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PARTE
ucclÓtl l7
lecclÓt¡ 18
El Movimiento
t64
lntroducción a la Actividad Eje
Ejercicio 17.1 Empezando la Actividad Eje
16s
El Movimiento de un Carro de Ventilador
174
t78
Ejercicio 18.1 Investigando el Movimiento del Carro de Ventilador
Ejercicio 18.2 Midiendo la Velocidad del Carro de Ventilador
LECCIÓN
19 Movimiento de un Carro
188
de Ratonera
Ejercicio 19.1 Observando el Movimiento del Carro de Ratonera
Ejercicio 19.2 Midiendo la Velocidad del Carro de Ratonera
LEcclÓN
LEcclÓN
20
2'l
La Montaña Rusa
Ejercicio 20.1 Construyendo una Montaña
El Movimiento en una Montaña Rusa
Rusa
LECCIÓN
22
21.2 Midiendo
la Velocidad del Carro de Montaña Rusa
La Actividad Eje
Ejercicio22.l
Las Presentaciones a la Clase
192
r93
200
Rusa
Ejercicio 21.1 Observando el Movimiento de un Carro de Montaña
Ejercicio
t79
1^1
214
218
218
226
227
LEcc,óN17
L
i
Introducción ala Actividad Ej.
1
l.r
(,
(
I
(.
INTRODUCC¡ON.
En esta lección, iniciarás la Actividad Eje, un
proyecto de investigación que te dará la
oportunidad de aplicar en una nueva circunstancia
lo que has aprendido en este módulo. |unto con tu
compañero elegirás para su estudio un solo
aparato. O si así lo prefieres, puedes diseñar y
construir tu propio aparato. Cualquiera que sea la
opción que elijas, harás una labor de investigación
para obtener tanta información como puedas
acerca de este aparato durante las siguientes
semanas. Enfocarás tu atención en la manera en
que este aparato demuestra los conceptos y
principios que has estudiado acerca de la energía,
de las máquinas y el movimiento. Durante la
última lección de éste módulo, demostrarás a la
clase cómo funciona tu aparato y compartirás lo
que has aprendido de
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é1.
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I
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Esta máquina para examinar zapatos esta diseñada para
probar las suelas de cuero.
oBJErvos
DE EsrA
leccrór
Entender los objetlvos de la Actlvldad EJe.
Seleccionar un aparato para investlgarlo o
construlrlo.
Desarrollar un plan para lnvestigar o construir
el aparato selecclonado.
L64
STC/MS" Ernncfa,
MaqurNas v MovrurpNro
MATERIALES PARA LA
Para Empezar
L.
LECC|óN 17
Lee de la página 168 a la l70 "Ingeniería
Civil: El Puente hacia el Futuro de Danelle
Para ti
1 copia de la Hoja del
Alumno 17.1a:
Normas para la
Actividad Eje:
lnvestigando un
Aparato Ya
Construido
1 copia de la Hoja del
Alumno 17.1b:
Normas para la
Actividad Eje:
Fabricando tu Propio
Aparato
copia de la Hoja del
Alumno 17.1c:
Empezando la
Actividad Eje:
copia del Ejercicio
Maestro 17.1c:
Calendario de la
Actividad Eje
Bernard".
2.
Participa en un debate en la clase acerca de lo
que hayas leído.
3.
Comenta con la clase la importancia del
trabajo de equipo.
Ejercicio
t7.t
Empezando la Actividad Eje
PROCEDIMIENTO
1.
Participa en un debate con la clase acerca de
los propósitos y objetivos de la Actividad Eje.
2.
paraempezar, necesitas presentar algunas
ideas acerca de los aparatos que quieres
investigar. Con tus compañeros de clase,
deliberen acerca del tipo de aparato que
quisieran analizar. Puedes sugerir aparatos
que conozcas o que quisieras diseñar o
construir. Sugiere cualquier idea que te
llegue a la mente. No juzgues tus ideas en
este momento. No te preocupes si es una
buena o mala idea. Eso lo decidirás
posteriormente. Puedes hacer una lista de
todas las ideas que quieras.
STC/lvfS'
BNERGí.A,
Magurras v MovrulpNro 165
reccrOltlT
[NrRoDUccróN e
r.aAcrvroeo
E¡e
I
3.
Con la clase, evalúa cada aparato de la lista.
7. Ahora
revisa el calendario del Ejercicio
Maestro 17.lc. Tþ indica las fechas en las que
tienes que tener terminada cada etapa del
proyecto. Coloca las normas de laActividad
Algunos aparatos serán fáciles de investigar;
no así otros. Tu maestro eliminará de la
lista los aparatos que no sean de utilidad.
Eje y el calendario al frente de tu cuaderno
de ciencias de tal manera que puedas
4. |unto
con tu compañero, decide el aparato
que te gustaría investigar o construir. Si
quisieras investigar o construir un aparato
que no se encuentre en la lista, obtén la
aprobación de tu maestro. Recuerda, tiene
que ser algo que puedas utilizar. Tâmbién
tienes que poder utilizarlo y demostrarlo en
la escuela sin peligro alguno.
consultarlos posteriormente. Verifica que
cumplas con el calendario, de tal forma que
termines todo a tiempo y recibas el crédito
total por tu trabajo.
8.
Investiga con tu compañero de laboratorio
los lugares donde crees que encontrarás
información acerca de tu aparato. Comparte
5.
6.
tus ideas con el resto de la clase.
Registra en tu cuaderno de ciencias el
aparato que escogiste.
9.
Tu maestro te proporcionará una hoja del
alumno que enumera las normas de la
Actividad Eje para el aparato que escogiste.
Continrla mientras tu maestro revisa cada
etapa del proyecto. Verifica que entiendas lo
se espera de cada etapa. Pregunta acerca de
cualquier duda que tengas.
166 STC/MS"
BNnncíl, Maputxas v MovIMIENTo
10.
Completa la Hoja del Alumno 17.lc:
Empezando la Actividad Eje.
Lee en lapâginasiguiente "Cómo Tener
Exito Con Tu Proyecto".
tEcclóN
17
lNrnoouccróu,e le Ac'nvrnno
E¡e
I
cÓuo
TENER Éx¡ro CON TU PROYECTO
La investigación toma tiempo y tiene éxito con un esfuerzo
constante y continuo. Tu calificación final de la Actividad Eje será
la suma de los puntos obtenidos a través del proyecto, no una
sola calificación obtenida al final. Para ganar el mayor número de
créditos, completa a tiempo cada etapa y sigue las indicaciones.
Gompletarás la Actividad Eje durante las siguientes semanas.
Realizarás la mayor parte del trabajo fuera del salón de clases.
Algunas ocasiones trabajarás por tu cuenta. En otras ocasiones
trabajarás con tu compañero de laboratorio en casa, en la escuela
o en la biblioteca. Sivives cerca de tu compañero, tendrás
oportunidades de reunirte con élfuera deltiempo de escuela para
completar tu investigación y diseñar tu presentación. Para
trabajar en el proyecto se te asignará algún tiempo de clases.
Aprovecha ese tiempo. Te da la oportunidad de preguntar lo que
quieras.
Un buen plan de acción te ayudará a completar el proyecto. Tu
plan deberá incluir no solamente lo que harás con tu compañero,
sino también cuándo y dónde se reunirán para completar su
investigación y diseñar su presentación. Además un plan,
necesitarás un calendario con un horario para completar el
proyecto. Fijando las fechas de entrega de las diferentes etapas
de la Actividad Eje será menos probable que tengas una pesada
carga de trabajo para el último momento.
Lleva un diario o registro de tu trabajo en tu cuaderno de
ciencias. El diario deberá indicar lo que hiciste para contribuir al
esfuerzo del grupo y cuándo lo hiciste. Registra tus conceptos e
ideas mientras trabajas. Puede ayudarte el que tus padres firmen
tu diario. Esto mostrará que has estado trabajando
continuamente en el proyecto.
Encuentras información de varias maneras. Aprende a utilizar
las diferentes fuentes de tu escuela o biblioteca local. Tu maestro
podrá fijar una cita en la biblioteca de la escuela o en el
laboratorio de computadoras para que hagas tus investigaciones.
Los bibliotecarios y maestros de investigación por computadora
pueden ayudarte a encontrar información y a planear tu
presentación.
Piensa en las diferentes maneras de compartir lo que has
aprendido. Golocando la información en un carteles una manera;
utilizando las computadoras es otra. Tu maestro te dará
información acerca de cómo planear tu presentación. Escoge el
formato que mejor se acomode a los recursos de tu escuela.
Planea y practica tu presentación verbal. Una presentación bien
organizada es la mejor manera de transmitir tu información. Con
eso obtendrás el mayor crédito.
STC/ÌVIS" ÐNnncÍ¡, MaqurNas v Movrl¡rnNro L67
reccrOn 17
lNrRoDUccróN e r.n Acrwroen E1o
I
INGENIERIA
CryIL
El Puente de Danelle
Bern ard hacia el Futuro
ingenieros profesionales con licencia.
Muchos empresarios requieren la
licencia, que es como un título.
Actualmente, 15 años después de su
graduación, Danelle es una ingeniera de
proyectos de la División de Diseño de
Puentes, que es parte de la
Administración de Autopistas del Estado
en Maryland. Danelle y sus compañeros
de trabajo tienen una gran
responsabilidad: supervisar el diseño de
los puentes en todo el estado. El grupo es
responsable de los diseños dirigidos a la
reparación de puentes antiguos (algunos
de ellos con casi 100 años de antigüedad)
así como a construir nuevos. Algunos
puentes son en realidad pequeños. "Están
"Cuando estaba en la preparatoria'l recuerda
Danelle Bernard, "En ieaúdad me gustaban las
matemáticas, las ciencias y la fisica. También me
interesaba la arquitectura. Por algrln tiempo pensé
convertirme en arquitecta, pero luego decidí que
no era lo suficientemente 'artística"'.
El orientador vocacional de Danella le dio una
buena idea. Preguntó: "¿Por qué no pensar en
llegar a ser una ingeniera civil?".
Danelle consideró la ingeniería civil y pronto
decidió que esa era la carrera que seguiría. Se
graduó de la universidad como licenciada en
ciencias de ingeniería civil. Sus materias cubrían
temas como el diseño de estructuras de acero y de
estructuras de concreto, mecánica de suelos,
topografia, análisis de estructuras y cálculo de
costos de construcción. Después de trabajar
durante 4 años, Danelle se sometió a una prueba
que califica a aquellos que la aprueban como
168
STC/I\,íS' Bxnncfu, Maqulwas v MovIMIENTo
dentro de un maizal", dice con una sonrisa. Sin
embargo, muchos otros son enormes, estructuras
de concreto y acero localizados en áreas urbanas.
Miles de vehículos los cruzan a diario. En algunas
ocasiones, Danelle y su grupo trabajan en una
docena de proyectos. Cada uno de ellos les toma
realizarlolo2años.
Trabajo de Equipo
Lo que más le gusta a Danelle de su trabajo es que
involucra el trabajo de equipo. En los puentes de
Maryland trabajan diferentes grupos de gente,
compuestos sobre todo de ingenieros. Por
ejemplo, un grupo está a cargo de inspeccionar
todos los puentes del estado. Maryland tiene más
de 2,400 puentes, y la ley federal exige que cada
puente sea inspeccionado cada 2 años.
LECcIóN
1?
Inrnonuccrón e
r,e
Acrvroeo
E¡e
I
El mantenimiento de puentes es trabajo de los ingenieros civiles.
Los equipos de inspección examinan el puente
cuidadosamente. Si observan grietas u otros
signos de deterioro,los puentes se programan
para un trabajo de reparación. El grupo de
inspección de puentes tiene varios equipos de
ingenieros que hacen el diseño para reparaciones
menores de los puentes. Si un puente requiere de
una reparación muy importante o necesita ser
reemplazado porque esté severamente
deteriorado, en ese caso, se le turna a la División
de Diseño de Puentes, donde se encuentra el
equipo de Danelle.
El equipo de diseño de puentes analiza
cuidadosamente las fuerzas que actúan sobre el
puente. Su objetivo es determinar qué tan fuertes
deben ser las partes estructurales del puente para
soportar el peso de los vehículos que pasan sobre
é1. Deben verificar que el puente cumpla con los
códigos de diseño del estado y del país, pero al
mismo tiempo tienen que pensar acerca de las
restricciones en los costos. Cuando tienes a tu
cargo más de2,400 puentes en qué pensar,
¡ahorrar dinero
es
Proteger el medio ambiente es también una
preocupación. Cuando se diseña un nuevo puente
o se repara uno ya existente, Danelle y su equipo
se reúnen frecuentemente con los ciudadanos de
la localidad, autoridades y miembros de los
grupos ecologistas para discutir el efecto que
tendrá el puente en la comunidad local y en el
medio ambiente. Después que Danelle y sus
colegas han calculado todos los detalles
relacionados con el diseño del puente, es tiempo
de traer los dibujantes, que transfieren los diseños
a planos que se :utilizarân para construir el puente.
En el pasado, el dibujar los planos era más que un
dolor de cabeza. ¡Se pasaba una gran parte del
tiempo dibujando, borrando y dibujando de
nuevo! Los dibujantes en la actualidad para crear
los planos de los puentes utilizan CADD,
abreviatura de "dibujo y diseño asistido por
computadora". Las modificaciones pueden hacerse
de una forma más fácil. De hecho, utilizando
CADD, los dibujantes incluso pueden sobreponer
el dibujo de un puente a una fotografia
importante!
STC/IVIS" ENnncí¡, Magurnas v MovruroNro 169
reccrOH 17 INrRoDUccróN e
r-a
Acrvrnen
E¡n
I
- i*.j
Utilizando la tecnología de las computadoras para rediseñar puentes
para mostrar cómo lucirá un puente nuevo en
una cierta área. Esto es muy ritil cuando el equipo
de diseño del puente trabajacon los residentes
locales que están preocupados porque el puente
acabe con el aspecto de su vecindario.
Siempre Algo Diferente
¿Por qué Danelle está tan entusiasmada con su
trabajo? Hay muchas razones. La primera es
sencilla-es un trabajo definitivamente necesario.
Dice ella "Los puentes a¡rdan a la gente parair a
su trabajo, desplazarse mejor y satisfacer sus
necesidades". Otra gran ventaja es que puedes ver
los resultados de tu trabajo. "Cadavez que manejo
L7O STC/[4S'
ENnncfu, Maqurwes v MovrurnNro
en la autopista" dice, "puedo decirme a mi
misma,'A¡rdé a diseñar ese puente"'.
La tercera razón es que cada diatrae nuevos
retos. Dice ella, "Cada puente es diferente". "Cada
proyecto se desarrolla de diferente manera. No
nos sentamos solamente en el escritorio y
'masticamos números'. Nos involucramos con
ciudadanos locales y gente de diferentes clases. Y
cuando el puente está en construcción, vamos y
nos reunimos con las cuadrillas de construcción.
Siempre estas adquiriendo nuevas experiencias. Es
algo que nunca podrías aprender en un libro de
texto",
LECCIóN
17
hqrnooucctórl a
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Acrlvlnen
E¡e
I
CÓMO RTALIZAR UNA TAREA SENCIIIA-EN SOLO 13 PASOS
á2,
20
Q'o
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Ëo
Imagina cómo
fabricar un sacapuntas que también
pele naranjas. Parece
algo extraño, ¿o no?
I
Pero es la clase de
proyectos que
3ã
surgen por todo el
o
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país cada año en el
Concurso" de
Máquinas de Rube
Rube Goldberg empezó su
Goldberg que se
carrera de caicaturista en 1904
lleva a cabo en
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r¡{.\.
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'í¿ 1
varias preparatorias, institutos y universidades.
Equipos de estudiantes compiten para construir
máquinas que combinen múltiples pasos y
co mbinaciones de aparatos p at a r ealizar tar eas
simples como afilar lápices, tostar el pan y limpiar
la mejilla.
¿Quién fue Rube Goldberg? Fue un caricaturista
Americano cuya especialidad fue burlarse de las
complicaciones innecesarias de la tecnología
moderna. Nació en San Francisco, California, en
1883. Sus caricaturas mostraban aparatos
complicados que realizaban tareas sencillas. La
imagen de su "limpiador de mejillas" es una típica
máquina de Rube Goldberg. A esta servilleta
automática solo le toma 13 pasos para funcionar.
¿Por qué alguien pensaría en una máquina como
ésta?
