2 Módulo Fe Alegria.doc

Me divierto pedaleando: La bicicleta/ En marcha con engranajes y manivelas: La bicicleta (GUÍA DEL MAESTRO)

El presente módulo se encuentra estrechamente ligado al tema de “El hombre y las máquinas”, que forma parte de los contenidos de quinto grado del área de Ciencia y Ambiente. La ficha esta dividida de acuerdo a los momentos de una sesión de aprendizaje y ofrece al docente la posibilidad de elegir, de acuerdo a las necesidades e intereses de sus alumnos, si lo desarrolla antes o después de abordar el tema mencionado anteriormente. . OBJETIVOS DEL MÓDULO: 

Reconocer que el ingenio del hombre produce bienes útiles a la comunidad.



Comprender el funcionamiento de las poleas.



Identificar el principio de las transmisiones mecánicas.



Identificar transmisiones mecánicas por ruedas, cadenas y fajas.



Identificar el sistema de transmisión en la bicicleta, sus partes principales y reconocer la función que cumple cada una.



Valorar la bicicleta como un medio de transporte que brinda ventajas económicas, físicas y ecológicas.

Independientemente de los objetivos que se pretenden alcanzar con el desarrollo del módulo, el docente también puede trabajar temas relacionados con dispositivos mecánicos (rueda, manivela y engranajes). Se sugiere que el docente finalice el módulo con la ficha de evaluación que se encuentra en la sección fotocopiable, para comprobar si los alumnos han alcanzado los objetivos propuestos. INDICACIONES PARA EL DESARROLLO DEL MÓDULO: 

Hacer un uso adecuado del tiempo, con el fin de permitir un mejor desarrollo de las actividades y para tener la posibilidad de ayudar a los grupos que se queden rezagados.



Hacer prevalecer la actitud de orden, responsabilidad y cuidado del material de trabajo.



Verificar que los alumnos entreguen los equipos utilizados en las mismas condiciones en que los recibieron.

GUÍA DEL MAESTRO Me divierto pedaleando: La bicicleta/ En marcha con engranajes y manivelas: La bicicleta MOTIVACIÓN Proponemos dos opciones para la realización de esta sección: 1.- Dinámica: “Juego de las mímicas”. 2.- Dinámica: “Juego ritmo a go - go”. Se sugiere emplear 5 minutos para esta sección.

PRIMERA OPCIÓN Dinámica: “Juego de las mímicas”. Para esta dinámica los alumnos trabajarán en grupos. Se sugiere que el docente escriba el título “Medios de transporte de ayer y hoy” en la pizarra. Cada grupo deberá elegir un medio de transporte del pasado o presente para representarlo a través de mímicas ante sus compañeros de clase. El tiempo para cada representación es de un minuto como máximo. Los grupos que observan la representación, deberán participar ordenadamente levantando la mano, para luego dar el nombre del medio de transporte que se está representando. Gana el grupo que tenga más aciertos.

Los grupos que intenten hablar para dar a conocer el medio de transporte que representan quedarán descalificados. Nota: Se sugiere que el docente pregunte a todos los grupos el medio de transporte que representarán, para evitar que otros grupos lo repitan.

SEGUNDA OPCIÓN Dinámica: “Juego ritmo a go- go”. El docente deberá solicitar a los alumnos que mencionen los diferentes medios de transporte que conocen, entonando la canción “Ritmo a go – go” con las palmadas. Pierden los alumnos que no logren mencionar ningún medio de transporte o se olviden de realizar las palmadas.

EXPLORACIÓN

Esta sección permite valorar los conocimientos previos de los alumnos e introducirlos en el tema a desarrollar. Para ello se proponen interrogantes que el docente puede formular a los alumnos. Las posibles respuestas que pueden dar los alumnos se encuentran entre paréntesis o en un recuadro.

Se sugiere que el docente solicite a los alumnos seguir los siguientes pasos para el desarrollo de esta sección: 1.- Responder las preguntas de manera individual (5 minutos). 2.- Intercambiar opiniones con los miembros del grupo (5 minutos). 3.- Exponer y discutir las opiniones de cada grupo ante toda la clase (10 minutos).

Imagínate que la máquina del tiempo te ha llevado a una época donde todavía no se conoce la rueda. ¿Cómo te desplazarías de un lugar a otro? (Si las distancias son cortas podría caminar o correr. Si las distancias son largas tendría que utilizar animales como caballos, burros o camellos, para poder trasladarme). ¿Qué dificultades encontrarías en estas formas de desplazarte? Procurar que los alumnos mencionen entre dos y tres dificultades. Algunas de las posibles respuestas que pueden dar los alumnos:  Me cansaría al correr.  Emplearía más tiempo del que empleo actualmente para poder llegar a un lugar determinado.  Si sucediera alguna emergencia en un poblado lejano no llegaría a tiempo. Estas dificultades también se les presentaron a nuestros antepasados. Es por ello que, utilizando su ingenio y creatividad, inventaron los diferentes medios de transporte que actualmente conocemos. Menciona los medios que utilizan las personas actualmente para poder desplazarse rápidamente. Algunas de las posibles respuestas que pueden dar los alumnos:  El ómnibus.  La bicicleta. De los medios de transporte mencionados ¿ Cuál es el más usado por las personas  Los autos. en todo el mundo? ¿ Cuál es el menos contaminante?  Los aviones.  Los barcos.

Seguramente, has mencionado la bicicleta como un medio de transporte rápido, de uso común y no contaminante. Menciona algunas situaciones donde utilizas la bicicleta. Algunas de las posibles respuestas que pueden dar los alumnos:  Para jugar.  Para ir al colegio.  Para comprar en la bodega.  Para salir a pasear con mis amigos.  Para llevar mensajes a otras personas.  Para hacer carreras.  Para hacer ejercicios. Sugerencia : En lo posible la maestra debe mostrar una lámina donde se ilustre la bicicleta o en lo posible presentar una bicicleta real. ¿Qué debes hacer para aumentar la velocidad de la bicicleta? (Pedalear más rápido o cambiar la velocidad). ¿Qué partes tiene la bicicleta? (El timón, el asiento, los pedales, las ruedas, la cadena, los engranajes, los frenos, los cambios de velocidades). ¿Qué función crees que cumplen los frenos? Algunas de las posibles respuestas que pueden dar los alumnos:  Me permiten detener la bicicleta.  Me permiten reducir la velocidad. ¿Qué mecanismos hacen que la bicicleta se mueva? (Las ruedas, los pedales, los engranajes y la cadena). ¿Qué ocurre cuando se sale la cadena de la bicicleta? (No podemos avanzar por más que pedaleemos). La bicicleta nos ofrece muchas ventajas para la salud, el ambiente y nuestra economía. Menciona alguna de ellas. Procurar que los alumnos mencionen entre tres y cuatro ventajas. Algunas de las posibles respuestas que pueden dar los alumnos:  Al montar bicicleta me mantengo en forma y con buena salud, porque mi cuerpo está ejercitándose. PROBLEMATIZACIÓN  La bicicleta no utiliza combustible, por lo tanto no contamina el medio ambiente.  Al transportarnos en bicicleta nos ahorramos el pago de pasajes y el pago de combustible.  Al transportarnos en bicicleta evitamos que las calles estén muy congestionadas.

Habrás notado que cuando manejas tu bicicleta, las ruedas giran en el mismo sentido. Ahora te planteamos un desafío. ¿CