Inclined Plane - Curriculum Packet ES - Kid Spark …...un extremo más alto que el otro, utilizado...
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Serie: Aplicaciones en Diseño e Ingeniería – Sección 1 Paquete del Plan de Estudios
Rampa
IntroducciónEsta lección Kid Spark STEM-Maker utilizará los siguientes pasos para aprender acerca de las rampas.
Términos Principales
Máquina Simple: un dispositivo que transmite o modifica la fuerza o el movimiento.
Rampa: una superficie de apoyo plana inclinada en un ángulo, con un extremo más alto que el otro, utilizado como ayuda para subir y bajar una carga. También se conoce como pendiente.
Elevación: la altura vertical de una rampa desde la base hasta su punto mas alto.
Fuerza: tirar o empujar.
Trabajo: usar una fuerza para mover un objeto a distancia.
Esfuerzo: una fuerza aplicada a una máquina para hacer el trabajo.
Carga: el objeto o peso que se mueve o levanta
Objetivos del Aprendizaje
Comprender los elementos básicos y el propósito de una rampa.
Tener una comprensión conceptual básica de la ventaja mecánica.
Calcular la cantidad de la ventaja mecánica en una rampa.
Modificar una rampa para aumentar la ventaja mecánica.
Diseña y construir una rampa personalizada.
Elementos de una rampaPropósito de una rampaAplicaciones en la vida realVentaja mecánica en una rampa
1. Aprender2. Construir& Modificar
3. Diseñar &Construir
Recursos
Lab deLabSnapStack
*4 Estudiantes por Lab
AdvancedProjects Lab
*4 Estudiantes por Lab
RobóticaProgramable
*4 Estudiantes por Lab
o o
v2.0
Plan de Estudios
Construir una rampaRealizar una prueba de la rampaModificar la rampa de una ventaja mecánica de 2:1 a 3:1
Diseñar y construir una rampa personalizada para resolver un desafío
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Fundamentosde Construcción
2cm
18cm
9 Aberturas
6cm
3 Aberturas
2cm
2cm
Conceptos Básicos de Construcción Kid SparkLos siguientes consejos serán de utilidad al utilizar el Sistema de Diseño e Ingeniería del Estudiante de Kid Spark
Conexión/Separación de los ROK Blocks:
Los ROK Blocks usan un sistema de ajuste por fricción, pirámide y abertura para conectarse. Simplemente presione las pirámides en las aberturas para conectarse. Para separar los bloques, tire de ellos.
Conexión/Separación de los Componentes Kid Spark:
Los componentes Kid Spark más pequeños usan una pestaña y un sistema de abertura para conectarse. Coloque en ángulo una pestaña en la abertura, y luego insértela. Para separar el componente, inserte la llave en la ranura y gírela.
Ajuste Entre las Aberturas:
Las pestañas de los componentes Kid Spark también se pueden ajustar entre las aberturas para brindar un soporte estructural a un diseño. Esto también permitirá que ciertos diseños funcionen correctamente.
Colocar una Cuerda:
En algunos casos, puede ser necesario utilizar una cuerda en un diseño. Coloque una cuerda a través de la abertura e inserte cualquier componente Kid Spark con pestañas o pirámides en esa abertura. Asegúrese que las pestañas estén perpendiculares a la cuerda para lograr un ajuste ceñido.
Medición:
La dimensión exteriores de cada bloque conector Kid Spark es de 2 cm3. Esto significa que la longitud, profundidad y altura es de 2 cm cada una. Para determinar el tamaño de una construcción Kid Spark en centímetros, simplemente cuente la cantidad de aberturas y multiplique la cantidad por dos. Repita este proceso para la longitud, profundidad y altura.
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La Rampa
Propósito
Una rampa se utiliza para facilitar el trabajo creando una ventaja mecánica. .
Creando una Ventaja Mecánica
Aplicaciones en la Vida Real
Las rampas se utilizan de diferentes maneras para facilitar el trabajo. Aquí hay algunos ejemplos de la vida real.