Durante las décadas en las que se publicó el
trabajo de Rube Goldberg en los medios de
comunicación de la nación,los inventos
tecnológicos estaban cambiando en forma
dramática la vida diaria. Los nuevos aparatos,
tales como el teléfono y la lavadora, permitieron
que la gente los utilizara en lugar de contratar a
otras personas para realizar esos trabajos. A
principios de este siglo, estos aparatos ponían un
poco nerviosa a la gente (¡tal como
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Este aparato
de Rube Goldbergru-La seruilleta automática-combina elementos prácticos y fantásticos.
STC/lvfS" E¡nncía,
Magulr.ras v
Movlnrn¡qto L7L
reccrOn 17
INTRoDUCCTóN a r-e Acrrvrn.e.n E1o
I
actualmente hay gente que se pone nerviosa con
las computadoras y los radiolocalizadores!). Los
dibujos de Rube Goldberg de máquinas
exageradas realizando tareas sencillas llegaron a
ser tan populares que los Americanos asocian la
frase "Máquina de Rube Goldberg" con cualquier
sistema que parezca muy complicado.
Gubetas, Remos y Principios Científicos
Las máquinas de Rube utilizaban cualquier cosa,
desde brazos falsos hasta ruedas , tazas,barras,
remos, cubetas, utensilios de cocina y zapatos
viejos. Pero estos aparatos, no importa lo
extravagantes que fueran, en realidad
demostraban profundos conocimientos de fisica.
El padre de Rube insistió en que su hijo tuviera un
título técnico antes de emprender una carrera de
artista. Mientras se graduaba de estudiante de
ingeniería, Rube aprendió la mayoría de los
principios Ere hacían sus creaciones tan bien
fundamentadas. No es de admirarse que sus
diseños sean populares entre los estudiantes de
ingeniería-y fueron ellos los primeros
anfitriones del Concurso de Máquinas de
Rube Goldbergenlos años 1930s.
Actualmente, el Concurso de Máquinas de
Rube Goldberg se lleva a cabo en todo Estados
Unidos. El más grande y antiguo lo presenta Pi
Theta Täu,la sociedad de ingeniería de la
Universidad de Purdue en Lafayette,Indiana.
Los estudiantes finalistas han aparecido con
sus máquinas en la televisión en los programas
nocturnos de entrevistas y en muchas revistas
y periódicos.
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Rube Goldberg no fue el único a¡tista de su tiempo que ridiculizó la tecnologla moderna. Este vagón de ferrocanil estët
diseñado para proteger a los pasajeros en caso de un choque detrenes.
L72 STC/À,IS"
BNnncí¡, MagurNes v MovrMrENTo
tEcclóN
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I¡rno¡uccróN
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Los ganadores del Concurso
de 1999 de Máquinas de Rube Goldberg con sus aparatos de Rube Goldberg
Las Reglas del Concurso
Todas las competencias tienen reglas y el
Concurso de Máquinas de Rube Goldberg no es la
excepción. Algunas de las reglas que se aplican
generalmente en las competencias de
preparatorias son las siguientes:
olas máquinas deben de funcionar sin rebasar las
siguientes dimensiones: 5 pies de altura,6 pies de
ancho y 5 pies de fondo.
olas máquinas deben completar todos los pasos
del ciclo en 9 minutos.
ol,as máquinas no deben tener piezas sueltas u
objetos que vuelen (por ejemplo, gotas de agua,
confetti o plumas) que caigan fuera de los límites
establecidos.
participante cumple los lineamientos, la máquina
es juzgada por su creatividad, eficiencia y espíritu
"Rube Goldberg". Cada máquina debe de tener un
tema-esto incluye desde Guerra de Estrellas
hasta lo cotidiano (por ejemplo, comida chatarra
y tareas del hogar).
El premio del concurso de 1998 fue logrado por
un equipo de la Universidad de Texas en Austin,
cuya "Nave Espacial Goldberg/Misión a Marte"
tenía una combinación de 40 pasos-mecánicos,
eléctricos y químicos-para apagar una alarma de
reloj. Empezaba con un reloj de energía solar
derribando una pesa y terminaba con un modelo
en miniatura del Mars Sojourner Rover rugiendo
al bajar por una pista, dejando caer una cortina
sobre el reloj y apagándolo. Es algo
complicado-¡ pero fu nciona! I
Unavez que los jueces han determinado que un
STC/NÍS" E¡nnctu, Magurxas
v
MovrurnNro L73
LEcc,óN18
El Movimiento de un Carro
de Ventilador
INTRODUCCION.
Empezarás ahora la primera de cuatro lecciones en
las que investigarás la relación de la fuerza, el
movimiento y la energía. En esta lección, estudiarás
el movimiento de un carro de ventilador que
fabricarás utilizando piezas de K'NFX@ y un
ventilador de baterías. Observarás el movimiento
del carro de ventilador con el ventilador apagado y
luego encendido. En la Lección 19, estudiarás el
movimiento de un vehículo movido por una
ratonera. Luego en la Lecciones 20 y21, construirás
un modelo de montaña rusa y estudiarás el
movimiento de un carro en la montaña rusa. Como
en las lecciones anteriores, harás pronósticos,
registrarás observaciones, reunirás datos y
obtendrás conclusiones en base a la evidencia de
tus observaciones y datos.
oBJETtvos DE EsrA
leccróx
El carro de ventilador ensamblado
Describir la fuerza empleada por un ventllador
de baterías.
Describlr el movlmlento de un carro de
ventllador.
Determinar el efecto de una fuerza constante
en la velocidad de un carro de ventilador.
Calcular el promedlo de velocidad de un carro
de ventilador a diferentes intervalos mlentras
se mueve por una pista.
L74 STC/MS"
ENnncl¡, MagutNas v MovI¡uInNto
MATERIALES PARA LA
Para Empezar
LECC|óN 18
7.. En la página lTT lee"Midiendo el
Movimiento'i ¿Qué significa el término
"promedio de velocidad"? ¿Cómo lo
calculas? Comenta estas preguntas con la
clase.
2.
Resuelve los siguientes dos ejercicios para
practicar el cálculo del promedio de
velocidad.
A. Un carro viajaa 100 metros (m)
en 2
segundos. ¿Cuál es su velocidad?
B. Un corredor trota
50 metros en 25 segundos.
¿Cuál es su velocidad?
3.
4.
Ensambla el carro de ventilador tal como se
muestra en las Imágenes 18.1 y 18.2. (Tit
maestro proporcionará las baterías más
adelante durante el ejercicio). La Imagen
18.1 es un diagrama detallado, que muestra
las partes necesarias para armar un motor de
ventilador. La Imagen 18.2 muestra las partes
del carro ya ensamblado y terminado. Tu
maestro tiene un modelo que puedes
examinar.
Cuando termines, tu carro debe ser parecido
al de la foto del principio de esta lección.
Asegúrate de verificar que así sea.
Para
ti
1 copia de la Hoja
delAlumno
18.2: ¿Qué Tan
Rápido se
Desplaza el
Carro? Fuerza
Elástica de
una Goma liga?
Para tu grupo
1 carro de
ventilador
1 ventilador de
baterías
2 baterias AA
1 liga
1 cronómetro
1 metro de
(c1)
conectores rojos
madera
de cinta de
máquina
sumadora
lrozo de 20 cm
de cinta
adhesiva
STC^{S"
I
(c4)
1 trozo de 2.0 m
1
piezas de K'NEX@ de
un carro de ventilador
(verApéndice A:
Directorio de Partes de
K'NEX@):
conectores grises
barras blancas
(R2)
4 barras azules (R3)
1
barras amarillas
(R4)
ruedas pequeñas
(w1)
llantas pequeñas
(T1) (opcional)
ENnncÍ¡, Magurnas v
MovlurrNro
L75
I leccól
18 Er-Molrvlexro
DE
uN
cmno oe veNrrLnoon
I
lmagen '18.1 Vista detallada de
un carro de ventilador
ocHrüt
R2
w
W1
m-,
H
R4
lmagen 18.2 El caffo de
ventilador ensamblado
L76
STC/l,fS"
Er.rnncí¡, MaqurNas v Movr¡r,rrnNro
tEcclóN
18
El
Movrrr.rre¡¡ro DE uN C¡r.no oe
V¿Nrllnnon
I
MIDIENDO EL MOVIMIENTO
Observamos el movimiento en todos lados-piensa por ejemplo, en los que
trotan, los corredores, Ios nadadores, los carros y los autobuses, por
nombrar solo unos pocos ejemplos. El movimiento es fácil de reconocer. Se
puede describir con palabras como "rápido" y "lento". Pero estas palabras
no describen el movimiento de una manera tan precisa como les gusta
hacerlo a los científicos. ¿Qué tan rápido es rápido? ¿Qué tan lento es
lento? Lo rápido para una persona puede parecer lento para otra. Para
ayudar a manejar estas diferencias, los científicos han desarrollado una
manera de describir el movimiento de un objeto. Miden o calculan la
velocidad de los objetos en movimiento. Cuando lo hacen, pueden
comparar fácilmente el movimiento de los objetos rápidos y lentos.
¿Qué es la velocidad? Cuando algo se mueve, está cambiando su
posición. Toma una cantidad de tiempo para que esto suceda. La velocidad
indica la rapidez con la que cambia de posición un objeto. ¿Gómo mides o
calculas la velocidad a la que ocurre esto? La velocidad de un objeto se
calcula dividiendo la distancia recorrida entre el tiempo transcurrido.
Elvelocímetro de un carro mide la velocidad del mismo. lndica la
distancia que recorre un carro durante cierto período de tiempo. Por
ejemplo, si elvelocímetro registra 96 kilómetros por hora (60 millas por
hora), entonces el carro cambia su posición 96 kilómetros por cada hora
recorrida. Viajarás 96 kilómetros durante cada hora que manejes el carro.
¿Es una velocidad elevada 96 kilómetros por hora? Eso depende de cómo
comparas esa velocidad con la de otros objetos. Por ejemplo, los que trotan
lo hacen a una velocidad de 5 kilómetros por hora. Si comparamos al que
trota, el carro se desplaza a gran velocidad. ¿Pero si comparamos la
velocidad del carro con la de un avión que viaja a 800 kilómetros por hora?
Esta comparación hace que elmovimiento delcarro parezca muy lento.
Utilizando la velocidad para medir el movimiento de los objetos, podemos
comparar el movimiento de una manera fácil de entender. Si la velocidad de
un objeto varía durante un intervalo de tiempo de la misma manera que lo
hace un carro, a la distancia total recorrida, dividida por eltiempo en el que
se recorre esa distancia le llamamos promedio de velocidad.
¿Cómo conocemos la velocidad de los objetos si no tienen velocímetros?
Necesitas dos medidas. Una medida es la distancia recorrida por el objeto.
La otra es el tiempo que le toma recorrer esa distancia. El promedio al que
cambia de posición el objeto-su promedio de velocidad-puede ser
calculado utilizando la siguiente ecuación:
Velocidad =
Distancia recorrida
Tiempo del recorrido
Por ejemplo, si un carro viaja 200 kilómetros durante 4 horas, su
velocidad es de 200 kilómetros divididos entre 4 horas, lo que equivale a 50
kilómetros por hora.
En esta lección, utilizarás esta fórmula para calcular la velocidad de un
carro de ventilador en movimiento. Para calcular valores exactos de
velocidad, medirás la distancia recorrida con un metro de madera. También
necesitas medir con un cronómetro eltiempo que le toma al carro recorrer
esa distancia.
STC/MS" Ernncí¡,
MagurNas v
Movr¡urn¡ro
L77
LEcclóN 18 Er, Movr¡r,rrsNro
DE
uN C.cì.no ne VeNrrr-nnon
I
8.
lnvestigando el Movimiento
del Garro de Ventilador
Ahora analizarás el movimiento del carro
con el ventilador encendido. Coloca dos
baterías AA en la base del ventilador. Coloca
el carro de ventilador sobre la mesa o sobre
otra superficie plana, sujétalo y enciende el
ventilador sin soltar el carro.
PROCEDIMIENÍO
Tu
EJERCtCto 18.1
1.
ytu compañero deberán hacer esto.
Contesta las siguientes preguntas en tu
cuaderno de ciencias:
Ahora que ya fabricaste tu carro de
ventilador, harás algunos pronósticos y
A.
¿Qué sientes cuøndo simplemente retienes
el cørro con el ventilødor funcionando?
observaciones acerca de su movimiento con
el ventilador apagado. En tu cuaderno de
ciencias, diseña una tabla para registrar tus
pronósticos y observaciones mientras
completas las actividades de la parte inferior.
Posteriormente, comentarás tus pronósticos
y observaciones con la clase.
!.
Registra tus pronósticos acerca del
movimiento del carro de ventilador si lo
empujas y 1o dejas ir con el ventilador
B. ¿En qué dirección lnueve el ventilødor el
aire?
C. ¿En quë dirección intenta desplazørse el
carro deventilødor?
9.
apagado.
3.
ventilador funcionando.
Ahora empuja el carro de ventilador. Utiliza
un empujón constante. Registra tus
10.
observaciones acerca de su movimiento
después de que lo liberes.
4.
5.
liberar el carro, comenta con tu
compañero la manera en que el carro de
ventilador se despazará si lo liberas con el
,q.ntes de
Repite el Paso 3 utilizando fuerzas de
diferente intensidad.
¿Qué diferencias observas en el movimiento
cuando cambias la forma de empujar el
carro? A partir de tus observaciones
menciona la evidencia que confirme tu
Ahora libera el carro con el ventilador
funcionando. Observa y describe su
movimiento en tu cuaderno de ciencias.
11.
Comenta con tu compañero cómo comparas
.t movimiento del carro de ventilador una
vez liberado, con el ventilador funcionando
con el ventilador apagado.
respuesta.
6.
Cuando empujaste el carro, tu mano empleó
sobre él una fuerza. Enumera en tu cuaderno
de ciencias cualquier otra fuerza que
estuviera actuando sobre el carro cuando lo
empujaste.
7.
¿Qué fuerza(s) actuó sobre el carro una vez
que lo liberaste? Registra tu respuesta en tu
cuaderno de ciencias.
POR TU SECURIDAD
Aleja tus dedos de las
aspas delventilador.
L7A STC/IUS'
Ernr.cfu, Maqumas
r
Movlnrrowro
y
LEcclóf{
18
Er-
Morrnrn¡¡ro
DE
uN Cmno
¡e
Ve
urruloon
I
6.
BERC|CI0 18.2
Midiendo la Velocidad del
Garro de Ventilador
PROCEDIM¡ENTO
1.
2,
3.
d,
Con tus compañeros de clase, examina el
funcionamiento del carro de ventilador
apagado y encendido.
En este ejercicio, medirás el movimiento del
carro de ventilador. Una manera de hacer
esto, es midiendo la velocidad del carro de
ventilador mientras se desplaza sobre la mesa
o el piso. Revisa la información en la lectura
"Midiendo el movimiento". Encuentra la
fórmula para calcular el promedio de
velocidad y anótala en tu cuaderno de
ciencias. Utilizarâs esta fórmula en las
actividades a continuación.
7. Utilizando
Coloca un trozo largo de cinta de máquina
sumadora sobre la superficie de la mesa o
sobre el piso. Utiliza un trozo de cinta
adhesiva para marcar el punto de partida en
un extremo de la cinta de máquina
sumadora.
8. Utilizatu
Empezando en el punto de partida (0.0 m),
marca distancias a intervalos de 0.4 m a lo
largo de la cinta de máquina sumadora, hasta
terminar todo el trayecto de 2 m (si es
posible), tal como se muestra en la Tabla 1 de
la Hoja del Alumno 18.2: ¿Qué Tän Rápido
9.
se Desplaza el Carro?
$.
El cálculo exacto de tiempo es importante en
este ejercicio. Los tiempos de medición serán
muy breves. Antes de empezar a reunir tus
datos, prâctica tus habilidades para
cronometrar. Has turnos para hacer
funcionar el cronómetro y encontrar quién
de tu grupo es el mejor para medir cortos
intervalos de tiempo con é1. Tu maestro te
proporcionará un objeto para que
practiques. Deja caer el objeto y toma el
tiempo que le toma caer al piso. El mejor
tomador de tiempo será el que pueda
manipular f,ácilmente el cronómetro y estar
muy cerca de las mismas mediciones de
tiempo paracadacaída. El mejor tomador de
tiempo deberá manejar el cronómetro en tu
grupo.
el cronómetro, determina el
promedio de tiempo que le toma al carro de
ventilador recorrer cada intervalo de 0.4 m a
lo largo de la cinta. Trabajaen equipo. Es
importante afiancat y detener el cronómetro
al instante preciso. Tiata de hacer que el
carro viaje en línea recta sobre la cinta.
10.
