¿Cómo funcionan las máquinas?

¿Cómo funcionan las máquinas? _ Introduccion pag. 3
Como funcionan las maquinas?
?
Tolosa, 1.350
Eran las seis de la mañana cuando el gallo despertó a
Jacobo. Ha tenido que vestirse casi a oscuras, porque
la vela se estaba agotando, y no quiere que se gaste
del todo. A continuación, ha bajado a la cocina y ha
encendido el fuego bajo, para que su madre caliente
el desayuno para todos. Después ha ido a la cuadra,
ha puesto el yugo a los bueyes, les ha atado al carro
y se ha dirigido al pastizal. Durante toda la mañana
estuvo segando, mientras escuchaba el canto de los
pájaros. Cuando escuchó los gritos de su madre que
le llamaba para que fuera a comer, cargó la hierba en
el carro, y a continuación se dirigió a casa.
Tolosa, 135
Pasaia, 2.007
A las siete y media se ha encendido la radio y Nerea
se ha despertado. Ha encendido la luz, se ha duchado
con agua caliente, se ha vestido y ha ido a desayunar.
Ha calentado la leche en el horno de microondas
y ha tostado el pan en la tostadora. Ha bajado en
el ascensor, ha salido a la calle y ha cogido el autobús
para ir a la escuela. En el camino, ha ido escuchando
música en el MP3. Cuando han terminado las
clases, ha llamado a su madre con el teléfono
móvil para decirle que no irá a casa a comer,
porque tiene que hacer un trabajo en el
ordenador de la escuela.
Ya te habrás dado cuenta de que los modos de
vida de esos dos jóvenes son muy diferentes.
Actualmente, para facilitar la vida diaria, disponemos
de muchas máquinas y aparatos a nuestro alrededor.
Pasaia, 27
pag. 4 ¿Cómo funcionan las máquinas?_ Itinerarario
En este itinerario veremos como funcionan
algunos de esos aparatos y maquinas simples.
Estos son los modulos del Museo con los que
vamos a trabajar.
pag. 6 ¿Cómo funcionan las máquinas? _ Lo que debes saber
Que hacen las fuerzas?
?
Las fuerzas cambian la
forma de algunas cosas.
Los imanes empujan o
tiran de los materiales
magnéticos.
Las fuerzas hacen que las cosas
vayan más rápido o más
despacio, que se pongan en
marcha o que se paren.
Las fuerzas empujan o tiran de las cosas.
Pon ejemplos para mostrar lo que hacen las fuerzas.
¿Cómo funcionan las máquinas? _ Lo que debes saber pag. 7
Como se cierra el circuito?
¿Se encenderá la bombilla?
Y esta otra bombilla,
¿se encenderá?
Y en este último caso, ¿qué
ocurrirá?
Para que se encienda la bombilla debe cerrarse el circuito. Para
eso, debes unir, mediante un cable, un polo de la pila con la
bombilla, y utilizar otro cable para unir la bombilla con el otro
polo de la pila. En general, para que pase corriente por un circuito,
deberás cerrarlo.
Para que se utilizan los interruptores que
tienes en casa?
?
pag. 8 ¿Cómo funcionan las máquinas? _ la noria
módulo
La noria
en el museo
podrás ver
Antes de entrar en el Museo,
encontrarás una noria que está
introducida en el agua.
en el museo
Empuja o tira de la noria.
?
Que ha ocurrido?
de nuevo en
clase
Que hiciste en el Museo
para mover el agua?
?
¿Cómo funcionan las máquinas? _ la noria pag. 9
lo puedes encontrar en...
Molinos
Tú utilizaste la noria para subir el agua.
Actualmente, en algunos sitios aún se utilizan norias
semejantes, pero movidas por animales,
para sacar agua
de los pozos
III y XIX,
En Holanda, durante los siglos XV
se utilizaba la fuerza del viento para mover
el agua con molinos como los de la figura.
En otros lugares,
el propio agua hacía la fuerza necesaria
para poner en marcha el molino
que estaba junto al arroyo.
El molino, debido a ese movimiento, hacía que
se moviera el martillo para moler los granos
de trigo o de maiz, o para trabajar el hierro.
