranes en los experimentos para predecir qué relación se debe usar en un vehículo adecuado para mover cargas pesadas.
• Platino: He utilizado mi comprensión del papel de la relación de engranes en los experimentos para predecir qué relación se debe usar en un vehículo para mover cargas pesadas. También he predicho qué relación de engranes se debe usar para hacer un vehículo más rápido.

Para integrar el desarrollo de habilidades de artes del lenguaje, pide a tus estudiantes que:

• Redacten un informe breve que se enfoque en los resultados de sus experimentos y en ejemplos del mundo real donde es útil el aumento y la reducción de velocidad
• Diseñen una presentación donde expliquen los resultados de sus experimentos y lo que aprendieron

Nota: Esto hará más larga la sesión.

Los estudiantes que disfrutaron esta sesión podrían estar interesados en explorar estos caminos profesionales:

• Manufactura e Ingeniería (Preingeniería)
• Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas (Ciencia y Matemáticas)
• Transportes (Tecnología automotriz)