Etiqueta las distancias a lo largo de la cinta
se muestra en la Imagen 18.3.
tal como
tiempo promedio para recorrer
cada intervalo de 0.4 m y así calcular el
promedio de velocidad de tu carro de
ventilador durante los intervalos indicados
en la Tâbla 1 de tu hoja del alumno. Calcula
y anota las velocidades en la Täbla 1.
¿Qué patrones observas en tus datos de
velocidad? Contesta esta pregunta en tu
Sigue las indicaciones de tu maestro para
desarmar tu carro y regresar las partes al
almacén.
Medidas en la Ginta de la Máquina Sumadora
0.0
m
0.4
m
0.8 m
l.2m
1.6
m
2.0m
lmagen 18.3 Cómo marcar la cinta para
medir el promedio de velocidad del carro
de ventilador
STC/Ì\4S"
Eivnncfu, MagurNas v
MovrurnNro L79
tEocÉfl 1a
REFtilóN
Er, Movur¡reuro op uN
C¡¡,no oe
Vr¡rrl¡non
SOBRE tO QUE HICISTE
Contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno
de ciencias. Prepárate a discutir tus respuestas
con la clase.
A.
¿Cuáles son las fuerzøs que øct(tan sobre el
cørro de ventilador cuando éste se deElnza con
el ventilador ap agødo y el v entilndor
encendido? ¿Qué evidenciø obtienes que apoye
tu respuesta?
B.
¿Es constante la fuerza del ventilador, o
cambiø mientras avanza el cørro? lustifica w
îespuesta.
C. ¿Cuól es eI eþcto de la fuerzø del ventilador
sobre ln velocidød del carro? Justifua tu
respuestø.
D. ¿Cuâl es tu conclusión øcerca del eþcto de lø
fuerza constante del ventilador sobre el
movimiento del carro?
E.
¿Qué. cømbios de energlø se reølizøn
mientras se desplaza el cørro con el ventilødor
funcionando?
18O
STC
{Sn
Ernncfa, Megurxas v MovrMrENTo
tECclóN
18
El Movrnr¿¡¡ro
oe urv C¿ano
o¡ Vo¡.¡r¡-¡oon
7
HETICES:
t
VEHICUTOS EN MOVIMITNTO
En esta lección, observaste las hojas del ventilador
girando y produciendo una fuerza que ponía en
movimiento tu carro de ventilador. Ese ventilador
actuaba como una hélice. Como todas las hélices,
tenía una hoja que giraba alrededor de un eje
central. Los carros de ventilador no son los únicos
vehículos que utilizan hélices. Existen vehículos de
tierra, mar y aire que tienen hélices.¡
En el Aire
Los helicópteros utilizan sus hélices
para crear una fuerza que los eleva
de la tiena. Cambiando el ángulo
de la hélice principal, el piloto
puede hacer que el helicóptero
avance. La hélice más pequeña en
la parte trasera del ventilador crea
una fue¡za que impide que el
cuerpo del ventilador gire en
círculos. Su fuerza también se
utiliza para que el helicóptero
cambie de dirección.
Muchos aeroplanos tienen hélices. Como las hélices de
un helicóptero, esfas f¡élrces se utilizan para que se
desplace el aeroplano. Sin embargo, en muchos
aviones, las hélices no son la principal causa del
despegue del avión. El ángulo de las alas y el aire
hacen que ésfe se eleve. Existe una clase especial de
avión, llamado avión con rotor de propulsión, que tiene
una hélice que se utiliza como la del helicóptero para
hacer que despegue el avión. Cuando el helicóptero
está en vuelo las hélices se ponen en funcionamiento y
se utilizan como las hélices de cualquier avión.
'-*'**
STC^,IS'
.',l É
ENnncí,\ MaquINas
r MovrltrnNro
181
LEccÉN 18
Er,
Mouursnro
ns
u¡
CÁ¡R.o ne Vnurrr,a¡on
En el Agua
E
=
2
à
a
Los barcos, como los aviones, utilizan las hélices
para desplazarse. Muchos barcos utilizan hélices
É
o
bajo la superticie del agua. Esfas fiéllce-a
diferencia de las hélices de los aviones y carros
de ventilador-funcionan en el agua en lugar del
aire para poner en movimiento el vehlculo.
Algunas hélices de barcos son enormes. Obserua
el tamaño de esfa hélice comparado con el de las
hombres en la fotografía. Esta hélice se utilizaba
en un barco que transportaba petróleo desde
Alaska a la Costa Este de /os Esfados Unidos.
En algunas ocasiones las hélices bajo el agua
causan problemas. En los pantanos y lugares como
en Everglades, donde el agua es poco profunda y
hay plantas que crecen sobre la superficie, una
hélice puede enredarse en las plantas a atorarse en
el fondo. Los þofes deslizadores están diseñados
para resolver estos problemas. Esfos bofes
funcionan de igual manera que los carros de
ventilador. Una hélice como de ventilador en la
pafte trasera del bote se impulsa contra el aire para
desplazar el bote sobre la superficie del agua.
LA2 STC^,{S' E¡¡nncfu, Maqutxas
v Movrlrrnr.rro
tEcclóN
18
Er-
Movrvre¡¡ro oe u¡¡ C¡¡¡.o os VENTTLÁDoR
I
En la Tierra
Las hélices no se utilizan en
vehlculos ferresfres con tanta
frecuencia como en el aire y
en el agua. Sin embargo,
algunas personas creativas
han diseñado vehlculos
fenesfres de hélices. Este
trineo de nieve utiliza una
hélice como la del carro de
ventilador. A causa de que el
trineo está diseñado para la
nieve, tiene esquls en lugar
de ruedas.
{¡I
En 1931 , se utilizó una hélice para mover un extraño vehÍculo sobre /os rieles del
ferrocarril. El vehlculo, llamado zeppelín de las vías, viajó 269 kilómetros (168 millas) a un
promedio de velocidad de más de 160 kilómetros (100 millas) por hora' Su métxÍma
velocidad fue de 230 kilómetros (144 millas) por hora.
STC/IVÍS' Ðnnncí.! MaquI¡as
v
Movrurn¡'¡to 183
I
lecclóH 18
Er.
Monnr¡Nro
DE
uN
c¡¡.no o¡ ve¡¿rrl-aoon
I
l{avegando aTravés
del Sistema Solar
Las yelas so/ares son de formas variadas y utilizan diferentes materiales. Los cosmonautas probaron esta vela solar
circular, la brillante Znamya azul, para probar que la navegación solar puede ser posible en el futuro.
Los científicos e ingenieros siempre buscan
formas de mejorar las cosas. Tratan de conseguir
dos objetivos: hacer que funcionen mejor y que su
costo sea menor. Mientras más complejo es un
proyecto el reto es mayor.
Desde esta perspectiva, uno de los más grandes
retos es la navegación espacial. Se requiere una
gran cantidad de energía para enviar una nave al
espacio. Se necesitan cohetes potentes paralanzar
una nave espacial y proporcionarle la velocidad
necesaria paraviajar a través del sistema solar.
LA4 STC/lvlS'
ENBncfu, MagurNas v Movrurnxro
Estos cohetes son costosos. También el
combustible es costoso.
¿Cómo podría ser menos costosa la navegación
espacial? Una idea que han estado investigando
los científicos es la energía solar. Algunos de ellos
creen que una nave espacial en realidad podría
navegar a través del sistema solar. Las naves
espaciales de navegación solar podrían viajar
grandes distancias a través el sistema solar
utilizando muy poco combustible.
LEcclóN
18
Er, Movn¡ro¡qro DE uN Cnnr.o
¡r Vox'rlr-¡non
I
En el planeta tierra, los veleros utilizan Ia presión del viento.
Navegando Barcos en la Tierra
En la tierra los veleros se deslizan sobre los lagos,
los océanos y las bahías. Los veleros no necesitan
combustible. Funcionan gracias al viento. Cuando
lafierzadel viento es mayor que la resistencia
(fricción) del velero en el agua, el viento impulsa
el bote hacia delante. El navegante acelera o
velas contra el viento. El navegante también puede
rtilizarlafierza del viento y el timón para
modificar el rumbo de la nave.
Pero en el espacio, no existen el aire ni el viento.
Entonces ¿Cómo podría navegar una nave
espacial? La respuesta es ésta: La nave, podría ser
capaz de navegar utilizando la luz del sol.
desacelera el bote controlando el ángulo de las
STC/lv{S'
Exnr.cfu, MagurNas v
MolrprrnNro 185
I l¡ccÉ¡r 18 Er- Movt"rre ¡¡ro DE uN C¡.Rno
oe
Verrrl¡.oor
I
Esfe es un d¡seño de una vela solar. Las velas so/ares serán de un tamaño gigantesco pero no tendrán gran volumen. Se
necesitan enormes velas para reflejar la sufic¡ente luz solar que produzca la suficiente pres¡ón para impulsar la nave a
través del espacio.
Gómo Funcionarían las Velas Solares
Lal;uz del sol se forma de grupos de pequeñas
partículas llamados fotones. Si la luz que viaja en
línea recta desde el sol golpeara las velas de una
nave espacial,los fotones bombardearían la vela
como pequeñas pelotas de Ping-Pong. Cuando los
fotones golpearan la vela ellos la impulsarían con
wafterza muy pequeña. Puesto que no existe la
fricción del aire en el espacio, la nave espacial
navegaría gracias alafuerza que ejercerían sobre
ella los fotones de luz y la gravedad.
Hasta aquí, todo va bien. Pero he aquí la
186
STC
dS"
Erencíl, Maqurras v Mov¡n¡rnNro
desventaja. Se necesita una gran fuerzapara
impulsar algo tan grande como una nave espacial.
Los fotones se encuentran en grandes cantidades,
pero su fueruaindividual es pequeña. Una manera
de incrementar la fiserza sería utilizando velas más
grandes; de esta manera,la impulsarían más
fotones. Pero los científicos han calculado que
para tener la suficiente cantidad de fotones para
impulsar una nave espacial,las velas deberían
medir un kilómetro por lado. ¡Una vela de ese
tamaño cubriría cerca de 175 campos de frltbol!
tEcclóN
18
El Movr¡*lte¡¡ro
DE
uN C¡.nno oe VcNT
Iunon
I
¡Por Favot Más Soluciones!
Otra manera de maximizarla fuerza de los
fotones sobre las velas teniendo la seguridad que
la luz se reflejara en la superficie de las velas con la
mayor intensidad posible. Esto podría llevarse a
cabo haciendo las velas de un material que
reflejara la luz como un espejo.
Otra solución podría ser fabricando las velas tan
ligeras como fuera posible. Los científicos e
ingenieros tendrán el reto de desarrollar y diseñar
velas hechas de materiales ultra-ligeros de tal
manera que la nave espacial tenga la menor masa
posible.
Los científicos y los ingenieros son creativos.
Tienen muchas ideas acerca de cómo hacer que la
navegación espacial sea posible. Pero en una cosa
todos están de acuerdo: Diseñar enormes velas
que tengan muy poca masa y que sean altamente
reflectantes es un verdadero reto tecnológico.
Arin no existen las naves espaciales de
navegación solar, pero los científicos en realidad
esperan que algrin día sean posibles. Estas naves
espaciales podrían ser colocadas en tales
posiciones que les permitiera observar
constantemente la tierra y el sol. Los hallazgos que
transmitirían podrían ayudarnos a entender
mejor los patrones del tiempo y los cambios
climáticos en la tierra, así como las tormentas
solares. Las naves espaciales de navegación solar
podrían ser capaces de visitar planetas, lunas,
cometas y asteroides y enviarnos nuevos y
emocionantes datos. Algunos científicos inclusive
esperan que el uso de tales vehículos permita
algrin día enviar una nave a las estrellas.
La navegación solar es un sueño del futuro, pero
los científicos e ingenieros están trabajando para
hacerlo realidad. Se necesitan nuevos materiales y
tecnologías. Siempre habrá nuevos retos y se
r ealizar an nuevos descubrimientos.
¡
STC/l,fS"
ENBncl¡, MagutNas v
MolrurnNro
La7
LEce,óN19
Movimiento de un Carro
de Ratonera
INTRODUCC¡ON.
En la Lección 18, construiste un carro de ventilador
y mediste su velocidad. En esta lección, construirás
un "carro de ratonera" y estudiarás su movimiento.
Diseñaras un experimento que te permitirá medir
la velocidad del carro mientras se desplaza una vez
accionada la trampa. También identificarás las
fuerzas que actúan sobre el carro y describirás
cómo éstas afectan su movimiento. Posteriormente
compararás los movimientos del carro de
ventilador con los del carro de ratonera.
El carro de ratonera ensamblado
oBJErvos
DE EsrA
leccróru
ldentlficar y describir las fuerzas que actúan
sobre el carro de ratonera.
Observar y medlr la velocldad del car¡o de
ratonela mlentras se desplaza.
Describir cómo afectan las fuerzas el
movimiento del carro.
Describir los camblos de energía del carro
mlentras de desplaza sobre el plso.
Gomparar el movimiento del carro de
ventilador con el del carro de latonera.
188
STC^4S"
ENrncfa, Magurnas v Movrur¡Nro
Para Empezar
1.
Ensambla el carro de ratonera tal como se
muestra en la Imagen 19.1; el diagrama
detallado muestra todas las partes necesarias
para ensamblar el carro y la manera en que
se conectan. La Imagen 19.2 muestra el carro
con las piezas ensambladas de una manera
correcta. (La foto al principio de estalección
también muestra el carro de ratonera
ensamblado). Es importante que utilices un
trozo largo de cuerda de nylon de tal manera
que el eje continrle girando después de que la
trampa se haya accionado. Si la cuerda de
nylon es demasiado corta, se desenrollará y
empezafaa enrollarse en dirección opuesta.
MATERIALES PARA LA
LECCóN 19
Para tu grupo
1 cronómetro
1 metro de madera
1 báscula de resorte
1
6 varillas
blancas (R2)
5 varillas
amarillas (R4)
4 varillas rojas
de0a10N
trozo de cinta de
maquina
calculadora
partes de K'NEX'
para el carro de
ratonera (ver
Apéndice A:
Directorio de
Partes de K'NEf,):
conectores
grises (C1)
2 conectores color
bronce (C2)
14 conectores rojos
6
2
(c4)
conectores
amarillos (C10)
STC/trdS'
(R6)
2 llantas
pequeñas (T1)
2 llantas grandes
(r2)
2 ruedas
pequeñas (W1)
2 ruedas grandes
(w2)
I ratonera
4 rondanas pequeñas
1
1
trozo de alambre
trozo de cuerda de
nylon
trozo de cinta
adhesiva
ENBncfu, MapuINas v
MovrurB¡ro
189
I lgcclól 19 Mouure¡¡ro ¡o uN c.4.Rno
DE R.aroNERA
L
R4
R6
---
c1
w1
R2
W1
lmagen 19.1 Vlsfa detallada del
carro de ratonera
19O
STC/À4S'
ENnncfa, MaguIxas v MovrurnNto
LECCIÓN
19
MovrMrENTo
n¡
u¡q
C¡rno o¡ Rmoxrn¡
lmagen 19.2 Carro de ratonera ensamblado. La ratonera en esta ilustración ha sido preparada. La cuerda de nylon está
atada a la barra de la trampa y al eje trasero. Girando las ruedas, puedes enredar la cuerda de nylon en el eje y preparar la
barra de la trampa.
2.
Revisa muy bien tu vehiculo y asegúrate de
que la trampa está firmemente sujeta al
carro y de que la barra de la trampa se
abr ir â
3.
¿Cómo puedes aplicar energía al carro de
ratonera? Comenta esta pregunta con la
clase.
y cefi ar â adecuadamente.
POR TU SECURIDAD
No coloques tus
dedos en el
mecanismo de la
trampa.
STC/ì,fS"
BN¡ncí,t, MagurNas v MovrrvrraNro L97
I
LEccÉH 19 MovrMrËNro o¡ un
c¡rno
DE RAToNERA
I
EtERCtCto 19,1
3.
Sostén el carro sin que toque el piso. Prepara
el mecanismo de resorte de la ratonera
girando las ruedas del carro en el piso de tal
manera que la cuerda de nylon se enrolle en
el eje y tire de la barra completamente hacia
atrás. Mientras sostienes el carro en el aire,
deja girar las ruedas. Haz esto varias veces.
Describe lo que ocurre.
4.
¿Cómo crees que será el movimiento del
carro si preparas la ratonera y la accionas
con el carro en el piso? Escribe tu pronóstico
en tu cuaderno de ciencias.
b.
Vuelve a preparar la ratonera. Coloca el carro
en el piso y libéralo. Describe lo que ocurre.
6.