Aprender
Ejemplo 1 – Rampa
ResbaladillasRampa
para Patinaje Rampa para
Silla de RuedasRampa
de Entrada
Rampapara Esquí
Elevación
Pendiente
Example B
Alt
ura
de
la
Ele
vac
ión
(6
0 c
m)
Longitud de la Pendiente(120 cm)
Una rampa es una superficie de apoyo plana inclinada en un ángulo, con un extremo más alto que el otro. Hay dos elementos en una rampa: la pendiente y la elevación. En el ejemplo a la derecha, la pendiente (inclinación) está representada por la rampa. Se usa para cargar y descargar muebles en el camión. La elevación es la cantidad de aumento de la superficie horizontal (el suelo en este caso) a la cima de la pendiente.
La rampa facilita el trabajo al reducir la cantidad de esfuerzo que debe aplicarse para subir o bajar una carga. Esto se hace aumentando la distancia a lo largo de la pendiente a través de la cual se moverá la carga.
En el Ejemplo 1, la longitud de la (120 cm) es dos veces pendientela distancia de la (60 cm).elevación
En el Ejemplo 2, la longitud de la (180 cm) se ha pendienteaumentado a tres veces la distancia de la (60 cm). En elevacióneste ejemplo, la carga se moverá una distancia mayor que en el Ejemplo 1, pero la cantidad de esfuerzo necesario para subir o bajar la carga se reducirá.
Ejemplo 2 – Rampa
Longitud de la Pendiente(180 cm)
Alt
ura
de
la
Ele
vac
ión
(6
0 c
m)
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Construir& Modificar
Instrucciones
Siga paso a paso las instrucciones para construir una rampa.
3
3x 4x 6x 2x 2x Ménsula
1
2x 2x 2x
2
4
2x Eje
Eje
Conecte la Rampa ala Base de la Estructura
Base de la Estructura
Rampa
Bloque4x6x
Bloque
Bloque
4x Viga
Viga
Viga3x
Media Viga Media Viga4x
Bloque de Un Broche
Bloque de Un Broche
Bloque de Un Broche
5
Instrucciones
Siga las instrucciones paso a paso para construir una rampa.
1x 4x 2x 4x 6x Polea
5 6
1x 3x 3x
7 8
1x Viga
Conectar Soporte de Poleay el Carril de Guía a la Rampa
Soporte de Polea
Carril de Guía
Construir& Modificar
Media Viga
Media Viga oBloque 60 Bloque de Un Broche
Bloque de Un Broche
Tarima
Tarima
6
Instrucciones
Siga las instrucciones paso a paso para construir una rampa.
Corte una cuerda de 54 cm de largo. Haga un nudo en cada extremo de la cuerda. Coloque la cuerda a través de los bloques conectores como se muestra. Asegure la cuerda ajustando los bloques de conectores en las pestañas.
2x Bloque
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2x Tarima
Coloque ocho ruedas como se muestra para terminarel soporte de peso.
8x Rueda de Encaje por Presión
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Construir& Modificar
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Gire el sistema de la rampa para que los pesos se puedan probar en el sistema de polea fija. Coloque los pesos sobre las poleas fijas. Pruebe y observe cómo se equilibran los pesos por igual. Tire hacia debajo del pes 1 y observe cómo se mueve el peso 2 una distancia igual en la dirección opuesta.
Poleas Fijas
Probar las Poleas Fijas
A. Mueva la rampa hacia el borde de una mesa o escritorio. Laspoleas fijas deben colgar sobre el borde del escritorio o la mesacomo se muestra en la Ilustración A.
B. Coloque los pesos sobre la rampa como se muestra en laIlustración B. Tire de el peso 2 hacia la parte inferior de la rampa.Libere el peso 2 y observe lo que sucede.