Así eran también la mayoría de
los molinos del País Vasco.
¿Y en la actualidad? Actualmente los
molinos gigantes movidos por el viento
producen energía
eléctrica.
pag. 1 ¿Cómo funcionan las máquinas? _ Palanca
módulo
Palanca
en el museo
podrás ver
En este módulo, por supuesto, encontrarás una máquina
llamada palanca. Una robusta viga metálica de 6 metros
de largo se apoya en un punto-soporte; ese punto se
encuentra a 1 m de un extremo y a 5 m del otro,
separando la viga en dos brazos. Una piedra de 200 kg
está colgando del brazo corto.
en el museo
Intenta levantar la piedra de 200 kg, haciendo fuerza en los tres
puntos marcados del brazo largo; en primer lugar, inténtalo en
el punto que está más cerca del punto de apoyo; a continuación,
en el punto que está en la zona central; finalmente, en el borde
del brazo largo.
?
?
?
?
de nuevo en
clase
Notas alguna diferencia?
Donde hiciste menos fuerza para
levantar la piedra?
Donde hiciste la mayor fuerza?
Encuentras alguna relacion entre
la fuerza que has hecho y el lugar
(la distancia respecto al punto de
apoyo) donde la has hecho?
¿Cómo funcionan las máquinas? _ Palanca pag. 11
Experimento en clase
Que hay que hacer para equilibrar una palanca?
?
Lo que necesitas
Un columpio de la escuela o de cerca de
la escuela.
1. Vete con tus amigos a un columpio como
el de la figura. Reúne un grupo de amigos
que tengan un peso parecido.
2. Haz que se siente un amigo en cada asiento
del columpio. Está equilibrado, ¿no es así?
3.
4.
Haz que se siente un amigo en el centro
de un brazo. ¿Está equilibrado ahora el
columpio? ¿Por qué?
¿Dónde debería sentarse el tercer amigo
para equilibrar el columpio? Compruébalo.
Conclusiones
El columpio es una palanca. En la palanca se cumple una ley. Esta es la relación
que existe entre el lugar donde se hace la fuerza (la distancia respecto al soporte)
y la fuerza: cuanto más lejos se haga la fuerza para levantar algo, para romper
algo, para cortar algo, ... menos fuerza ha de hacerse. Ese es el objetivo de la
palanca:
obtener el mismo resultado, haciendo menos fuerza.
abridor de botellas
lo puedes
encontrar en...
Palancas
Desde la antigüedad, el ser
humano ha inventado máquinas y aparatos para facilitar los trabajos que tenía
que realizar, para levantar
y transportar cosas pesadas,
para cortar y romper cosas
cascanueces
alicates
... Las cosas que mencionaremos a continuación se
basan en la palanca: alicates,
tijeras, cascanueces, abridor
de botellas, carretilla.
carretilla
pag. 12 ¿Cómo funcionan las máquinas? _ David levanta a Goliat
módulo
David levanta a Goliat
en el museo
podrás ver
Aquí encontrarás tres poleas. Una polea es simple, y
las otras dos compuestas. De la tercera cuelga un saco
de 30 kg.
en el museo
Intenta levantar a pulso uno de los tres sacos, sin ayuda de
la polea.
Tira de las tres cuerdas y comprueba dónde hay que hacer
la menor fuerza para levantar el saco. Comprueba para
cada polea cuánto has estirado la cuerda.
?
de nuevo en
clase
Es lo mismo en los tres casos?
En el Museo comprobaste que las poleas ayudan a
levantar los pesos. En la lectura siguiente te explicaremos
el porqué.
¿Cómo funcionan las máquinas? _ David levanta a Goliat pag. 13
lo puedes encontrar en...
Poleas
En el Museo comprobaste que, con ayuda de la primera polea levantabas más
fácil el saco que a pulso. Esto es así porque la polea cambia la dirección de
la fuerza: la fuerza que hiciste a pulso hacia arriba, y con la polea hacia abajo,
y así resulta más fácil, porque tienes la ayuda de tu propio peso.
Aquí tienes las poleas que se
utilizan para levantar las redes
y las cajas de pescado en los
barcos de pesca.