Redacta un párrafo describiendo los
movimientos del carro de ratonera después
de que preparaste la trampa y dejaste el carro
en movimiento. Comenta con tu compañero
de laboratorio cuifles crees que son las
fuerzas que producen esos movimientos.
Observando El Movimiento
del Garro de Ratonera
PROCEDIMIENTO
t.
Completa las actividades siguientes.
Registra tus observaciones y respuestas a las
preguntas en tu cuaderno de ciencias.
Prepárate a compartir tus observaciones
con la clase.
2.
Coloca el carro en la mesa o el piso y sujeta
una báscula de resorte a la barra de la
ratonera. Sosteniendo con seguridad el
carro, lentamente tira hacia atrás de la
barra con la báscula de resorte. Observa la
lectura de la fuerza el la báscula mientras
tiras de la barra. Registra 1o que ocurre con
lafierzamientras
sigues
tirando de la
barra. Lentamente deja que la barra regrese
a su posición original; posteriormente
desengancha la báscula de resorte de la
barra (ver Figura 19.3).
Imagen 19.3 Engancha y tira de la báscula de resorte tal como se muestra aquí para medir la fuerza del reso¡le de la
ratonera.
L92 STC^4S'
BNencfu, MlqutNas v MovItv¡It¡,lro
l¡cctóru
t9
Movrure¡¡'ro on ur¡ c¡.nno oe R¡ror.¡er.¡
I
PENSANDo EN
BERCICIo 19.2
Garro de Ratonera
PROCEDIMIENTO
7,.
Comparte con la clase lo que escribiste
acerca,del movimiento de tu carro de
Comenta las siguientes preguntas con la
clase:
A.
Contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno
de ciencias. Prepárate a compartir tus respuestas
con la clase.
A.
Høz un resumen con lo que descubriste
acerca del movimiento del cørro. Proporcionø
tus conclusiones.
B. Explicølos cømbios de velocidad del cørro
en términos de las fuerzøs que actúøn sobre el
cørr0
C. Cuøndo prepøraste ln trørnpø,
¿Es lø velocidød del cørro uniforme
mientrøs
QUE HICISTE
evidencia ø pørtir de tus døtos pørø formular
ratonera.
2.
t0
se deslizø
Por
el Piso?
B. ¿Cómo cøhulørías elPromedio de
velocidad de tu carro?
C. ¿Cómo diseñøríøs un experimento parø
calcular la velocidad del carro de ratonerø
mientras se desplaza Por el Piso?
3.
funto con tu grupo, desarrolla un plan para
medir el movimiento. Diseña un
experimento para determinar la velocidad
del carro de ratonera en diferentes lugares
de su trayecto. Escribe tu plan en tu
cuaderno de ciencias. Diseña una tabla de
datos en la que registres tus mediciones y
cálculos.
4.
5.
Lleva a cabo tu plan.
un trabøjo en ellø?
Si
fue
¿reølizaste
øsí, ¿por qué?
D.
Redøctø un párrøfo describiendo los
cambios de eneigla que ocurrieron cuøndo
prepørøste lø ffømpø y soltøste el cørro,
E. ¿Cómo comparøs los movimientos del
cørro de ratonera y del cørro de ventilødor?
Identificø las semejønzøs y løs diferencias.
¿Qué fuerzøs actuøron en cødø ocøsión?
Cuando termines, haz un resumen con las
conclusiones que obtuviste a partir de tus
datos.
6.
Sigue las instrucciones de tu maestro para
desarmar tu carro y regresar las piezas al
almacén.
STC/MS"
ENmcía, MaquINas v
MovluleNro
193
I l¡ccó¡l
19 MovrMreNro ne u¡l c¡nno nr R¡roxenr
I
La Ciencia de fos Cohetes
para Principiantes
cuando tu carro de ventilador
estaba funcionando, el ventilador
empujaba el aire y el aire
empujaba el ventilador. Era el aire
haciendo presión en el ventilador
lo que impulsaba el carro. El aire
se movía en una dirección y el
carro se movía en dirección
opuesta.
Algo muy similar a esto pasa con
los cohetes. Los cohetes se
impulsan al expulsar gases
calientes. Los motores de cohete
generan lafuerza necesaria para
expulsar el gas a gran velocidad
quemando una gran cantidad de
combustible en un instante. Al
quemar el combustible de manera
instantánea se genera la gigantesca
fiserza que expulsa los gases del
cohete. De acuerdo a Tercera Ley
del Movimiento de Newton,
mientras el cohete expulsa los
gases,los gases impulsan al cohete
No necesitas ser un genio para
entender cómo funcionan los
cohetes. Todo lo que necesitas
saber es la Tercera Ley del
Movimiento de Newton, ésta
establece que para cada acción
existe una reacción opuesta y de
igual magnitud.
L94 STC^{S"
Br.¡nncfu, Magurrvas v
Se necesifan poderosos cohetes para
poner en ófuita al Trasbordador
Espacial.
La Tþrcera Ley del Movimiento
de Newton funciona para todo
tipo de fuerzas, incluyendo las
que has estado experimentando
en el laboratorio. Por ejemplo,
Movrnrnnro
hacia delante. De hecho, Newton
sabía que si algo era lanzado con
sufi ciente fuer za, po dría alcanzar
la velocidad necesaria para orbitar
la tierra o incluso para escapar de
ella, pero no tenía cohetes con la
suficiente potencia para probarlo.
Paralanzar un cohete, un motor
de cohete debe expulsar sus gases
con una fuerza (propulsión)
suficiente para vencer la fuerza de
la gravedad. La gente ha utilizado
este principio durante siglos. Por
ejemplo, los Chinos utilizaron
cohetes con fines militares en el
siglo XIII. Los Chinos también
inventaron los fuegos artificiales,
que son otro ejemplo de cohetes.
Estos primeros cohetes utilizaban
combustible sólido, cuya
composición era semejante a la
polvora.
A principios del siglo XVIII, un
oficial Ingles, William Congreve,
LEcclóN
19
Movrnrexro ne uN Cmno
ne
Rrrouene
I
mejoró los cohetes existentes para
fines militares. Su resplandor
inspiró las palabras "el resplandor
rojo de los cohetes" en "The StarSpangled Banner" el himno
nacional del los Estados Unidos.
Pero ninguno de estos cohetes era
suficientemente potente como
paralanzar algo al espacio. Como
los cohetes Chinos,los cohetes
lanzados con este combustible
tipo pólvora caían de nuevo a la
tierra.
Para poner satélites en órbita y
enviarlos a otros planetas se
requieren cohetes muy potentes.
Lafuerza de los cohetes debe
impulsar los satélites y
proporcionarles suficiente
velocidad para que continrien
girando alrededor de la tierra y no
regresen a ella. Para enviar una
nave espacial a la luna o a otros
l
l
_t
l
,]
.l
,)
planetas de nuestro sistema solar,
lafircrza del cohete debe de ser lo
suficientemente potente y tener la
suficiente duración, para
proporcionar a la nave la
velocidad de escape necesaria y no
quedar atrapado por la fuerza de
la gravedad de la tierra. A la
velocidad necesaria para
abandonar la tierra yvencer su
gravedad se le llama velocidad de
escape. Definitivamente, si los
viajes espaciales iban a ser una
realidad, los científicos
necesitaban encontrar una
manera de fabricar cohetes más
potentes.
Fue hasta 1926 qte un fisico
Americano, Robert Hutchings
Goddard desarrollo ylanzó el
primer cohete de combustible
líquido en el mundo. Con el
tiempo este acontecimiento llevó
al desarrollo de cohetes
suficientemente potentes para
lanzar satélites y otras naves
Los fuegos aftificiales también son
cohefes.
espaciales y colocarlos en órbita
alrededor de la tierra. En 1957,
Rusia lanzó con éxito el Sputnik,
el primer satélite artificial. En
1958 los Estados Unidos
STC^{S'
lanzaron exitosamente un
satélite al espacio con el nombre
de Explorer I. Estos satélites
orbitaron la tierra y fueron una
maravilla de ciencia y
tecnología. Marcaron el inicio de
la Era Espacial.
En los años 1960s, en Estados
Unidos los científicos e
BNnncfu, MaguINas y
Movrurnnro
195
LEcclóN 19 Movrurenro
DE
uN CAnRo DE I{ATONERA
I
lzquierda: Uno de los primeros
cohetes espacrb/es diseñado por
Robeñ Goddard es preparado para
su lanzamiento
ingenieros desarrollaron y
construyeron el Saturno V el
cohete más grande y potente
jamás construido. Media casi 20
metros más que la Estatua de la
Libertad; en la plataforma de
lanzamiento su peso era 13 veces
mayor que el de la estatua. Los
motores del cohete tenían la
potencia en caballos de 4,300
automóviles. El Saturno V fue
utilizado para enviar una
tripulación de tres hombres a la
luna en 1969. Necesitaba tal
cantidad de combustible que fue
construido en etapas o
secciones. Cada etapa se
desprendía cuando su
combustible
se utilizaba. Este
proceso hacia el cohete más
ligero después de cada etapa, de
esta manera era más fácil
acelerar el cohete y su carga de
astronautas continuaba su
camino.
Ya no se construyen cohetes
como el Saturno V. Son muy
costosos y las futuras misiones
196
STC/L{S"
tripuladas requerirán cohetes
aún más potentes que el Saturno
V. Pero los científicos e
ingenieros continúan
mejorando la tecnología de los
cohetes. Están investigando
nuevos diseños que permitirán
que algrin día los humanos
viajen de nuevo a la luna y más
allá. Algún día, podrás inclusive
tomar vacaciones espaciales.
(Regístrate ya. Se requiere
reservación).
I
PREGUNTAS
1. ¿Cuál es la fuente de energía
de
un cohete?
2. ¿Qué cambios de energía se
realizan en un cohete
cuando es lanzado?
3. ¿En qué se parecen las
fuerzas de un cohete a las
del carro de ratonera? ¿En
qué son diferentes?
ENnncÍ¿, Maqurras y MovrmrrNro
LEcclÓN
19
ìVfovrvrr^-ro o¡ rrN C¡.nno
nl Rqroxur,t
De 1968 a 1972, la misión Apolo envió tripulaciones de
astronautas a explorar la luna. Los astronautas tomaron
esta foto, que muestra la tierra vista desde la luna.
i
STC^IS'
Er¡¡ncíR, MaqutN.ts v
MovIlII¡;N'to
L97
I ucclót¡ 19 Mouule¡rto
n¡ un c,rnno ne ReroNenq.
I
Guerra Medieval
en Tiempos Modernos
Un hombre joven en armadura de cuero y
cargando un escudo de madera huye del fuego de
una catapulta que le arroja proyectiles.
Temporalmente fuera de su alcance, se detiene
para descansar, observa su reloj digital y
contempla el panorama de Arizona. ¿Reloj digital?
¿Arizona? Este hombre no es un guerrero
medieval sino un miembro de un grupo que
representa esas batallas, pero en el siglo XXI. La
catapulta está construida,lo más semejante
posible, a una catapulta medieval.
Sin embargo, en lugar delanzar piedras pesadas,
las catapultas de utilería lanzan una lluvia de
pelotas de tenis unidas unas con otras. (La palabra
"catapulta") proviene de dos palabras griegas:
Kata: que quiere decir "hacia abajo" y pallein
brazo de lanzar se empuja hacia abajo para poder
cargarlo. Mientras más fuertemente se enrede la
cuerda, es mayor lafuerza de lanzamiento del
brazo-lo mismo que sucede cuando tiras de la
barra hacia atrás en la ratonera. Cuando se libera
el brazo, éste se dirige hacia delante a una barra
transversal que detiene súbitamente el
movimiento del brazo,lanzando la roca desde la
copa por los aires. Desafortunadamente, esta es
una catapulta poco eficiente, puesto que gran
parte de la energía disponible se pierde al golpear
el brazo la barra transversal. Solamente una
pequeña cantidad delafuerza que adquiere la
catapulta al enredar las cuerdas se convierte en la
energía que lanza la roca.
"lanzar").
zz
Las catapultas eran máquinas de
guerra durante los tiempos medievales.
Se utilizaban paraatacar castillos y
fortalezas. Las catapultas lanzaban
enormes piedras y otros objetos contra
las paredes de los castillos o incluso
sobre los muros de las fortalezas. El
lanzamiento constante de objetos
eventualmente ganaba las batallas. Los
guerreros medievales utilizaban al
menos tres tipos de catapultas, y la gente
que participa en las imaginarias batallas
medievales de ho¡ utilizan las tres clases
ts
=
ts
U
6
a
ó
É
o
o
de ellas.
Un tipo de catapulta es la mangonel.
Los Romanos la diseñaron en elsiglo III.
Fue la catapulta más popular de la edad
media. Tämbién es la más construida
para las representaciones de hoy. ¿Cómo
funciona una mangonel?
Fabricar una mangonel es algo muy
similar a construir una ratonera
gigantesca. Tiene un solo brazo con algo
parecido a una copa en el extremo. Dos
cuerdas atadas a su brazo pueden
enredarse alrededor de un tronco
utilizando una palanca. Mientras se
enredan las cuerdas en el tronco, el
(.
(
So/dados medievales preparando el mangonel para un lanzamiento
I
198 STC/I,IS' ENnnctu,
MaqurNas v Mol.ruraNro
tEcclóN
19
MovrMrlNro ns
u¡,¡
CAn¡o or
R¡ronen¡
I
A un segundo tipo de catapulta medieval
se le
llamó trebuchet de tracción. Con un
5
E
tronco largo montado en un marco
elevado, esta catapulta utiliza el principio
de la palanca. El tronco se coloca de tal
manera que el fulcro se encuentre cerca de
un extremo. Se engancha una honda
sosteniendo una roca al extremo del tronco
más alejado del fulcro. Las cuerdas se atan
al otro extremo del tronco, que se
encuentra en el extremo más cercano al
fulcro. Cuando un grupo de guerreros tira
hacia abajo de las cuerdas en el extremo
más cercano al fulcro, el extremo largo del
tronco se levanta con gran rapidezylanza
la roca volando hacia su objetivo.
Recientemente un equipo de cinco
personas utilizando tn ffebuchet de
trøcción reconstruido fue capaz delanzar
o
o
z
o
I
IT
õ
É
La trebuchet fue un tipo de catapulta. É,sta utitizaba contrapesos para
una esfera de plomo de 900 gramos a una
disparar sus cargas
que
estas
distancia de 170 metros. Sabemos
grupos
de
trebuchet de tracción utilizaban
30 o más hombres.
La trebuchet de contrapeso, era una catapulta
antes de que pueda ser utilizado. Cuando se libera
mucho más potente que se utilizó en la Edad
el extremo largo del tronco,la fuerza de la
Media. Al igual que la anterior utilizaba el
gravedad empuja hacia abajo al objeto pesado que
principio de la palanca. Sin embargo, en lugar de
se encuentra en el extremo corto. El extremo largo
un grupo de guerreros, es la gravedad la que
se levanta ylanzalapiedra por los aires. Este
provee lafuerza descendente que manda la roca
diseño funcionó bien; 44 catapultas de este tipo
hacia el aire. Se fija un objeto pesado al extremo
sembraron el terror por toda Europa durante la
corto del tronco. El extremo más largo es
edad media.Una trebuchet de contrøpeso moderna
empujado hacia abajo por el equipo y se carga
con un peso de 5,400 kilogramos ha sido utilizada
paralanzar un carro de 635 kilogramos de peso a
una distancia de79 metros,
así como 45 kilogramos de
hierro hasta una distancia
de 2I5 metros.
Mientras que estas
catapultas y otros artefactos
medievales similares ya no
se utilizan actualmente en
las guerras, aún son de gran
interés para muchas gente.
Las fabrican grupos de
representaciones de guerra,
historiadores y otras
personas. A través de los
años, se han lanzado toda
clase de objetos con las
catapultas-desde piedras y
lanzas hasta personas,
pianos y calabazas.n
Actualmente la gente que reconstruye catapultas medievales pañicipa en batallas ficticias.
STC/MS'
ENnncf¡, Maqurras y
Movrlrrprro
199
,="rrO*/0
La Montafia Rusa
rl,lrnoouccrótt.
En la Lección 2, construiste una bateriay
observaste pruebas de que ésta contenía energía.
Posteriormente observaste que la energía
almacenada podía transformarse en otras formas
de energía. Por ejemplo, descubriste que tenía la
energía para encender un foco. En esta lección,
construirás una montaña rusa y un carro de
montaña rusa. Harás pruebas con la montaña rusa
para verificar que funcione adecuadamente. En la
siguiente lección, aprenderás a proporcionar
energía al carro de la montaña rusa. Tämbién
investigarás cómo cambian la velocidad y la energía
del carro mientras se desliza por la pista.
