Estructuras y mecanismos

Las experiencias del apartado Taller de tecnología permiten recordar y aplicar los contenidos desarrollados a lo largo de la unidad.

TALLER DE TECNOLOGÍA

Taller de tecnología CONSTRUIR UN SKATEPARK

Presentación del proyecto

Pasos para realizar el proyecto

Para este proyecto puedes usar tanto la versión convencional de TinkerCAD como Codeblocks. En este ejemplo se ha optado por la primera para ilustrar el proceso. Se van a construir varios elementos habituales en los parques para patinar, pero puedes incluir todos los que desees. Por ejemplo, puedes construir los planos inclinados que forman una funbox usando una combinación de cubo y cuñas. La mayor parte de las piezas que construyas tendrán al cubo como base. Tendrás que ajustar sus dimensiones y hacer vaciados añadiendo elementos, como el propio cubo, la esfera o el cilindro.

1 Comienza con un cubo muy aplanado, superpón una esfera muy achatada que servirá para hacer un vaciado en él, como muestra la imagen.

2 Agrupa, duplica y usa el botón Simetría para obtener algo parecido a lo que ves en la ilustración.

3 Construye un halfpipe. En esta ocasión, usa el cilindro en lugar de la esfera para el vaciado.

120 Unidad 4

Hemos colocado la barandilla con un giro de 90° para ponerla de pie y luego la hemos girado de nuevo 8° para que siga la inclinación de la escalera. 4 Ajusta el ancho con cuidado para que el vaciado del cilindro coincida con el vaciado de la esfera.

5 Añade unos cuantos escalones y una barandilla. En el resultado final, parte de la barandilla queda por debajo del plano de trabajo. Si se imprime el diseño en 3D, se debería cortar esa parte.

Hasta ahora no se ha cambiado el color de los cubos para que resulte más sencillo identificarlos y hacerse una mejor idea de cómo deben quedar. En la barandilla puedes emplear el color gris. Además, modificando el radio del cubo lograrás que las esquinas queden redondeadas. Usaremos esa misma idea con los cubos para los vaciados. Para que al hacer el vaciado los huecos queden nítidos, la altura de los cubos debe ser dos milímetros mayor que la de la barandilla y habrá que bajarlos un milímetro por debajo del plano de trabajo. En la imagen se muestran dos tramos de barandilla diferentes.

También puedes construir un quarter pipe.

Para crear el skate park solo falta juntar las piezas construidas. He aquí algunas sugerencias por si quieres seguir ampliando el parque. Empleando la forma cuña se pueden construir planos con diferente inclinación. Se puede añadir uno a cada extremo, ajustar el tamaño deseado o, si se prefiere, construir una funbox. También es posible construir un spine con solo duplicar el quarter pipe y aplicar simetría, recuerda reducir la anchura de la parte superior.

Una última sugerencia sería la construcción de una ola usando la for-ma cubo y varios cilindros girados. Hay que alternar los cilindros sólidos con los huecos y elevarlos un poco sobre el plano de trabajo antes de agrupar todo.

121

Posible resultado final en el que se ha añadido una escalera pegada a la ola y el spine.

122 Puedes ajustar el ancho de la figura para que las curvas se adapten a tus necesidades.

Recuerda seleccionar el material de trabajo de esta unidad para tu portfolio. trabaja con lo aprendido

1 La Agencia Espacial Europea, ESA, proyecta cons-truir una base lunar impresa en 3D. Busca información sobre la noticia y redacta tu propio informe sobre el proyecto. ¿Cómo imaginas que se podría llevar a cabo la construcción de refugios sin la inter-vención de personas? 2 Construye otros objetos combinando toroides o tubos, por ejemplo, un ocho, los aros olímpicos o un cruce de tuberías similares a los de las imágenes. En la construcción de las tuberías necesitarás usar también el cilindro para hacer vaciados.