Probar la Rampa Ilustración A
Ilustración B
Poleas Fijas
Peso 1Esfuerzo
Peso 2Carga
Sistema de Polea Fija
PoleaFija
EsfuerzoCarga
Rampa
EsfuerzoCarga
Peso 2Carga
Peso 1Esfuerzo
Construir& Modificar
Probar la Rampa
Siga las instrucciones a continuación para probar ambos lados del modelo de la rampa Kid Spark.
PoleaFija
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Comprender la Ventaja Mecánica
El objetivo principal de una máquina simple es facilitar el trabajo. Esto se hace redirigiendo el movimiento o creando una ventaja mecánicas. La Ventaja Mecánica existe cuando la fuerza de salida de una máquinaes mayor que la fuerza de entrada que se le aplicó. Para lograr esto, la máquina debe cambiar el tiempo ola distancia por un menor esfuerzo.
Calcular la Ventaja Mecánica
La rampa reduce el esfuerzo creando una ventaja mecánica. Esto se hace levantando o bajando un objeto una distancia mayor en una pendiente o inclinación para alcanzar la altura deseada, en lugar de levantar o bajar el objeto directamente. Para determinar cuánta ventaja mecánica existe en una rampa, divida la de la por la altura de la longitud pendienteelevación.
Modificar: La RampaAhora que ha construido una rampa que tiene una ventaja mecánica de 2:1 (la es el doble pendientede la distancia de la ), modifique el elevaciónmodelo para aumentar la ventaja mecánica a 3:1.
Comprender el Modelo de una Rampa
Fórmula
Elevación
VentajaMecánica =
Pendiente y Elevación
Pendiente:18 Bloques (36 cm)
Elevación: 9 Bloques (18 cm)
Sistema de Polea Fija
Rampa
Pendiente
Construir& Modificar
Este modelo demuestra cómo una rampa reduce la cantidad de esfuerzo necesario para elevar una carga. Cuando los pesos se colocaron en las poleas fijas, no había ninguna ventaja mecánica, por lo que los pesos se equilibraron por igual. Para elevar una de los pesos, necesitaría un esfuerzo extra o masa para superar la masa de la carga.
Cuando se colocaron los pesos en la rampa, la ventaja mecánica de la rampa permitió que el esfuerzo elevara la carga hasta la parte superior de la pendiente. En este modelo, la es de 18 bloques (36 cm) y la es de 9 pendiente elevaciónbloques (18 cm). Divida 36/18 y esto le dará una ventaja mecánica de 2:1. Ya que la es dos veces más larga pendienteque la , se necesita la mitad del esfuerzo para elevar elevaciónla carga. Esta rampa puede emitir una fuerza mayor que la fuerza de entrada que se le aplicó.
Peso 1Esfuerzo
Peso 2Carga
Peso 2Carga
Peso 1Esfuerzo
El Proceso deDiseño &
IngenieríaKid Spark
Identificarel Desafío
Lluvia deIdeas &
Soluciones
Construirel Prototipo
Prueba &Mejora del
Diseño
Explicar elDiseño
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Desafío de Diseño e Ingeniería: Rampa
Proceso de Diseño e Ingeniería
1x Tarima
1xBloque
1x Ménsula
1x
Silla de RuedasResumen del Diseño: Escenario
Desafío de Diseño e Ingeniería
* Las instrucciones para construir la silla de ruedas estánen la imagen de la derecha
Especificaciones y Desafíos Secundarios
Proceso de Diseño e Ingeniería Libro de Trabajo de Ingenieríadel Estudiante
Diseñar &Construir
En este desafío, cada equipo debe diseñar y construir una rampa personalizada. Lea cuidadosamente el resumen del diseño, después utilice el proceso de diseño e ingeniería para desarrollar una solución para el desafío.
Una vecina mayor de edad se cayó y se rompió la cadera. Ahora tiene que usar una silla de ruedas para moverse. Hay unas pocas escaleras frente a su casa que dificultan la entrada y la salida.