La montaña rusa ensamblada.
OBJETVOS DE ESTA TECCION
Fabricar una montaña rusa
2OO STC/N,ÍS"
E¡,rBncfu, MagurNas v
Movrulnrro
Para Empezar
7,, Observa la foto de la página 200, que
muestra una montaña rusa ensamblada.
Junto con tus compañeros de clase,
fabricarás una montaña rusa parecida a ésta.
Para esta tarea, dividirán el trabajo entre
todos los compañeros y trabajarián en
conjunto. Discutan un plan para formar
grupos de estudiantes que ensamblen
diferentes partes de la montaña rusa. Cada
grupo deberá identificar la parte
correspondiente que ensamblará.
2.
Verifica que tu grupo tenga todas las piezas
de K'NEXo necesarias para la sección de
montaña rusa que le corresponda.
MATERNLES PARA LA
LECCÉN 20
Para la clase
Partes de K'NEf,
para la montaña rusa
y el carro (ver
Apéndice A:
Directorio de Partes
de K'NEX'):
conectores
grises (C1)
conectores
12
rojos (Ca)
conectores
12
verdes (C5)
30 conectores
morados (C6)
30 conectores
azules (C7)
100 conectores
dorados (CB)
22 conectores
blancos (C9)
conectores
amarillos (C10)
4
50 varillas
verdes (R1)
22 varillas blancas
(R2)
46 varillas azules
(R3)
20 Varillas amarillas
(R4)
70 varillas doradas
(R5)
42 varillas rojas (R6)
40 varillas grises
(R7)
ruedas grandes
4
(w2)
2
tramos de 4.25 m
para pista de
K'NEX@
I
STC/lv{S'
Er.rnncíA MagurNas v
Mov¡urENro 2OL
LECCIóN
20 L¡ MoM¡ña Rus¡
I
ElERCtCt0 20.1
Gonstruyendo una Montaña
Rusa
PROCEDIMIENfO
7,. Desde la Imagen 20.1 hasta 1a20.6 puedes
ver cómo ensamblar y conectar cada lado
de la montaña rusa. Cada grupo de
estudiantes ensamblará y conectará los dos
lados necesarios para cada sección. La
Imagen 20.7 muestra cómo conectar los
dos lados de la montaña rusa utilizando las
varillas doradas (R5). De la Imagen 20.8 a
la 20.10 observas cómo ensamblar y
conectar todas las secciones. Utiliza las
ilustraciones que correspondan a las
secciones que esté ensamblando tu grupo.
La pista naranja mostrada en las
ilustraciones se fija después de que se han
conectado todas las secciones. Las Imágenes
20.11 y 20. 12 muestran la montaña rusa
terminada. La imagen 20.13 muestra cómo
ensamblar el carro de la montaña rusa y su
apariencia final.
lmagen 20.1 Montaña rusa, Sección
2O2 STC/MS' E¡,¡nncíA
MequrNas v Movrlrrnxro
1
tEcclóN
20
Ln MoNr.cñ¡
Rusn
I
R4
c5
lmagen 20.2 Montaña rusa, Sección 2
STC/MS" Er¡ncíl,
Maqurxns v
MovrurnNro
2O3
I lrccló¡t zo
L¡. MoNT¡ñ¡ Rusa
I
2O4 STC/[,íS' En¡ncf¡, MagutNas v MovltuIoN,o
tEcctóN
20
Le Monrenn
Ruse
I
lmagen 20.5 Montaña rusa, Secc¡ón 5
STC/MS" Ernncfu,
Magurnas v
MovIì¡rnNro
2O5
tEccÉf{ 20 L¡
M-oN'¡uÑ¡ RûeÁ
¡magèñ 20"0 Mantaña n¡sai Seeclön 6
I
1
L
I
I
2.06 STCÅ/6]
Ervnrcf*,.MÀgur¡*¡sylvlovlrlrrrñro
t.
..-'
tEcctóN
20
Le Monmne
Ruse
I
13 cm
4w,
T
lmagen 20.7 Cómo conectar las varillas doradas a la montaña rusa
STC/NÍS"
E¡¡Bncla, MaqutNas v
MovlurnNro
2O7
I
ucclót zo
Le MoNr¡ñ¡ Rus¡
I
I
lmagen 20.8 Montaña rusa A (Secciones
2Og
STC/À4S'
1
ENnncfa, Magurxas v
y 2 conectadas)
Movrltnnro
,l
--f
LEcclóN
20
Le MoNtene
Ruse
l
lmagen 20.9 Montaña rusa B (Secciones
3
y 4 conectadas)
STC/À4S' ENrncí¡, MagurNas v Movrr.IreNto 209
,
tEcclóf{ 20 Ln MoN'r¡,ñe Rusn
I
I
lmagen 20.10 Montaña rusa A (Secciones
2LO STCIIvIS' Errncf¡,
5
y 6 conectadas)
MapurNas v Movrurn¡¡ro
t¡cclón
Montaña Rusa A
zo
l¿ MoNr¡ñ¡. Rus¡
Montaña Rusa C
Montaña Rusa B
lmagen 20.11 Montaña rusa terminada mostrando conectadas A, B y C
Montaña Rusa Terminada
lmagen 20.12 Montaña rusa terminada
I
STC
,IS'
Entncf,r, Magulnas v Movrnrn¡¡to 2LL
I l¡ccÉt
2o
Ln MoNrnñ¡ Rusr
I
Imagen 20.13 Carro de montaña
rusa: vista detallada y el carro
terminado.
2t:2 STC&[S'
ENnrcfu, MaqurNas v MorrnrnNto
l¡cclóru
zo
Le Monrene
Ruse
I
2.
Después de que cada grupo ha conectado su
sección, el grupo responsable de la pista
deberá unir un riel a cada lado de la
montaña rusa. Los rieles deben unirse suave
pero firmemente a lo largo de la armazón de
la montaña rusa. El Apéndice A te
proporciona consejos para colocar los rieles
de la pista de la montaña rusa.
3.
REFIÐ(IóN SOBRE tO QUE HICISTE
1.
de la montaña rusa.
2.
se encuentren correctamente unidas y que la
pista se encuentre fija sin problemas.
Ahora coloca el carro en la parte baja de la
pista de la montaña rusa. Describe el
movimiento del carro.
El grupo que construyó el carro de la
montaña rusa posteriormente deberá colocar
el carro en la parte superior de la pista y
verificar que el carro se deslice suavemente y
permanezca en los rieles a lo largo de toda la
montaña rusa. Si el carro no se desliza
uniformemente, verifica que todas las partes
En tu cuaderno de ciencias, describe la
participación que tuviste en la construcción
3.
Comenta con la clase las maneras de
proporcionar energía al carro de tal manera
que se deslice sobre la pista.
4.
Comenta con la clase cómo obtienen la
energía que necesitan para deslizarse por la
pista,las montañas rusas de los parques de
diversiones.
STC
dS'
BNnncíl, Magulras v
Movrur¡Nto 2Lg
,r""rOn/l
El Movimiento en una
Montaña Rusa
INTRODUCCION.
Cuando disfrutas la emoción de un paseo en una
montaña rusa, experimentas las leyes de la física, de
la energía y el movimiento en acción. En esta
lección, utilizarás la montaña rusa y el carro que
construyeron tu y tus compañeros de clase en la
Lección 20. Analizarás las transformaciones de
energía mientras el carro se desliza por la pista de la
montaña rusa. Tämbién compararás el movimiento
de este carro con los movimientos del carro de
ventilador y del carro de ratonera que construiste
en las lecciones anteriores.
o
É
z
ts
z
oBJErvos
I
I
z
DE EsrA Leccró¡¡
Observar y describir el movlmiento del carro
de montaña rusa mientras se desliza por la
pista.
5
Pronosticar el movimiento del carro cuando se
¡Las leyes de la física en acción!
suelta en diferentes puntos de la pista.
Medir la velocldad del carro de montaña rusa
en diferentes puntos de la pista.
Describir Ios cambios de energía del carro
mientras se desliza por la pista.
2L4
STC/l,fSrM ENrncfu, MaqurNas v MovIurp¡¡ro
MATERIALES PARA LA
Para Empezar
LECCóN 21
1. Si no has leído "Energía Potencial y Cinética"
en las páginas 216 y 217, hazlo en
momento.
2,
este
"Energía
siguientes
ciencias:
Basándote en lo que leíste en
Potencial y Cinética'l contesta las
preguntas en tu cuaderno de
Para la clase
1 montaña rusa
1 CarrO de montaña
r
1
fäI?ula de resorte de
0 a 10 N
metro de madera
t ¿Qu.éljsnificøqueatgotengøenergtø I iriå"|fi,i"
potencial?
adhesiva
B. Si un libro pesø 15.0 N, ¿cuâl es su
ganancia en energlø potenciøl grøvitøcionøl øl
levantarlo høsta un ønaquel ø 2.0 m del piso?
C. ¿Cómo søbes si algo tiene energla cinética?
D. ¿En ølguna ocøsión tienes energía cinética?
¿Cómo la obtienes? ¿Cómo lø pierdes?
3.
mano
tu cuaderno de ciencias para anotar tus
¡,1 llevar a cabo este ejercicio ten a la
pronósticos, observaciones y respuestas.
STC/lvISrM Exrr.cf¡, MapurNas v
MovrurrNro 2Ls
I
r-eccrórv
zr
EL MovrMreNro en unn
MoNr¡ñ¡
Rus,r
I
ENERGÍA POTENCIAL Y CINÉTICA
A través de éste módulo has estudiado la energía y los cambios
en la energía. Has observado cómo se puede almacenar la
energía en las baterías y en los resortes. También descubriste
cómo la energía puede transformarse en diferentes formas, tales
como luz, calor, movimiento y energía eléctrica.
Almacenando la Energía
Guando se realiza un trabajo en algo, cambia su energía. Por
ejemplo, cuando preparaste el resorte del carro de ratonera,
realizaste un trabajo en el resorte debido a que empleaste una
tuerza en él cuando lo enredaste alrededor del eie del carro. El
resorte adquirió energía y la almacenó para un uso posterior. Los
científicos llaman a esta energía almacenada energía potencial.
Guando soltaste el carro, el resorte liberó la energía potencial.
La fuerza del resorte realizó un trabajo en el carro de ratonera y
aumentó su velocidad. La energía almacenada en el resorte se
convirtió en energía cinética, o energía de movimiento. Una parte
de la energía del resorte se transformó en energía calorífica a
causa de la fricción. Eventualmente, la fricción detuvo el carro, y
la energía cinética del carro se transformó en energía calorífica.
Las baterías que utilizaste anteriormente en este módulo
también almacenaban energía. Las baterías almacenaban la
energía como energía potencial química que se convertía en
energía potencial eléctrica. Guando las baterías estaban
conectadas en un circuito, la energía potencial eléctrica se
convertía en otras formas de energía en los focos y los motores.
La energía también puede almacenarse en otras formas. Puedes
almacenar energía en un objeto levantándolo. Guando levantas
un objeto, realizas un trabajo en é1, ya que tus músculos emplean
una fuerza sobre un objeto a través de una distancia. Tus
músculos cambiaron la energía química de tu cuerpo en energía
del objeto levantado. ¿Pero qué clase de energía se asocia con el
objeto levantado?
Energía Potencial Gravitacional
A la energía que obtiene un objeto cuando es levantado se le
llama energía potencial gravitacional. Se le llama energía
potencial gravitacional debido a que debes realiza¡ un esfuerzo
contra la gravedad para levantar un objeto a una posición más
elevada sobre el piso (la tierra). Todos los objetos sobre el piso
tienen energía potencial gravitacional que puede ser liberada.
La cantidad de energía potencial gravitacional que tiene un
objeto depende de su peso y de la altura a la que se encuentre
sobre el piso. Por ejemplo, duele más si un libro pesado cae
desde el escritorio y golpea tu pie, que si un libro liviano cae y te
golpea desde la misma altura. Sin embargo, si dejas caer el
mismo libro de diferentes alturas, descubrirás que a mayor altura
mayor daño a tu pie.
2L6
STC^,ÍSTM ENBnof¡, Magutxas v MovruIpr.¡to
LEOCIóN21 Er,Movr¡¡re¡.¡ro er u¡¡¡.Morqr¡ñ¡Rus¡
I
Para calcular la energía potencial gravitacional de un objeto,
multiplica su peso por la altura a la que se encuentra sobre el
piso, tal como se muestra en la siguiente ecuación:
Energía potencial grav¡tac¡onal = Peso x Altura
El peso se mide en newtons y la altura se mide en metros; por
lo tanto la unidad de medida de la energía potencial es el newtonmetro. Los newton-metros también se les llama joules. De tal
manera que la unidad de energía es igual a la unidad de trabajo.
Recuerda: La energía es la capacidad para realizar un trabaio.
Energía Ginética
El movimiento de los obietos también tiene otra clase de energía.
Se le llama energía de movimiento o energía cinética. Gada vez
que un objeto se mueve, tiene energía cinética. La energía
cinética de un objeto depende de su velocidad y de su masa. A
mayor velocidad de un objeto, mayor energía cinética. A mayor
masa de un objeto mayor energía cinética.
La energía cinética también se mide en newton-metros o joules.
De hecho, todas las formas de energía pueden medirse utilizando
estas unidades.
En esta lección estudiarás cómo cambian la energía potencial
gravitacionaly la energía cinética de un carro que se desliza en
una montaña rusa. Aprenderás cómo suministrar energía
potencial gravitacional a un carro, y luego observarás cómo esta
energía se convierte de una forma a otra mientras el carro viaja
por la pista.
STC/lvfSrM ENERcíA Maguwas v
Movrurnxro
2L7
reccrOn ze
Er. Morrurprqro o¡r u¡,r¡ MoNreñ.c. Ruse
I
BERC¡CIO
2t.l
5.
Pronostica cuiíl será su movimiento si lo
colocas en la parte superior de la cuesta
menos elevada dirigiéndolo hacia la cuesta
más elevada.
6.
Compara tu pronóstico al observar el
movimiento del carro. Contesta esta
pregunta en tu cuaderno de ciencias: En
Observando el Movimiento
de un Carro de Montaña
Rusa
PROCEDIMIENTO
base a lo que has aprendido acerca de la
energía, ¿Cómo explicas el movimiento del
carro cuando lo sueltas desde la pendiente
inferior? Enseguida comenta tus ideas con
la clase.
7,. Comenta las siguientes
preguntas con tu
grupo. Posteriormente comparte tus
respuestas con la clase.
A.
¿Qué clase de energía obtendrá el carro si
lo elevøs ø lø pørte mós elevøda de lø
montaña rusa?
B. ¿Cómo obtiene
2.
estø energla?
Antes de colocar el carro en la pista, realiza
los siguientes pronósticos acerca de la
velocidad que obtendrá si lo sueltas desde la
parte más elevada de la pista:
A.
¿En qué pørte de la pistø será mayor su
velocidød? ¿En quë parte seró menor? ¿Por
t.
Medirás la velocidad del carro de montaña
rusa en diferentes puntos de la pista. Antes
B.
¿En que punto tendrá el cørro su mayor
energíø cinética?
A.
C. ¿Cómo crees que obtuvo el cørro su
energíø cinéticø?
B. ¿Actúøn algunas otrøs fuerzøs mientras
deslizø por lø pistø? Si es øsí, ¿cuáles son?
¿Qué fuerz&
"tira del" carro mientras
se
desliza por lø pista?
se
¿Cómo afectøn el moyimiento?
¿Es
Coloca el carro en el punto más elevado de
la pista de la montaña rusa. Déjalo rodar.
Compara tus observaciones de su
movimiento contra tus pronósticos.
Coméntalo con tu grupo.
2LA
PROCEDIMIENÍO
de realizar las mediciones de velocidad,
considera estas preguntas:
posible qué el carro tenga ømbas
clases de energíø en ølgún lugør de la pista?
4.
Garro de Montaña Rusa
qué crees esto?
D.
3.
EIERC| CtO 21,2
En base a tus observaciones y a lo que
aprendiste acerca de la energía, comenta
con la clase por qué el carro se desliza de
esa manera en la pista.
STC/À4STM ENnncfu, Magurwas v MovrùrrnMo
2.
Utiliza una báscula de resorte para pesar el
carro de montaña rusa.
3.
¿Cuánto trabajo debes realizar paralevantar
el carro desde la superficie de la mesa hasta
lecclótt
zt
Er, Movrlr,rren'ro ¡N ur,¡.l MoNTÁñ.{
Rusl
I
4.