3 Diseña un vehículo de juguete, por ejemplo un submarino. Tienes una imagen para inspirarte. Se han conservado los colores originales de las formas básicas para facilitar su reconocimiento, pero puedes utilizar los colores que prefieras:

Repasa lo aprendido con el mapa conceptual interactivo de la unidad y con las actividades interactivas ¡Ponte a prueba! y «Aprende jugando».

Cuestiones sobre los aspectos esenciales de la unidad, con las que podrás hacer tu propio re-

sumen.

Trabaja con lo aprendido

Taller de tecnología Este sencillo proyecto tiene el objetivo de fabricar un dispositivo que permita cargar baterías recargables de forma manual. Materiales y herramientas Para ello, tendrás que conseguir los siguientes materiales: ➜ Motor eléctrico de pequeño tamaño. ➜ Diodo semiconductor. ➜ Portabaterías para pilas de diferentes tamaños. ➜ Hilos de conexión eléctrica. ➜ Madera de contrachapado. ➜ Tuercas y arandelas. ➜ Junta para unir ejes. ➜ Eje de metal roscado de 5 mm de diámetro. Presentación del proyecto cargador manual de baterías 1 Construye una caja de madera que pueda alojar los componentes que forman el circuito de recarga. Ten en cuenta que la manivela ha de situarse fuera de la caja, por lo que el panel donde se instale debe tener un agujero por el que pasará el eje de la manivela.Pasos para realizar el proyecto

2 El esquema que has de seguir tiene que ser similar al expuesto en la ilustración. El componente que no conoces es el diodo semiconductor, que se emplea para evitar que la carga de la batería haga girar el eje del motor eléctrico. De esta forma, el motor se utilizará como dinamo, o generador eléctrico.

Didodo semiconductor Cátodo Ánodo

Motor eléctrico

Junta para ejes

Eje roscado Manivela casera

Movimientos en mecanismos

trabaja con lo aprendidoEn el «Portfolio» del banco de recursos de anayaeducacion.es, encontrarás orientaciones sobre cómo elaborar tu portfolio. 1 Identifica el tipo de tensiones a las que están sometidos los elementos numerados de las figuras. 3

1

4

2 5 Unidad 1

Los mecanismos 6 Identifica el tipo de especie de palanca a la que pertenece cada uno de estos ejemplos: a) 11 El eje de la rueda pequeña del sistema de poleas de la figura gira a una velocidad de 100 revoluciones por minuto. ¿Cuál será la velocidad en r. p. m. en el eje de la rueda grande? Calcula su relación de transformación.

D1 = 15 cm D2 = 30 cm

2 Utiliza un diccionario para encontrar las definiciones de los siguientes términos: Hormigón Tirante Bóveda Dintel Pórtico

Acero Cercha Cimentación

Viga 3 Contesta con una breve frase a las siguientes preguntas: – ¿Qué es una estructura? – ¿Qué es una cercha? – ¿Cuál es la función principal de un pilar en una estructura? – ¿Cuál es la posición habitual de una viga en las estructuras? – ¿Qué tipo de esfuerzos sufren normalmente los tirantes de una estructura colgante? ¿Y los de una cercha?

Perfiles para formar estructuras 4 Observa una bicicleta como la de la figura, en la cual se han empleado varios perfiles. Tienes que identificar tantos como sea posible, indicando si son abiertos o cerrados, huecos o no. Dibuja de forma aproximada su sección transversal, tal y como se muestra en el perfil del ejemplo. b)

c)

7 ¿Cómo se identifica el mecanismo simple que es capaz de convertir un movimiento giratorio en un movimiento lineal de avance? 8 Explica mediante un dibujo cuáles son las fuerzas generadas por una cuña cuando se aplica una fuerza sobre ella. 9 ¿Dónde habrá que colocar la caja oscura para equilibrar la palanca? ¿Qué tendríamos que hacer para que la palanca se desequilibre hacia la izquierda? 10 kg

5 kg 12 Un sistema de engranajes se compone de dos ruedas dentadas (A y B) cuyos dientes engranan perfectamente. La rueda A, o rueda motriz, recibe en su eje una velocidad angular de 125 revoluciones por minuto y dispone de 72 dientes en su perímetro; mientras que la rueda B, o rueda dirigida, tiene 12 dientes. Contesta a las siguientes preguntas: a) ¿Cuál es su relación de transformación? A b) Considerando la rueda A como rueda motriz, B ¿es un sistema multiplicador o reductor? c) ¿Cuál será la velocidad en el eje de la rueda dirigida? 13 En el sistema de la figura, se han dispuesto tres ruedas de engrane perfecto, conectadas entre sí.