Con la segunda y la tercera polea resultó aún más fácil. En estos casos comprobaste
que debías estirar más la cuerda, por impulso del mecanismo de las poleas, y en
consecuencia, tuviste que hacer menor fuerza.
Por tanto, cuanto mas se estira la cuerda, menor es
la fuerza que debe hacerse.
pag. 14 ¿Cómo funcionan las máquinas? _ Eureka!
!
módulo
Eureka!
en el museo
podrás ver
antes de la
visita
En este módulo, hay dos cilindros iguales de plástico
transparente colgando de los brazos de una balanza. La
balanza, es una palanca que tiene los brazos de la misma
longitud; por tanto, como los cilindros hacen igual fuerza en
los dos brazos, la balanza está en equilibrio. Debajo del
cilindro de la derecha, hay un recipiente con agua que puede
subirse apretando un botón.
Experimento en clase
Por que no se hunde el globo?
Lo que necesitas
•Recipiente grande lleno de agua hasta la mitad
•Globo hinchado
1. Introduce el globo en el agua empujando poco a
poco hacia abajo.
2. ¿Qué notas?
3. ¿Qué le hace el agua al globo?
4. Deja de empujar el globo.
Que ocurre? Por que?
¿Cómo funcionan las máquinas? _ Eureka! pag. 15
en el museo
Comprueba que la balanza está equilibrada cuando el
cilindro de la derecha está fuera del agua.
Pulsa el botón y levanta el recipiente de agua sin introducir
el cilindro de la derecha en el agua.
?
de nuevo en
clase
Que ocurre?
¿Por qué se desequilibró la balanza cuando metiste el cilindro
de la derecha en el agua?
Si te parece difícil responder la pregunta anterior, la siguiente
experiencia te servirá de ayuda.
Experimento
Experimento en
en clase
clase
Midiendo el empuje
Lo que necesitas
•Recipiente grande lleno de agua hasta la mitad
•Un dinamómetro
•Una piedra colgando de una cuerda
1. Cuelga la piedra del dinamómetro, para medir su peso.
2. Mete la piedra en el agua y comprueba su peso en el
dinamómetro. ¿Es el mismo de antes? ¿Por qué?
pag. 16 ¿Cómo funcionan las máquinas? _ Eureka!
lo puedes encontrar en...
El empuje del agua
Cuando metemos un cuerpo en el agua, el agua le hace una fuerza
hacia arriba. A esta fuerza se le llama empuje.
Por tanto, sobre ese cuerpo se hacen dos fuerzas: el peso, hacia
abajo, y el empuje, hacia arriba.
Si las dos fuerzas son iguales, como en el caso de la
pelota de goma de la figura, el cuerpo flota.
Si el peso es mayor que el empuje del agua, como en
el caso de la piedra de antes, el cuerpo se hunde.
Esto tiene importantes aplicaciones en la vida diaria.
Precisamente, los barcos flotan gracias al empuje del agua.
Y ya sabes lo importante que son los barcos en la actualidad,
para el transporte (personas o cargas),
para la pesca y para el ocio.
¿Cómo funcionan las máquinas? _ Brazo mecanico
módulo
pag. 17
Brazo mecanico
en el museo
podrás ver
En este módulo tendrás la oportunidad de ver el
funcionamiento de un robot industrial.
en el museo
Pulsa los diferentes botones y observa el funcionamiento del robot.
?
de nuevo en
clase
Que ha ocurrido?
lo puedes encontrar en...
Robots
Los robots, tal y como has visto en el Museo, son capaces de
hacer actividades con rapidez y precisión. Esto les hace muy
útiles en la industria.
pag. 18 ¿Cómo funcionan las máquinas? _ Desafiando la gravedad
módulo
Desafiando la gravedad
en el museo
podrás ver
En este módulo un ventilador echa una corriente de aire,
hacia arriba, que tiene la forma de una columna, y en el
centro de ésta hay un balón de poco peso.
Experimento en clase
antes de la
visita
la fuerza que hace el aire
Lo que necesitas
•2 folios
1. Coge los dos folios y colócalos como se observa en la figura,
2.
3.
uno junto al otro, con una distancia de 10 cm.
Si soplas en el espacio entre ambos, ¿qué ocurrirá?