Iunto con tu grupo, desarrolla un plan para
medir la velocidad del carro por lo menos
en tres puntos diferentes de la pista de la
montaña rusa. Determina cómo cambia la
velocidad del carro mientras se desliza por
PENSANDO EN tO QUE HICISTE
t.
A.
¿Qué has aprendido sobre el
movimiento del carro de la montaña rusa
mientras se desliza por la pista?
la pista.
t'.
Lleva a cabo tu plan. Verifica que se
comenten las siguientes preguntas:
A.
Responde a las siguientes preguntas en tu
B.
¿Qué cambios de energía ocurren
se desplaza por la pista?
mientras el carro
¿Cómo seleccionó tu gruPo los puntos a
medir? ¿Quë métodos utilizaron tus
coftlpøñeros de cløse?
C.
¿Qué cambios podrías realizar en la
montaña rusa para que el carro adquiera
mayor rapidez?
B. ¿Cómo cornparøs
los vølores de velocidød
que obtuttiste con los de otros grupos?
D.
¿Cómo comparas el movimiento del
carro de la montaña rusa con el del carro de
ventilador y el de ratonera? ¿Cuáles son sus
semejanzas? ¿Cuáles son sus diferencias?
2.
Comenta tus respuestas con la clase:
STC/lvISrM Ewnncfu, MaguIxas v MovtutnxT
o
2Lg
[EcclóN 21
Er,
Movrure¡{ro n¡ uNe MoNßñ¡ RusÁ
c u rvas
,, f'sp¡rôø9
Glaot'
Chu-cu, chu-cu, chu-cu. El tren ay?rnza
lentamente al subir la primera pendiente de la
montaña rusa. Le das un ultimo apretón a la barra
de seguridad. En ese momento, tomas la primera
curva, aumenta la velocidad y ¡Aaaaaaggghh!
Probablemente no estés pensando acerca de los
fundamentos de la flsica mientras recorres una
montaña rusa. Pero estos fundamentos,
especialmente las leyes que tratan sobre la energla
y el movimiento, son las que te mantienen en tu
asiento, y hacen que tu paseo sea
seguro-y
divertido alavez.
es una maquina
simple. Una cadena, que está sujeta a un motor,
En realidad una montaña rusa
tira de un tren de carros llenos de gente hasta la
cima de una pendiente empinada. Cuando liberas
los carros, ¡la emoción comienza!
En la parte superior de la pendiente, el tren
de la montaña rusa y sus pasajeros tienen una
gran cantidad de energía almacenada o
potencial. El trabajo que realizó el motor para
arrastrar su carga hasta la cima en contra de la
fierzade la gravedad, almaceno energía en el
tren y sus pasajeros y los llevó hasta la cima.
Mientras más alta sea la pendiente y más
trabajo realice el motor, habrá más energla
gravitacional potencial almacenada en el tren y
sus pasajeros.
Cuando el tren y sus pasajeros llegan a la
cima y empi ezan abajar rápidamente, su
energía potencial gravitacional comienza a
convertirse en energla cinética. La forma de la
pista y la altura de las pendientes controlan los
cambios de dirección y la velocidad del tren.
z
2
E
ü
!
Cada montaña rusa utìliza difercntes combinaciones de gftos, curuaq pendientes y caldas para convertir
energla potencial en energla cinética.
22o STC,lSil
Er.rnncf,tMaqurNesvMovlur¡xto
LECCIóN21 Er,Morr¡r¡rs¡{roeNuN¡MoNrrñ¡Rus¡
I
A medida que el tren y sus pasajeros
continúan descendiendo, más y más energía
potencial gravitacional se convierte en energía
cinética. Esto significa que el tren y sus
pasajeros van aumentando su velocidad. A
medida que suben una pendiente, el tren y sus
pasajeros recuperan algo de su energía
gravitacional potencial y pierden energía
cinética, lo que reducen su velocidad. Las
curvas cerradas, que proveen cambios
repentinos de dirección, aumentan la
adrenalina.
Dando la vuelta en un espiral de una montaña rusa. Mientras
más cenada sea la vuelta, más srenfes que te empujan contra el
asiento. ¿Por qué?
Las primeras montañas rusas fueron hechas
de madera. No eran tan eficientes para
convertir energía potencial en energía cinética
como lo son las de hoy en día. Las montañas
rusas hechas de acero funcionan mejor gracias
a que tienen menos pérdida de energía por
calor y más energía para gastar en emociones.
Se les han hecho algunas modificaciones a
los diseños de las montañas rusas. Lamayoria
de las montañas rusas de acero de hoy en día
incluyen por lo menos una sección de la pista
en espiral que por unos momentos ponen tu
mundo de cabeza. La pista en espiral ejerce
una fuerza en el tren de carros eñ ti y en los
otros pasajeros, que los impulsa a dar toda la
vuelta. Muchas montañas rusas tienen varias
espirales y vueltas en tirabuzón que
multiplican la diversión.
Finalmente el paseo se termina. Ya estuviste
arriba, abajo y por todos lados-¡una
experiencia en realidad energizante! n
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La energÍa y las vueltas
repentinas te proporcionan
muchas emociones cuando te
subes a una montaña rusa.
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STC/lvISrM ENnncfu, Magurras v
Movrurpxro 22L
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Er MouureNrc
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uNA M'NTAñA RusA
I
rsAAc NEWToN SE VA A ESQUTAR
222
STC/trfSrM ENnncÍ¡, MagurNas v MovrrlrnNro
tEcclóN
21
ur,t Mo¡ltlñn
Er, Mon¡øreNro eN
Rus¡.
I
No sabemos si alguna vez Sir
Isaac Newton intentó esquiar. Es
posible, porque los esquís fueron
inventados antes de su
nacimiento en 1642. Los esquís
han sido utilizados por más de
2000 años-mucho tiempo antes
de que Newton pensara en la
gravedad o escribiera sus leyes
del movimiento.
Aunque Newton nunca haya
hecho una relación entre esquiar
y sus tres leyes del movimiento,
tu puedes hacerlo. De hecho, el
conocer las leyes del movimiento
de Newton te puede ser útil si
algrln día vas a esquiar. El
conocer acerca de la gravedad
también ayuda.
La Primera Ley
Aquí tienes la Primera Ley del
Movimiento de Newton: Un
objeto en reposo permanecerá en
reposo, y un objeto en
movimiento permanecerá en
movimiento con la misma
velocidad y dirección, a menos
que actúe sobre el una fuerza
externa.
Esto significa que se necesita
una fuerza para que empieces a
moverte y otra fuerza para que
te detengas. Tämbién necesitas
aplicar wa fuerzasi quieres
cambiar la dirección en la que te
mueves. Si ninguna fuerza
a campo traviesa), tienes que
ejercer una fuerza para
mantenerte en movimiento. Esto
lo realizas apoyándote en tus
bastones. Continúas en
movimiento porque no existe
mucha fricción (una fuerza
externa) que trabaje en contrâ
tuya y haga que te detengas.
(Para hacer aun menor la
fricción, puedes utilizar cera en
tus esquís). Para cambiar de
dirección, tienes que hacer fuerza
con tus bastones y tus piernas
para girar tus esquís.
Al empujarte con una fierza
pequeña, tu puedes empezar a
moverte pero te tomara más
tiempo alcanzar la misma
velocidad que si te hubieras
empujado fuerte. Sin importar
cómo decidas empezar a
moverte, lo que estas haciendo es
poner atrabajar algo de energía
química potencial que obtienes
de tu comida y la conviertes en
energía cinética.
La Segunda Ley
¿Que tanta faerzatienes que
hacer para seguir adelante?
Esto depende de tu masa
corporal-esto
es, la
cantidad
de materia que tengas en tu
cuerpo. Mientras más hayas
comido, más fuerza tendrás
que hacer para moverte rápido.
Esta el la manera en que el
esquiador ttiliza la Segunda Ley
de Movimiento de Newton: La
aceleración ( el porcentaje de
aumentar la velocidad o
disminuirla) de un objeto
depende de la masa de ese
objeto y de la fuerza que
actúe sobre el.
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actúa sobre ti, simplemente te
seguirías moviendo a la
misma velocidad y en la
misma dirección.
¿Cómo aplicamos esto al
esquiar? Si estás esquiando
por un terreno plano (esquí
-**¡¡*¿9..e
STC/MSTM BNBncla, MaputNas
r MolruroNro 223
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r.eccróu
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El Moul.rrexro
sN uN,r MoNr,cñ,{ Rus,A
I
Nt1
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tu cuerpo y el aire mientras
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te deslizas.
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Mientras menos sea la
fricción, más rápido
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acelerarás. Si estas
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El porcentaje
al que
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aumentes de
velocidad depende de una
La Tercera Ley
Una vez que estas en
movimiento, te puedes deslizar
por un largo tiempo, a no ser que
tropieces con otro esquiador...
o un árbol! Si chocas con otro
serie de cosas, incluyendo el
ángulo de la pendiente, que tan
resbalosos estén tus esquís y otra
fuerza-la fricción creada entre
usando un traje de
esquí ajustado al
cuerpo, irás aúrr más
;f:*r:i;liï#,r
lagravedadesta
trabajandopara
;iït,i:åHiiåËå,, ."
energíacinética.
¿Qué pasa cuando esquías
cuesta arriba? La gravedad
trabaja en tu contra en el
movimiento hacia arriba y tu
velocidad disminuye. Si la
pendiente es mas alta que en la
que empezaste, no llegaras hasta
la cima. Sin embargo, si la
segunda pendiente es mas baja
que en la que empezaste, tienes
suficiente energía para subir
hasta la cima y empezar abajar
de nuevo.
¡
esquiador en una pendiente,
primero rebotaran antes de
detenerse. Newton tenía una ley
para esto también. Su Tercera Ley
del Movimiento: Para cada
acción, existe una reacción
equivalente y contraria.
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f
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=.
d,4
¿Qué Más está
Sucediendo?
A medida que te deslizas por esas
pendientes, otras fuerzas, además
de las que tu ejerces, te van
ayudando. Una de ellas-
adivinaste-es la gravedad. La
gravedad funciona a tu favor
cuando se trata de esquiar cuesta
abajo. En el esquí cuesta abajo
tienes toda la masa de la tierra
trabajando a tu favor.
224
STCllvfSrM E¡nnoí¡, MaqurNas y MovrurnNro
El uso inteligente de las fuerzas opuesfas te permite llegar a un lugar
seguro
LEcctóN
21
Er Movn¡rsNro
EN uNÁ
MoNrÁ.ñA
RusA
I
Los esquiadores disfrutan cuando van
cuesta abajo pues la gravedad
transforma su energía potencial en
energÍa cinética
Un método más experimentado
de reducir tu velocidad es
girando tus esquís de tal forma
que se claven en la nieve.
¿Le hubiera ayudado a Sir Isaac
ser un mejor esquiador haber
entendido las leyes del
movimiento, de la gravedad y de
la fricción? Es dificil decirlo.
Esquiar es un deporte que
requiere un conjunto de destreza
y habilidad atlética. Pero
sabiendo lo que ocurre cuando te
deslizas definitivamente es una
gran ventaja. Sir Isaac Newton
probablemente no tenía las
habilidades de un competidor
olímpico, pero se las hubiera
arreglado mejor para tener un
buen balance aunque le volara el
viento la peluca.tt
PREGUNTAS
¿En qué se parece el esquiar a
una montaña rusa?
Cuando estás esquiando, ¿por
qué puede ser tan dificil
detenerse? Unarazín es que no
existe mucha fricción entre las
pistas congeladas y tus esquís
bien encerados. Puesto que no
derriba. La fricción entre tu
cuerpo y la nieve te detienen. Tu
energía cinética se convierte
en calor-¡de hecho en tal
hay mucha fricción,
derrite algo
forma, que mientras
caes,
simplemente sigues en
movimiento. Si quieres
tu cuerpo
de nieve!
ta,l
detenerte, debes aplicar una
fuerza contra tu movimiento.
Eso quiere decir que, por
lo
menos como les ocurre a los que
esquían por primera vez, vas a
dar contra el suelo cuando tratas
de detenerte.
En ese momento,la fricción te
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STC/MSrM Er¡ncfu, Maqurras v
Movrmr¡¡ro 225
LEccßz2
LaActividad Ej.
rnrRooucc¡ón.
Durante las rlltimas semanas, has estado ya sea
investigando cómo funciona un aparato o
construyendo uno por tu cuenta. Ahora
compartirás con tus compañeros lo que has
aprendido, así como conocerás lo que ellos han
aprendido. En esta lección, mostrarás tu cartulina o
tu programa de computadora. Tämbién harás una
presentación verbal a la clase. Compartir los
conocimientos es una parte fundamental en el
proceso científico.
Una presentación verbal es una parte importante de
tu Actividad Eje.
oBJETrvos DE EsrA
ucc¡ón
Mostrar tu cartullna o programa de
computadora donde muestres lo que has
aprendldo acerca del aparato que escoglste
para lnvestlgar en la Actividad EJe.
Demostrar cómo funclona tu aparato.
Presentar verbalmente tu aparato.
226
STC/lvlSrM ENnncl¡, MaquINas v Movlr',ttenro
MATERIALES PARA LA
LECC¡óN 22
BERC|CIO 22.1
Las Presentaciones a la Clase
Para
1. tu maestro te darâlas indicaciones
hacer tu presentación por medio de
ti
1 Copia de la Hoja del
PROCEDIMIENTO
para
Alumno 22.1: Autoevaluación.
tu
cartulina o programa de computadora.
Recuerda que puedes utilizar esta exposición
como parte de tu presentación verbal.
2.
fr¿,maestro organizarâel orden de las
presentaciones de tu clase. Verifica que
tengas a la mano todo lo que necesites para
tu presentación. Repasael Ejercicio 17.lb,
que describe las indicaciones para la
presentación verbal, de esta manera sabrás
cómo valorará tu maestro tu presentación.
3.
Pon atención a las presentaciones de tus
compañeros de clase. Mientras las escuchas,
piensa en lo que tienen en común con la
tuya. Timbién piensa en lo que tienen
diferente a la tuya.
4.
Completa la Hoja del Alumno 22.I: Auto'
evaluación.
STC^,íSTM BNnncíl, Maqurnas v
Moururu.¡ro 227
reccrOn
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Le Amwroeo E¡e
I
II\I\TEI\TOS FT]ERA
DE LO COMTII{
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Alexander Graham Bell
patentó su diseño del
primer teléfono en 1876.
El nuevo aparato se puso
de moda inmediatamente.
Al inicio del siglo XX,la
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Oficina de Patentes y
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Marcas Registradas de U.S.
había otorgado más de
100 patentes de teléfonos.
En 1946, empezó el
primer servicio telefonico
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inventos patentados, tales
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en los hogares y oficinas
en todo el mundo, otros
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FIG. 2
nunca adquieren tal
popularidad. Aquí
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dos inventos patentados.
Obsérvalos con atención.
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¿Para qué crees que están
diseñados estos inventos?
Cuando hayas hecho tus
conjeturas, da vuelta a la
pâgina y lee las
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lnvento B
STC^,ISrM EN¡ncí¡, Megulrvas v MovItvII¡Nro 229
reccrOn
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Ln Acrrvrono E¡e
I
El invento A, que observas en la foto de la
pálç.ina228, es un par de pantalones para trineo.
Están diseñados para permitir que una persona
cargue sus trineos en la espalda cuesta arriba. Los
pantalones están atados por una serie de cintas. La
solapa que se muestra en la parte inferior del
dibujo puede doblarse para caminar. Cuando
esa
solapa se desdobla forma parte del trineo.
El invento B es un aparato para tender la cama.
Este retira automáticamente un cubrecama y lo
reemplaza con unas sábanas y una almohadapara
que pueda utilizarse. En la mañana, el aparato
retira las sábanas y la almohada y coloca de nuevo
el cubrecama. ¿Te gustaría tener uno de estos la
próxima vez que tus padres te pidan que hagas el
aseo de tu cuarto?
I
23O
STC/I4STM E¡¡nncf¡, Maqurwas v MovrurnNro
PREGUNÍAS
1. En algunas ocasiones saber escoger un buen
nombre puede ser la clave de un invento
exitoso. ¿Cómo nombrarías
antes descritos?
2. ¿Te sorprende que ninguno
inventos haya tenido éxito?
3. ¿Cuáles son las razones que
éxito de un invento?
a los inventos
de los anteriores
¿Por qué razón?
contribuyen al
LECCION
22
Le Acrvroen E¡e
FABRICANDO UN MEJOR
PORTA.BICICLETAS
EI tlombre Detrás de la Patente
Número 3,847,317
El científico Bob Burrus cuenta en su haber con
tres patentes, y tiene en puerta dos solicitudes de
patente adicionales. Cuando platicas con Bob
àcercade sus inventos, te adentras en la mente y el
trabajo de los científicos, así como el una mejor
manera de entender cómo funciona el proceso
para solicitar una licencia de patente en los
Estados Unidos.
Bob posee un título de ingeniería eléctrica y ha
trabajado en ese campo desde su graduación en la
universidad. Sin embargo, en la opinión de Bob, el
experimentar con las ideas no es algo para lo que
se necesite un título universitario. "Mucho de lo
que tiene que ver con la
ciencia es solo 'darle vueltas y
vuelas a las cosas', dice Bob".
En su caso, el ser un "pilluelo"
empezó a la edad de cuatro
años.
Cuando Bob estaba aun en la
\\
primaria, una maestra de
secundaria le despertó el
interés por las ciencias.
Comenta, "Asistía a su clase
todas las tardes después de
asistir a la escuela". La maestra
era una persona de cultura
general amplia, y Bob la
bombardeaba con preguntas
acerca del clima, el espacio y la
geología.
Cuando cumplió 16 años,las
ferias de ciencias de la escuela
eran una de sus actividades
favoritas. Empezando desde
cero construyó un motor a
reacción que ganó un premio. Incluso aprendió
a soldar en ese tiempo.
El haber dedicado mucho tiempo a ese proyecto
en la preparatoria le fue muy rltil a través de su
vida. Si te interesan las ciencias, dice Bob, tienes
que aprender trabajando, "lo rlnico que obtienes
de los libros es la información. El conocimiento
real lo adquieres a través del trabajo".
El intentar algo es una cosa. Pero cuando se trata
de inventos o nuevos diseños, ¿cómo hacer
realidad algo? La experiencia de Bob con una de
sus patentes ayuda a resolver esta pregunta.
por si mismo
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El inventor Bob Burrus
STC/I{STM E¡¡nncla, Magulwas r
Movrllnrro
231
LEccfóN
22
L,e.
Acrrvrnen E¡o
diseñara un montaje para
carro que pudiera sostener
cuatro bicicletas. "De acuerdo,
dijo Bob". Mañana tendrás un
diseño en tus manos.
Hizo un diseño. A su jefe le
gustó. La nueva tarea de Bob
fue desarrollar ese diseño de
porta-bicicletas en el lapso de
un mes. El costo del prototipo
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3,847,317
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debería ser menor de $ 200.
Cuando el modelo del
prototipo estuvo terminado,
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el siguiente paso fue diseñar
un modelo para fabricarlo. En
esta ocasión, el objetivo de
Bob fue llevar a cabo ese
diseño con pocas piezas y que
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pudiera ensamblar
frcilmente.
Bob continuó trabajando en
su modelo de producción.
se
Fig.2
Supo que el precio y la
facilidad de montaje eran
correctos. Pero tenía la
preocupación acerca de una
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cosa importante: ¿Cuántas
personas estarían interesadas
en comprar un porta-
bicicletas para cuatro
bicicletas? ¿Tendría mercado
el porta-bicicletas ?
Solamente el tiempo podría
decirlo.
Durante
ese
tiempo Bob y
su jefe, Samuel Raff,
-. :-.-.'- ::
.-
Para obtener una patente, debes proporcionar el dibujo o el diagrama del
invento. Esfe es el diagrama del poña-bicicletas que inventó Bob Bunus.
En los años 1970s, Bob trabajó para una
empresa de consultoría de ingeniería. Un día su
jefe le propuso un reto. Le pidió a Bob que
232
STC/I,ISrM Ennncíl, MagurNas v Movrurnuro
.
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'
solicitaron la patente. Se les
otorgó el 12 de Noviembre de
I974. El número de la patente
fue e13,847,317.
Se produjeron mil portabicicletas. El pronóstico de
Bob acerca de la demanda del
nuevo producto fue correcto.
Se vendieron solo 200. Sin embargo fue una
historia exitosa para Bob. "Es emocionante el ver
que estos porta-bicicletas son utilizados", cuenta
Bob, "Es grandioso saber que mi idea fue
la gente".
rltil para
tEoclóN
z¿
[,¡ Acrrvroeo EJe
I
Obteniendo una patente: "Qué
implica"
"¿Que implica adquirir una patente?" No es muy
costoso pero si requiere algo de trabajo.
Actualmente, los inventores empiezan
solicitando una patente provisional. Tiene una
vigencia de un año le garantizaal propietario una
cobertura en la mayorla de los países. A un
individuo le cuesta $ 75 (Las compañías pagan
mrás). La patente provisional, otorgada por la
Oficina de Patentes y Marcas Registradas del
Gobierno de los Estados Unidos, protege la idea
del solicitante contra el uso de otra persona. El
solicitante debe incluir notas y un bosquejo del
diseño. Los inventores no pueden hablar o escribir
acerca de un nuevo producto mientras están en
posesión de una patente provisional. Cuando se
les otorga una patente provisional, pueden utilizar
las palabras "Patente Pendiente" cuando tratan de
vender su idea.
El solicitar una patente definitiva es un poco
más complicado. El inventor debe seguir un
formulario escrito específico y proporcionar un
dibujo que concuerde con las especificaciones
detalladas. Una parte clave de la solicitud es la
sección de "derechos", en la cual el inventor define
el invento. El costo por llenar una solicitud final
de patente es de $ 475 paralos inventores
privados.
Una patente le da al inventor el derecho de
evitar que alguna otra persona haga uso de su idea
para producir o vender el invento en los Estados
Unidos durante 20 años.
A propósito, si tienes una idea brillante y quieres
patentarl4 no hay necesidad de esperar. No
necesitas ser un adulto para hacer una solicitud de
patente. El poseedor de una patente más joven es
una niña de cuatro años de edad de Tèxas. ¡Su
patente es acerca de un aparato que haga más fácil
tirar de una perilla!
I
PREGUNÍAS
1. ¿Qué necesidad humana satisface el invento
de Bob Burrus?
2. ¿Cuáles fueron las limitaciones de diseño de
su invento?
3. ¿Puedes imaginar algo que
sea
un buen
invento? ¿Qué tendrías que hacer para
obtener una patente de él?
El poña-bicicletas completo. Puedes
transportar hasta cuatro bicicletas con
este poña-bicicletas-muy (ttil para
las familias donde todos pedalean.
STC/I{Sru ENrncfe, MagurNls v MovrMrENTo 233
Apéndice A
Directorio de Partes de K'NEX@
VARILLAS
RUEDAS
w2
W1
Rueda Grande
Rueda Pequeña
R1
Verde
R2
Blanca
R3
Azul
R4
Amarilla
R5
Dorada
R6
Roja
ffiffi'
LLANTAS
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STC/À,ÍSrM Bxnncf.l, MapurNas v MovrlrrnNT
o 235
aoa"o,., n
I
Consejos para Ensamblar las Partes de
K'NÐf
La varilla se introduce
en el hoyo del centro de
la rueda
la
varilla
sobre
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|
t
| rueda y el eje,
.r.¡¡¡:.C-¡EEEI
.\1,e,!rhÆ
236
STC/MSrM EN¡r.cfu, MagurNas v MolrurBNro
#%
q-Þ
Glosarro
ventaja mecánica real:
La relación de fuerza
de esfuerzo afuerza de carga en una máquina
simple; indica la cantidad de esfuerzo de carga que
multiplica una máquina.
control exper¡mental: Unavariable
o canti-
dad que no cambia durante un procedimiento
experimental, mientras cambian otras cantidades.
diseño experimental: El proceso de planeación de un experimento o procedimiento para
investigar una pregunta científica.
batería: Un aparato, generalmente un depósito
que contiene dos electrodos de metal colocados en
un electrolito, que transforma la energía química
en energía eléctrica. Ver celda mojada; celda
fuerza: Un tirón o un empujón.
fricción: Lafiierza que se opone
al movi-miento
seca; batería recargable.
de un objeto. Los ejemplos incluyen la fricción al
deslizarse y la del aire. Una se opone al
variable dependiente:
movimiento de los objetos
La variable de un
determina por el
cuyo
valor
se
experimento
experimento . Ver también variable
independiente.
celda seca: Una batería
de celdas formada por
dos electrodos colocados en un electrolito, siendo
este una pasta.Vertømbién
celda mojada.
a una superficie, la
otra
al aire.
fulcro:
El pivote o punto fijo sobre el que gira
una palanca.
gravedad: Lafuerza
de atracción entre toda la
materia. Gracias a la gravedad, la tierra atrae otros
objetos y los empuja hacia su centro.
eficiencia:
En una máquina la relación de
trabajo de entrada a trabajo de salida. El valor de
la relación nos indica qué tan bien funciona una
máquina.
brazo de esfuerzo:
La distancia desde el punto
pivote (fulcro) hasta el punto donde
se aplica la
fircrza de esfuerzo sobre el brazo de una palanca.
distancia de esfuerzo: La distancia sobre la
que actúa lafuerza de esfuerzo en una máquina
simple.
iue¡za elástica: La faerza empleada por los
materiales elásticos tales como las bandas de hule
y los resortes.
motor eléctrico: Un aparato que transforma la
energía eléctrica en energía mecánica.
electrodo: Una tira o varilla (generalmente de
metal) colocada en el electrolito de una batería.
Un electrodo forma la terminal de una batería.
electrolito: un líquido o pasta, frecuentemen-te
un ácido, en el que se colocan los electrodos de
una batería.
energía térmica: Es la energía que determina la
temperatura de un objeto. Los cambios en la
temperatura o fase de un objeto indican una
perdida o ganancia de energía térmica.
caballo de fuerza: Es una unidad de potencia
según el sistema Ingles que equivale
aproximadamente a 750 watts.
ventaja mecán¡ca ideal:
es la proporción de
distancia de esfuerzo para cargar distancia a una
máquina simple . Se calcula dividiendo la distancia
de esfuerzo entre la distancia acomulada.
plano inclinado: Es una rampa o tabla
posicionado con un borde más alto que el otro. Se
usa para subir o bajar objetos por medio de mover
la carga sobre su superficie.
rg ía : La cap acidad p ar a r ealizar un trab aj o.
La energía existe en muchas formas, tales como
ene
química, mecánica, eléctrica, térmica, nuclear,
cinética y luminosa.
STC/MSrM Ernncí¡, MaquINas v
Movrllnxro
237
c"o,o*,o
I
var¡able independiente:
Es la variable
dentro
de un experimento que es modificada por el
masa:
Es la medida de la cantidad de materia en
trabajo aportado:
un cuerpo. La masa de un cuerpo determina que
tanto se acelerara cuando fuerzas fuera de balance
actúen sobre el y que tanto pesa en la superficie de
la tierra. En el sistema métrico, la masa se mide en
kilogramos o gramos.
obtenido.
energía potenc¡al:
investigador.
Es el trabajo realizado por la
fuerza de esfuerzo en una máquina simple o
motor. El trabajo aportado se calcula
multiplicando la fuerza de esfuerzo por la
distancia de esfuerzo. Ver tømbién trabajo
joule (J): Unidad
Es al energía almacenada
que puede ser liberada, incluye energía química,
de trabajo y energía en el
sistema métrico.
kilogramo (kg): Unidad
de masa en el sistema
métrico.
energía cinética: Es la energía relacionada con
el movimiento de los cuerpos. La energía cinética
se calcula multiplicando una mitad de la masa de
un objeto por el cuadrado de su velocidad.
eléctrica, gravitacional y nuclear.
potenc¡a: Es el porcentaje de realizar un trabajo
o de cambiar energía. Potencia es calculada al
dividir el trabajo realizado entre el tiempo
requerido para realizarlo.
polea: Es una rueda o cilindro con una cuerda
alrededor de su borde exterior. Es usada para hacer
el trabajo de levantar cargas.
batería recargable:
Es una batería que puede
ser colocada en un cargador de baterías para que
puedan almacenar energía para usar
palanca: Es una barra u objeto similar que gira
alrededor de un punto de apoyo y puede ser usada
posteriormente. Las baterías recargables pueden
transformar energía eléctrica en energía química.
para hacer un trabajo.
Ver tømbién
brazo de carga: Es la distancia de un punto de
apoyo (fulcrum) al punto en donde la carga es
alada a el brazo de una palanca.
distancia de carga: Es la distancia que una
carga se mueve cuando es aplicada sobre ella una
fierza de carga.
fuerza de carga:
Es la fuerza que ejerce
una
máquina para levantar una carga. Cuando se
levanta un objeto,lafuerza de carga es igual al
peso del objeto.
batería.
escala en resorte??: Es un resorte calibrado
utilizado para medir fuerzas.
velocidad: Es una medida de que tan rápido se
mueve un objeto. El promedio de velocidad de un
objeto sobre la distancia, es la distancia que este se
mueve dividida entre el tiempo que le toma
recorrerla.
diseño tecnológicol Es el proceso de diseñar
soluciones y crear dispositivos para satisfacer las
máquina: Es un aparato que puede hacer un
trabajo, y gracias a su ventaja mecánica, puede
reducir la cantidad de fierza de esfuerzo que se
necesita para hacer el trabajo. Ver venta¡a
necesidades del ser humano.
watt (W): Es la unidad de potencia en el sistema
métrico. Un watt es igual a 1 joule por segundo.
peso: Es la medida de la fuerza de gravedad sobre
un objeto. El peso puede ser medido en newtons o
mecán¡ca real, ventaia mecánica ideal.
libras.
238
STC/À{SÎM ENnncÍ¿, Maqurwas v MovrÀrre¡,rro
GLo,ñ,rnlo
.
'
celda mo¡'adai
E¡, una baterla de eoldas hecha dc
dos electrodos colocados en un electrolito. Ver'
tambien celda seca.
trabajo: Es el produclo de unafuetøatr'l,a
di.stancia dislaneia a Ûavês de la eual e$la ac rla.
Vi*tøntbi&ntrabajo aportado; trabaio
obtenido.
I
I
l
i
(
I
I
(
I
I
I
(
(
I
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(:(
STC/IdSÎM E¡EBncf¡, Magurnas v Mcnnurc¡r'o 239
I
(
(
I
(
(
I
(
(
(
(
(
(
(
L
(
Índice
A
104-105
c
Acrobacia aérea,
con un montaje de
palanca, 123-124
para mediciones
del resorte del
carro de ratonera,
caballo defaerza,84,
54-58
Administración Nacional Aeronáutica
y del Espacio
(NASA),11
alpinista de apoyo,
59-61
alpinistas en hielo,
t37-l3B
Ampère, André, 69,
79
aplicación tecnológica, de la ciencia
experimental,
9-11,150
área de superficie,
y fricción,52-53
para mediciones
de potencia, 86
para mediciones
un sistema de
poleas,114
para mediciones
detrabajo,T6-78
baterías
capacidad de,25
de ventilador)
ratonera (Ver carro
de ratonera)
montaña rlur,a(Ver
carro de montaña
87-88
Calder, Alexander,
128
Canal Ttinel Inglés,
ls4-157
192
de
rro
cañas de pescar,
t26-t27
cargadores de baterí-
as,22-25
carretillas Chinas,
r35-136
carretillas, 126-127,
r35-136
carro de montaña ru-
de carro, 18-19
sa ensamblado,
cargándolas,
2t-23. 28-29
2I2 vista detallada
de,2l2
carro de ratonera
rusa)
catapultas, 198-199
Celda de Edison, 30
celda seca alcalina,24
celdas de baterías, 18
conectando, 18-19
Chunnel (Canal Tu-
nel) 154-157
ciencia
objetivos de,l52
tecnología contra,
150
ciencia de cohetes,
t94-197
ciencia experimental,
yvelocidad terminal,58
Arquímedes, 125
de arcilla, 17
de cobre-zinc,69
de celda-seca,
ensamblado,
1gg, 191
combustibles
arte, 128
Asistente de Satélite
lB-19,24
historia de,16-17
de litio-ion,25
de mercurio,25
de níquel-cadmio,
vista detallada de,
alternativos,3l
automóviles ,96-97
combustibles alterna-
25
de níquel-hierro,
observando, 193
Personal, T0
astronomía, 10-11,
46-47
B
bandas de hule,
38-39,52-53
barco de Yapor de río,
144
básculas de resorte
para mediciones
de fuerza elástica,
38-39
para mediciones
de fricción,50-53
para mediciones
defuerza
gravitacional,
40-4r
190
movimiento de,
observando, l92
velocidad de,
energía
9-ll
tivos, 31
Compañía de Hierro
Cambria,106
Concurso" d e máquinas de Rube
almacenada en,2l6
30
recargables, 20-25,
26,31-32
ensamblado, 174,
energía
176
almacenada €r,
26-35,216
tipos de,24-25
Goldberg, 17I-I73
carro de ventilador,
Congreve, William,
t94
vista detallada,
174,r76
cuñas, I37-I38
movimiento de,
D
celda-mojada,
174-187
18-19
de zinc-
investigando, 178
Darwin, Erasmus, 144
Davidson, Frank, 157
Davy, Sir Humphrey,
manganeso,25
velocidad de,
movimiento de,
baterías de carro,
18-19
Bell, Alexander Gra-
investigando, 179
carro eléctrico Baker,
para mediciones
ham.,228
Bernard, Danelle,
plano
inclinado, 102-103
botes, I44,182,185
carcos,95-97
sistema de enfria-
para mediciones
Boulton, Matthew,
miento,96
de trabajo en un
I43-144
plano inclinado,
Burruss, Bob, 23
carros eléctricos,26,
30-32
eléctricos, 26,301
r20
Departamento de E-
30
de fuerza en un
168-170
t6-19
Dawes, Dominique,
32
ventilador (Ver ca-
nergía de U.S, 146
Agencia de Protección Ambiental de
u.s,146
dibujo y diseño asistido por computadora (CADD)
t69-r70
STC/l,fSrM Er.¡Bncí¡, MaputNas v MovrmrnNro 24L
lrNorce
diseño tecnológico.