Diseñe y construya una rampa para sillas de ruedas que le permita a la vecina mayor de edad entrar y salir fácilmente de su casa.
4x Llande de Ajuste
x PresiónBloque de
Un Solo Broche
1. Los equipos pueden trabajar en grupos hasta de cuatro integrantes para terminar este reto.
2. Los equipos deben trabajar en cada paso del proceso de diseño e ingeniería Kid Spark para diseñar, hacer el prototipo y afinar la rampa personalizada. Los equipos serán responsables documentar por escrito la información el Libro de Trabajo de ingeniería del Estudiante.
3. Desafío Secundario: La rampa para la silla de ruedas debe tener una ventaja mecánica de al menos 4 1.
4. Desafío Secundario: La rampa para la silla de ruedas debe ser lo suficientemente amplia para la silla de ruedas.
5. Desafío Secundario: La rampa para la silla de ruedas debe incluir un pasamanos para mayor seguridad y ayuda.
6. Desafío Secundario: Con cada componente de construcción que cuesta $2, el sistema de poleas debe costar menos de$120.
7. La rampa para la silla de ruedas debe ser estéticamente atractiva.
8. Cada equipo debe explicar de manera efectiva todos los aspectos de lluvia de ideas, creación de prototipos, pruebas y mejora de la rampa personalizada. Los equipos también serán responsables de explicar cuánta ventaja mecánica existe en el diseño.
Para desarrollar un diseño de alta calidad, los equipos trabajarán a través de cada paso del proceso de diseño e ingeniería. Los equipos deben registrar el avance en el libro de trabajo de ingeniería del estudiante.
Cuando los equipos hayan completado el desafío de diseño e ingeniería, se debe presentar al maestro y a los compañeros de clase para su evaluación. Se calificará a los equipos según los siguientes criterios:
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Evaluación del Desafío
55-01188-200 ES
Diseñar &Construir
Especificaciones: ¿El diseño cumple con todas las especificaciones como se indica en el resumen del diseño?
Funcionamiento: ¿Qué tan bien funciona el diseño? Funciona de manera consistente?
Colaboración del Equipo: ¿Qué tan bien trabajó el equipo? ¿Cada alumno puede describir cómo contribuyeron?
Calidad/Estética del Diseño: ¿El diseño es de alta calidad? ¿Es estructuralmente fuerte, atractivo y bien proporcionado?
Costo del Material: ¿Cuál fue el costo total del diseño? ¿El equipo pudo mantenerse dentro o por debajo del presupuesto?
Presentación: ¿Qué tan bien comunicó el equipo a los demás todos los aspectos del diseño?
Especificaciones
Funcionamiento
Colaboración en Equipo
Calidad/Estéticadel Diseño
Cumple todas lasespecificaciones
No cumple con lasespecificaciones
Cumple algunasespecificaciones
Cumple con la mayoríade las especificaciones
El diseño funcionaconsistentemente bien
No cumple con lasespecificaciones
El diseño funcionaparcialmente
El diseño funciona bienen general
Cada miembro delequipo contribuyó
El equipo no trabajójunto
Algunos miembros delequipo contribuyeron
La mayoría de losmiembros del equipocontribuyeron
Excelentediseño/estética
Diseño/estéticapobre
Diseño/estéticapromedio
Buendiseño/estética
En Presupuesto($120 o Menos)
Muy por Encima delPresupuesto (+$141)
Por Encima delPresupuesto($130 – $140)
Ligeramente Arriba delPresupuesto($120 – $130)
Excelente presentación/bien explicada
No hubo presentación/explicación
Presentación/explicación regular
Buena presentación/bien explicada
Costo delMaterial
Presentación
Puntos
Total de Puntos
Avanzado5 Puntos
Eficiente4 Puntos
/30
Guía deCalificación
Parcialmente Eficiente3 Puntos
No Fue Eficiente0 Puntos