Sopla y comprueba si has acertado.
Curioso, verdad? No esperabas que los folios
se juntaran.
¿Por qué se han juntado? En el espacio entre los folios el
aire está moviéndose, y en los dos lados del exterior el aire
está quieto. Entonces, el aire quieto del exterior hace una
fuerza mayor a los folios que el aire que va de arriba abajo
entre ellos.
Tal vez te sorprenda que el aire, cuando está quieto, haga
fuerza. Pero así es. Piensa en lo que notas cuando un amigo
tuyo empieza a inflar un globo y pones la mano sobre el globo.
El aire empuja hacia afuera, ¿verdad?
¿Cómo funcionan las máquinas? _ Desafiando la gravedad pag. 19
en el museo
Dale un empujón al balón (¡suavemente!, por favor), hacia
la derecha o hacia la izquierda.
Se sale de la corriente de aire?
de nuevo en
clase
Por que volvia el balon al interior de la corriente
de aire, despues de darle un pequeno empujon
para sacarlo?
lo puedes encontrar en...
alas y alerones
Cuando se fabrican las alas de los aviones, se hacen para que el aire vaya más rápido
en la parte superior que en la parte inferior. De este modo, el aire de la parte inferior
del ala (el que se mueve más despacio) hará una fuerza mayor que el de la parte
superior. Esa diferencia de presión se dirige hacia arriba y sostiene el avión.
En los coches de Fórmula 1, en cambio, se quiere conseguir el efecto contrario con
los alerones. Los alerones se ponen para que el coche se pegue a la pista. ¿Cómo?
Como ya habrás adivinado, moviendo el aire en la parte de abajo del alerón más
rápido que en la parte de arriba, y por tanto, haciendo una fuerza mayor desde arriba.
pag. 2 ¿Cómo funcionan las máquinas? _ Sentir la electricidad
módulo
Sentir la electricidad
en el museo
podrás ver
En este módulo encontrarás un aparato que produce corriente
eléctrica (a este aparato se le llama generador); para producir
corriente deberás dar vueltas a la manivela que tiene el aparato.
Para medir el trabajo que has hecho hay un dispositivo que
se llama voltímetro (el que está a la izquierda). Ese trabajo se
utilizará para producir corriente, y un aparato llamado
amperímetro medirá la cantidad de corriente (el que está a
la derecha).
Finalmente, encontrarás una mano pintada, y unos contactos
metálicos en dos de sus dedos.
en el museo
Los dos contactos metálicos que tiene la mano están unidos
por medio de cables con el generador.
Une mediante un cable los dos contactos metálicos que están
en la mano, mientras haces girar la manivela. Observa si el
amperímetro indica que está pasando corriente.
Ahora unelos con el cordón de las zapatillas, con la pajita de
plástico y con la mina para meter en el “portaminas”.
Finalmente, pon los dos dedos de la mano en los contactos.
Que notas?
Que indica el amperimetro?
¿Cómo funcionan las máquinas? _ Sentir la electricidad pag. 21
de nuevo en
clase
Con que materiales conseguiste cerrar
el circuito en el Museo?
lo puedes encontrar en...
conductores y aislantes
Los conductores son materiales que dejan
pasar la corriente eléctrica.
De ese tipo son los cables metálicos,
el material de la mina del lápiz (gra
fito)
y nuestro cuerpo.
Los aislantes, en cambio,
no dejan pasar la corriente.
De ese tipo son los plásticos.
pag. 22 ¿Cómo funcionan las máquinas? _ Tu eres una pila
módulo
Tu eres una pila
en el museo
podrás ver
antes de la
visita
En este módulo hay unas láminas de cinc y de cobre.
Las láminas están conectadas mediante un cable
conductor y hay un amperímetro intercalado para
medir la corriente que puede pasar por el circuito.
Experimento en clase
pila casera
Lo que necesitas
•Limón
•Lámina de cobre
•Lámina de cinc
•Cable conductor, pinzas de cocodrilo
•Amperímetro
¿Cómo funcionan las máquinas? _ Tu eres una pila pag. 23
1. Coloca las dos láminas en contacto y completa un circuito
cerrado uniendo las dos láminas con el amperímetro mediante
el cable. ¿Indica que pasa la corriente?