Ver tømbiénin-
ventos por computadora, 169-170
proceso de,l52-153
Concurso" d e
máquinas de Rube
Goldberg, 17I-173
dispositivos de segu-
ridad,61
distancia
de esfiserzo (Ver
distancia de esfaerzo)carga (Ver
distancia de carga)
y cálculos de
trabajo,T4-75
distancia decarga,
104
y cálculos de eficiencia, 141
y distancia de es-
fuerzo,I33
distancia de esfuerzo,
104- 105, 114,124,
138
y ciálculos de eficiencia, 141
y ventaja mecánica, I32-I33
División de Diseño
de Puentes,
Admi-
nistración de
Autopistas del
Estado de
Maryland 168-170
División de Diseño
de Puentes, Administración de Autopistas del Estado de Maryland,
168-170
el
tornillo
de
Arquí-
medes, 138
electricidad
generacién de,6
relación entre
magnetismo ¡ 69
electrodos, 1 8- 19
electrolitos, lS-19
electroquímica,17
elevador de seguridad,116-119
elevadores Otis,
1
16-l
Edison, Thomas,30
eficiencia de energía,
t46-147
eficiencia,
calculando, 141-
r42
significado de,l4l
242
t52, 168-170
Erasmus, 144
escalando peñascos,
59-6L
esquí a campo traviesa,223
esqti,222-225
etiqueta, ENERGY
STAR@, T46-T47
I16-I19
de las máquinas,
148-161
de desempefo,g
definición de,84,
217
geotérmica, 80-81
previa,2-8
Explorer I, 195
calor,96
cinética, 96,2I7,
F
220-22r
midiendo,217
potencial (Ver
energía potencial)
potencia, trabajoy,
Farada¡ Michael,69
fisica, fundamentos
de,220-221
84
solar, 35
almacenando,
26-35,216
energía calorífica, 96
energía cinética, 96,
2r7,220-221
energía geotérmica,
80-81
energía hidroeléctri-
ca,9I
energía potencial eléctrica,216
energía potencial gravitacional, 216-217
energía potencial química,216
energía potencial, 216
E
146-147
equipo de ingeniería,
evafuaciín,92-97
19
elevadores,
energía
ENERGY STAR@,
química,216
eléctrica,216
gravitacional,
2r6-2t7,220-22r
energía solar, 35
energía solar, nave
espacial utilizando,
t84-r87
STC/tr{SrM ENnncía, MagurNas v Mov¡¡¡rn¡¡ro
foco fluorescente
fuerza de carga, 104,
1 13 y cálculos de
eficiencia, 141
fuerza de esfuerzo,
104- 105, 1I4,124,
138 y ciálculos de
eficiencia, 141
y ventaja
mecânica,l32-133
faerza del viento,
33-35, 185
fierzaelástica
y salto del Bungee,
42-44
investigación de,
historia de,45-47
midiendo,33-39
fiierza,y cálculos de
trabajo,T4-75
fuerzas. Ver faerza
específica del carro
en el plano inclinado, midiendo, 102103
compacto (CFL),
introducción
t46
36-47
investigación de,
historia de,45-47
en alpinismo,Sg-61
focos fluorescentes,
146
focos incandescentes,
a,
r46
focos,2l-23,146-I47
en acrobacias aé-
eficiencia de, 141
fotones, 186
frenos
fulcro, 125-127,135,
reas,54-58
199
Fulton, Robert, 144
de carro,96
en elevadores, 118
de la naturaleza,
G
Galileo Galilei, 9-11,72
54-58,223-225
generadores eléctri-
fricción del aire,
56-58
fricción,48-61 del
aire, 56-58 y frenos
de carros, 96
investigación de la,
51-53
y alpinismo, 60-61
y esquiando,
223-225
fuegos artificiales,
r94,195
cos, 17,26
Goddard, Robert,
Hutchings,l 95-196
Goldberg, Rube,
17I-I73
gráficas
ejercicio de carga
de baterías,28-29
fabricando,5
midiendo la fierza
elástica, 39
mediciones de fric-
ción,5I-52
rNorcE
I
mediciones de potencia, 86
Gran Pirámide de
Khufu,158-161
granjas de viento,
34-35
gravedad,40
y salto del bungee,
42-44
investigación de,
historia de,45-47
y órbitas plane-
tarias,46-47
y esqui,224
y acrobacia aérea,
s4-58
Guckel, }{enry,Tl
H
hachas, 137-138
Halley, Edmund,47
hélices, 181-183
helicópteros,
181
Hooke, Robert, 45-47
huracanes,90
K
kilogramos (kg),40,
79
Kilowatts (kW),84
Klamath Falls (Oregon),80-81
L
lámparas, eficiencia
de, 141
Ley de Hooke,45
linterna,2S-29
luz, investigación de
la, historia de la,
45-47
M
mangonels,l98
máquina de vapor de
Newcomen,
t43-r44
máquinas
eficiencia de,
I40-147
calculando la efi-
ciencia de,L4I-142
ventaja mecánica
I
ingeniería
biomédica,71
civil, 168-170
mecánica, 231-233
ingeniería biomédica,
7I
ingeniería civil,
168-170
de,130- 139
máquinas de vapor,
t43-r45
maremoto, S9-90
masa, contra peso,
40-4r
metros (m),75,79
microchips,69
ingeniería mecánica,
microestaciones del
23t-233
innovación tecnoló-
tiempo,70
microgiroscopios, 70
micromáquinas,
gica, resultados
de,152
inundaciones, 106
inventores, 231-233
inventos, Ver también
diseño tecnológico
insólitos, 228-230
Islandia, Sl
J
joule (J),75,79,217
Joule, James,75,79
69-71
micromotores, 69-71
microsensores,T0-7I
midiendo lafaerza
gravitacional,
40-4I
misión þollo,I97
modelos,152,232
molinos de viento,
34-35
Mondrian, Piet, 128
nergía cinética)
montaje de K'NEX@
para carro de
ventilador, 174
para carro de
ratonera, 189
para sistemas de
poleas, ll2-II5
para montaña
midiendo,177
las tres leyes de
Newton del,47,
t94,223-225
N
para polea sencilla,
nanotecnolo gia, 69
naturaleza, aprovechando, 143-145
4
nave espacial
rwa,20I-213
montaje de zinc-
lanzamiento,
t95-t96
cobre, 14-15, 18
montaña rusa,
200-213
ensamblada,200,
2II
fabricando,202213
conectando varillas
doradas a,207
conectando seccio-
navegación solar,
184-187
Newcomen, Thomas,
r43-L44
newton (N),75,79
Newton, Sir Isaac,
45-47,72,79,
222-225
newton-metro (N-m),
nes 1 y2,208
conectando secciones 3 y 4,209
conectando secciones 5 y 6,210
sección 1,202
sección 2,203
sección 3,203
sección 4,204
sección 5,205
sección 6,206
motores
de carro,95-97
de cohete, 194-L97
de vapor, 143-145
motores, 62,68-71
eficiencia de, 141
75,84,2r7
o
Oersted, Hans, 69
Oficina de Patentes y
Marcas de U.S,
228,233
Otis, Elisha, 116-119
P
palancas,
I20-I29
equilibrando,
r22-123
en catapultas,
198-199
de primera clase,
126
fiærzaempleada
por,62-71
midiendo lafierza
empleada por,
fulcro de, 125-127,
64-67
de segunda clase,
historia de, 68-69
potencia de,82-91
trabajo y,72-81
móviles, 128
movimiento
energía de (Ver e-
135, 199
levantando un trineo con, 123-124
126,I35-136
de tercera clase,
t26
entendiendo,
125-126
paracaídas, 58
STC/lvISrM ENrncfu, Maqurrvas v MovrurnNT
o
243
lrNorcn
pasta electrolítica, 19
patente provisional,
233
patentes, 228,231-233
fija sencilla, movible sencilla, 114
uso de,110-111
portabicicletas,
23r-233
solicitando,233
Revolución Indus-
trial,143-145
de tracción, 199
Tievithick, Richard,
s
peso
potasio, l6-17
salto de bungee,
42-44
y fricción, 51-53
contra masa,40-41
pila voltaica,16,25
pirámide de Khufu,
potencia
satélites, lanzamiento,
calculando, S4
158-161
pirámides Egipcias,
158-161
Plano Inclinado Vehicular de Johnstown, (Pennsylva-
distancia de
esfuerzo y distancia de carga,133
T4I
de motores, 82-91
de la naturaleza,
79
sistema métrico, 79
Sociedad Lunar de
r43-r45
100-107
fuerzas en, midiendo, 102-103
vehicular, 106-L07
trabajo en,
midiendo, 104,105
plantas de energía nuclear, eficiencia de,
Saturno V, 196
aprovechando,
nia), 106-107
plano inclinado,
tsunamis,90
túneles, Canal Inglés,
150
47
I52-153
por computadora,
t69-r70
Concurso" d
e
máquinas de Rube
Goldberg, 17I-173
punto pivote. Ver fúcro
244
para medir la
fuerza elástica, 39
4,1l3-ll4
leo,
con el montaje de
la palanca, 123-124
para mediciones
develocidad, I77
resistencia, 56
STC/À,ISTM Bwrnctu, MaqurNas v Movrurn¡¡T o
levantando, con
palanca, I23-L24
11
144
subibaja, 125-126
154-157
turbinas de viento, 35
turbinas, de viento,
35
tecnología, 152-153
contra ciencia, 150
telescopios, 10-11,45
terremotos, 89-90
tiras de cobre, 14-16,
18
tiras de zinc,14-16,
l8
reglas de un metro
sencilla,
cobre, 15
T
Principios Matemáticos de la Filosofia
Natural (Newton),
esfuerzo en, 133
r12-rl4
fierza en un plano
inclinado, 102,103
Stephenson, George,
R
montaje móvil,
para mediciones de
Sputnik, 195
Raff, Samuel,232
rayos,90
de, 130
móvil,
185
fierzade esfuerzo
y distancia de
r12-ll4
It2-tl3
trabajo, energiay,
pararealizar rn
trabajo, II2-II5
ventaja meciánica
de polea
sonda espacial Gali-
principios científicos,
sencilla, 114
unido a un montaje
Birmingham, 144
solución de sulfato de
Priestle¡ Joseph, 144
nucleares, eficiencia de, 141
poleas, 108-119,152
ensamblado, TT
nal de Unidades,
84
plantas de energía,
montaje fijo,
Sistema Internacio-
144
trineo de K'NEX@,
77 -78,148
trineo de nieve, 183
trineo. Ver también
trineo de K'NEXo
solar, nave espacial
utilizando,l S4-187
del viento, 33-35,
proceso de diseño,
fija doble, móvil
doble,114
fija doble, móvil
195
definición de,84
hidroeléctrica, 91
midiendo, 34-86
89-91
trebuchets
de contrapeso, 199
U
unidades de medida,
estandarizadas, 79
V
vela solar Znamya,IS[
velas solares, 184-187
tormentas,90
velas, solares, 184- 187
tormentas, fuerza de,
89-90
tornados, 89-90
velero, 182
veleros, 185
velocidad terminal,
tornillos, 138
trabajo de entrada,
tr5, r4t-142
trabajo de salida,
141-142
195
velocidad terminal,
54,56-58
velocidad, I77
promedio,
transformaciones de
calcrlando,ITT
energía, 6, 84
en motores de
de un carro de
ventilador, investi-
carro,95-97
gando,l79
en montañas
de carro de
rusas,214, 220-221
esquiando,224-225
Trasbordador Espacial, 194
ratonera,
observando, 193
de carro de
rNnrce
I
montaña, rusa,
midiendo,
218-2t9
velocidad,54
de escape, 195
terminal,54, 56-58
ventaja mecánica,
132-r33
rcal,l32
calculando, l34
ideal,132
de las máquinas,
130-139
volcanes,90,91
Yolta, Alessandro,
16, 19r 25,79
w
watt (W),79.,84, 88
Watt,Iames,V9,84,87,
143-145
Wedgwood,Iosiah,
144
z
zepelln de vlas, 183
STC/l\,fSrM E¡,¡ntcl¡, Megurxas v
MovruroNro 24s
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McCrea/Smithsonian Institution 100 Michael
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(ARS), New York; Piet Mondri an, Tøbleøu No. 1V:
Lozenge Composition with Red, Gray, Blue, Yellow,
and Black. Gift of Herbert and Nannette
Rothschild, @ 2000 Board of Tiustees, National
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Society (ARS ), New York; Alexander Calder, Lixle
Spider, Gift of Mr. and Mrs. Klaus G. Pears, @
2000 Board of Trustees. National Gallery of Art,
Washington, D.C. (right) CORBIS/PauI Almasy
130 CORBIS/Galen Rowell 136 AP/WIDE
WORLD PHOTOS 137 CORBIS/KarI Weatherly
138 CORBIS/AIan Towse; Ecoscene 139 CORBIS/
Richard T. Nowitz 140 CORBIS/Michael S.
Yamashita 143,144 Courtesy of the Library of
Congress 145 CORBIS/Michael Lewis 146 CORBIS/Roger Ressmeyer 147 @ Mitch KezarlPhototake/PNl 148 @ Terry G. McCrea/Smithsonian
Institution
154 CORBIS/Hulton-Deutsch
Collection 155 @ Magellan Geographic/PNl
STC/lvISrM ENnncf¡, Mapurnas y
Molrurr¡ro
247
cnuo,to, oe Forocnepl¿.
I
156 (top) @ fim Byrne/QA Photos (bottom)
CORBIS/Dave
Bartruff 16l (top) CORBIS/Roger
Ressmeyer (bottom) CORBIS/Kevin R. Morris
Parte 3 Movimiento 162-163
@
Ferry G.
McCrea/Smithsonian Institution I 64 COR-
BlS/Bettmann 168-170 Photo by Marvin D.
Blimline/Maryland State Highway Administration
171 (top and bottom) Rube Goldberg is the
Registered Trademark and Copyright of Rube
Goldberg, Inc. 172 Hagley Museum and Library
173 AP/WIDEWORLD PHOTOS 174 @ Terry G.
McCrea/Smithsonian Institution 181 (top and
botton) NASA 182 (top) CORBIS/Dan Guravich
(bottom) CORBIS/Raymond Gebman 183 (top)
CORBIS (bottom) CORBIS/Hulton-Deutsch
Collection 184 @ Sovfoto/Eastfoto/PNl 185
CORBIS/Kelly-Mooney Photography 1 86 NASA
188 @ Terry G. McCrea/Smithsonian Institution
194 NASA 195 AP/WIDEWORLD PHOTOS 196
(left) CORBIS/Bettmann (right) NASA 198 CORBlS/Bettmann 199 (top) CORBIS/Archivo
Iconografico, S.A. (bottom) CORBIS/Charles &
Josette Lenars 200 @ Terry G. McCrea/Smithsonian Institution 214,220,221 (top and bottom)
Photo byDan Feicht, Cedar PointAmusement
Park/Resort 222 CORBIS/KarI Weatherly 226 @
Têrry G. McCrea/Smithsonian Institution 228 @
2000 Brent L. Farle¡ USA 229 Courtesy of Alvin
D. Staggs 231-233 Courtesy of Robert Burruss
24a
STC/À{STM Exnncía, MaputNas v MovrurnNro

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