La rueda A, o rueda motriz, tiene un diámetro de 30 centímetros, mientras que las ruedas B y C tienen un diámetro de 10 centímetros. ¿Cuál será la velocidad de la rueda C si la rueda A gira a 300 revoluciones por minuto? ¿Qué función tiene la rueda B?

A

C

5 Explica en dos o tres líneas: a) Intuyo y deduzco. ¿Por qué se usa tan frecuentemente el triángulo como elemento geométrico a la hora de construir estructuras resistentes? b) Para que una estructura se mantenga sólidamente, se tienen que dar tres condiciones entre ellas independientes. ¿Cuáles son y en qué consisten?

30 m 20 m 10 m

10 m 20 m

30 m 10 40 Dibuja un plano inclinado de 60 grados (utiliza un transportador de ángulos para dibujarlo sobre una línea horizontal) y sitúa sobre él un peso que puedes representar como una caja rectangular. Identifica su peso con una flecha y descompón sus fuerzas componentes considerando la referencia del plano, según has estudiado en la unidad. A su lado, dibuja el mismo plano inclinado y el mismo peso, pero esta vez dibuja el plano inclinado a 30° de la horizontal. Observa en ambos casos la longitud de la fuerza en la línea del plano inclinado. ¿Cuál es mayor? ¿En cuál de los dos casos crees que costará más subir por cada rampa el peso? Justifica tu respuesta.

39

B 14 ¿Por qué es necesario que dos ruedas dentadas tengan el mismo módulo para poderse engranar? 15 En un sistema de engranajes como el de la figura, se han utilizado ruedas con módulo 2. La rueda motriz es de 48 centímetros y la rueda dirigida es de 72 centímetros. Responde a las siguientes preguntas: a) Si la rueda intermedia tiene 15 centímetros de diámetro, ¿cuántos dientes debería tener para que engranase en el sistema? b) ¿Cuántos dientes tendrán la rueda motriz y la rueda dirigida, respectivamente? c) ¿Cuál será la velocidad de la rueda dirigida teniendo en cuenta que el eje de la rueda motriz está girando a 1  500 revoluciones por minuto?

Rueda motriz Rueda dirigida

16 Copia en tu cuaderno la siguiente tabla y calcula, etapa a etapa, las velocidades de un tren de engranajes como el de la figura:

Etapa 1 Etapa 2

Diámetro (cm) N.º de dientes

Módulo Rueda 1

34 Rueda 2a

68 Rueda 2b

15 Rueda 3

45

68 136 30 90

Rueda 1 Rueda 2a Rueda 3

Rueda 2b

¿Has comprobado que las ruedas son compatibles? ¿Se trata de un sistema multiplicador o reductor? 17 Calcula la velocidad de rotación de la rueda dirigida de los dos sistemas de poleas que se describen a continuación: a) Rueda motriz: vm = 500 r. p. m.; Dm = 10 cm Rueda dirigida: Dd = 25 cm b) Rueda motriz: vm = 1 500 r. p. m.; Dm = 60 cm Rueda dirigida: Dd = 12 cm c) ¿Cuál de ellos es reductor y cuál multiplicador?

Los mecanismos transformadores de movimiento

18 Se pretende utilizar una rueda excéntrica de 45 centímetros de diámetro, cuyo centro de giro está a una distancia de 15 centímetros respecto a su centro geométrico. ¿Cuál será el máximo desplazamiento del palpador en contacto con la rueda? ¿Y cuál será el mínimo desplazamiento? Haz un dibujo esquemático para comprobar el desplazamiento de la rueda excéntrica y el palpador en ambas circunstancias. 19 Copia esquemáticamente en tu cuaderno la siguiente leva. Trata de dibujarla en ocho de las posiciones por las que pasa en su giro. Para ello, dibuja un eje horizontal y ocho líneas verticales suficientemente separadas. Para cada posición, haz coincidir el centro de giro de la leva con el cruce de la línea horizontal con una de las verticales y marca en esta última la altura que alcanza el seguidor.