2. Coge el limón y comprímelo, dándole vueltas contra la mesa,
para que se libere el zumo que contiene en su interior.
3. Coge las láminas de cobre y de cinc e introdúcelas en el limón,
atravesando la corteza, pero sin que se toquen entre sí.
Hay ahora corriente?
en el museo
Une las dos láminas por medio de un cable conductor.
¿Qué indica el amperímetro?
Coloca las dos manos sobre las dos láminas de diferente metal.
Marca corriente el amperimetro?
pag. 24 ¿Cómo funcionan las máquinas? _ Tu eres una pila
de nuevo en
clase
¿Por qué no marcó corriente el amperímetro cuando pusiste las
dos láminas en contacto mediante el cable?
¿Y por qué marcaría cuando uniste las láminas con tu mano?
Recuerda lo que ocurrió en la experiencia del limón.
En las dos experiencias que has realizado, la del limón y la del Museo,
montaste una pila, y se originó corriente. En tu vida utilizarás las pilas
en muchas ocasiones. En la lectura que viene a continuación tienes
algunos ejemplos. En estos aparatos y en los que hemos visto en
el módulo anterior (los que se enchufan a la red eléctrica) se
utiliza corriente eléctrica para ponerlos en funcionamiento. Lo
que es diferente es el tipo de generador.
lo puedes encontrar en...
Pilas
Aquí tienes unos aparatos que
utilizan pilas “conocidas”.
Estos aparatos, en cambio, tienen pilas
o baterias que pueden recargarse.
Coche de juguete
mando a distancia
de la television
Un coche de verdad
disk-man
MP3
linterna
Telefono movil
Cuando se gastan las pilas no debes echarlas al basurero, porque son
contaminantes. Siempre deben echarse a recipientes especiales (los de
color amarillo).
Debes tener especial cuidado con las pilas-botón de mercurio y con las
baterias de litio, porque son muy contaminantes. Una pila ordinaria puede
contaminar 3.000 litros de agua; una pila-botón de mercurio podría
contaminar 600.000 litros de agua.
Para no tener que utilizar y tirar tantas pilas, acostúmbrate a utilizar pilas
que puedan recargarse. Además de contaminar menos, te saldrá bastante
más barato.
recipiente para pilas
¿Cómo funcionan las máquinas? _ Aparatos de la vida diaria
módulo
pag. 25
Aparatos de la vida diaria
en el museo
podrás ver
Al igual que en el módulo ‘Sentir la electricidad’, un
generador produce corriente eléctrica al hacer girar una
manivela. La corriente que sale del generador se dirige
a diferentes aparatos: una radio, una bombilla, un reflector
y un ventilador. Esto se consigue mediante un
interruptor especial llamado conmutador.
en el museo
Mueve la manivela y pon en marcha los diferentes aparatos,
cambiando el conmutador.
Que ocurre cuando mueves mas
rapido la manivela?
de nuevo en
clase
Tal y como has visto en el módulo, son muchos los
aparatos que funcionan con corriente eléctrica. Algunos
de ellos estaban en el Museo, pero en tu vida diaria
utilizas muchos más.
Haz una lista con los aparatos de
la vida diaria que funcionan con
corriente electrica.
pag. 26 ¿Cómo funcionan las máquinas? _ Succion magnetica
módulo
Succion magnetica
en el museo
podrás ver
En el módulo ‘Succión magnética’ tienes dos bobinas, una
grande y la otra pequeña. Una bobina es un hilo largo de
cobre enrollado alrededor de un cilindro. Las bobinas están
unidas a un generador, y así circula la corriente por el cable
cuando aprietas los pulsadores. Al lado de la grande, hay dos
barras que pueden meterse dentro de la bobina: una es de
hierro y la otra de plástico; la bobina pequeña tiene en su
interior una pequeña cuña de hierro.
antes de la
visita
Experimento en clase
Imanes
Lo que necesitas
•Algún objeto de hierro (llaves, un clavo, tijeras...)
•Algún objeto de plástico o de madera
•Algún objeto hecho de un metal que no sea
hierro (una lata de refresco, monedas...)