Palpador

Leva

Las máquinas y los motores

20 Cadena de secuencias. Utiliza el organizador gráfico «Cadena de secuencias» para explicar qué ocurre en cada uno de los tiempos del ciclo del motor de combustión de cuatro tiempos. 21 En una máquina de vapor, ¿cómo se hace posible que el agua se encuentre en estado líquido y en estado gaseoso? ¿Cuáles son los componentes que hacen que pase de un estado a otro, y viceversa? 22 Investiga por tu cuenta en revistas especializadas en vehículos a motor cuántos cilindros tienen los vehículos llamados «utilitarios». ¿Qué diferencia hay con el número de cilindros de los vehículos de «gama alta»? 23 ¿Qué es el cigüeñal y cuál es su función en un motor de explosión? 24 ¿A qué se refieren los fabricantes de vehículos de combustión interna cuando hablan de motores de 16 válvulas? 25 Investiga cuál es la función principal de un árbol de levas en un vehículo de combustión interna. ¿Qué relación tiene con las válvulas de las cámaras de combustión? 26 ¿En cuál de las configuraciones de motores híbridos el motor térmico actúa únicamente como central de generación de electricidad? ¿Cuál es la más sencilla de adaptar en vehículos de combustión interna? 27 Haz un diagrama de bloques con los elementos que componen un sistema híbrido combinado. 28 ¿Cuál es la principal función de un turbocompresor en un motor de explosión? 29 Si te has fijado en un avión comercial, sus motores reciben el aire por la parte frontal y expulsan los gases por la parte posterior. ¿Qué relación tienen esta admisión y este escape de gases con el movimiento del avión? 30 Busca información sobre el sistema de impulsión que utilizan los cohetes y los vehículos espaciales para abandonar la atmósfera hacia el espacio exterior. ¿Qué tienen en común estos sistemas de propulsión con los motores de reacción de los aviones? 31 Seguro que has oído hablar de la sostenibilidad como las acciones que se pueden llevar a cabo para evitar el agotamiento de los recursos y la degradación del medio ambiente. En arquitectura también se aplica este término en la construcción de viviendas y edificios sostenibles. Haz una búsqueda en Internet de algunas edificaciones sostenibles como el centro regional NOAA Daniel

K. Inouye en Hawaii; la escuela primaria Discovery en Arlington, Virginia; la cooperativa de viviendas

Arroyo Bodonal en Tres Cantos, Madrid; el centro comercial Eastgate Centre en Harare, Zimbabue, u otras edificaciones similares, y explica para el caso que hayas elegido qué características tiene la edificación para ser sostenible y en qué medida contribuye al ahorro de recursos y energía.

Unidad 1

41 imágenes para que trabajes la observación y la interpretación.

Actividades para afianzar lo estudiado utilizando diferentes estrategias de trabajo.

Educación emocional

Aprende a conocerte; identifica las situaciones que te generan emociones bloqueantes y gestiónalas con experiencias de autoafirmación constructiva.

Cultura emprendedora

Confía en tus aptitudes y conocimientos, desarrolla la creatividad, adáptate a las situaciones cambiantes y ten una actitud proactiva y responsable.

TIC

Aprende a obtener información, seleccionarla y aplicarla; a planificar, gestionar y elaborar trabajos; a colaborar en Red de forma ética y segura.

Orientación

académica y profesional

Valora tus capacidades personales, descubre y despierta tu vocación, entrénate en la toma de decisiones y aprende a orientarte entre distintas opciones.

Evaluación

Descubre diversas estrategias para analizar qué has aprendido y cómo lo has aprendido; entrénate para asumir compromisos o superar dificultades.