1. Coge un imán y acércalo a diferentes objetos que tengas a tu
2.
alrededor (clips, lápiz, tijeras,...)
¿A cuál de ellos atrae?. ¿De que material está hecho cada uno
de ellos?
¿cómo funcionan las máquinas? _ succion magnetica
pag 27
en el museo
Cuando pasa la corriente eléctrica por la bobina, ésta se transforma
en imán. Ahora tendrás oportunidad de ver eso.
Pulsa el botón 3 para que pase la corriente por la bobina grande; mete el
extremo de la barra de hierro en el interior de la bobina. ¿Qué ha ocurrido?
Haz lo mismo con la barra de plástico.
Después pulsa el botón que está junto a la bobina pequeña.
Que ha ocurrido?
de nuevo en
clase
Por que atrajo la bobina la barra de
hierro al apretar el pulsador?
Y por que no atrajo la barra de plastico?
pag. 28 ¿Cómo funcionan las máquinas? _ Succion magnetica
lo puedes encontrar en...
Electroimanes
Observa que fuerza ejerce
el electroimán
La pequeña bobina que había en el módulo del Museo es
la base del timbre. Cuando la bobina se transforma en imán,
atrae la cuña del interior y ésta golpea la lámina metálica,
produciendo un sonido.
En este tren magnético, el propio
tren se levanta y se mueve por medio
de las fuerzas de los electroimanes.
Y no anda despacio, ya que
puede conseguir una
velocidad de 400 km/h.
A menudo, a una bobina como la del Museo se le introduce
una pieza de hierro en su interior. De este modo, la fuerza
que hace es mayor.
A este aparato se le llama electroimán. Las fuerzas que
pueden hacerse con este aparato son realmente grandes.
Veamos dos aplicaciones.
Experimento en clase
Construye tu mismo un electroiman
Lo que necesitas
1.
•Un clavo largo y grueso
•Una pila de petaca, o sino tres pilas
•Cable conductor
•Una chincheta
1. Coge el cable y enróllalo alrededor del clavo.
2. Une los dos extremos del cable a la pila para
3.
2.
completar un circuito cerrado.
Acerca la chincheta. Has hecho lo mismo que
la grúa que aparecía en la lectura.
¿cómo funcionan las máquinas? _ Chorro de luz pag. 29
módulo
Chorro de luz
en el museo
podrás ver
En este módulo puedes ver una aplicación de las células
fotovoltaicas. Podrás mover, manualmente, una placa solar,
para orientarla hacia una lámpara. La energía eléctrica que
produce se utiliza para poner en marcha una bomba de
agua, y puedes ver el chorro de agua enviado por ésta.
en el museo
Coloca el panel mirando a la lámpara y observa que sucede.
Tapa la lámpara utilizando las dos manos (¡cuidado!, sin tocarla,
porque sino te quemarás), para que no llegue la luz de ésta a
la placa.
?
Que ha ocurrido?
de nuevo en
clase
Por que no salia agua cuando tapaste
la lampara con las manos?
?
pag. 3 ¿Cómo funcionan las máquinas? _ Chorro de luz
lo puedes encontrar en...
Placas solares
La placa que has visto en el módulo ha puesto en marcha el motor que empuja el agua. El motor
era eléctrico. Por tanto, esa placa es un generador, y produce corriente eléctrica como los
generadores que viste en los módulos: ‘Aparatos de la vida diaria’ y ‘Tú eres una pila’.
Estas placas se utilizan cada vez más. En las figuras que aparecen a continuación tienes
unos ejemplos de esas aplicaciones.
Estos generadores sirven para obtener
corriente eléctrica con la luz del sol. Con ellos,
por tanto, no es necesario quemar carbón o
petróleo para conseguir corriente. Por tanto,
son mucho más limpios porque no producen
contaminación.
Sin embargo, no pienses que actualmente, a
partir de estas placas, se puede conseguir toda
la energía que gastamos.
¿cómo funcionan las máquinas? _ notas pag. 31
notas
pag. 32 ¿Cómo funcionan las máquinas? _ notas
notas
¿cómo funcionan las máquinas? _ notas pag. 33
notas
pag. 34 ¿Cómo funcionan las máquinas? _ notas
notas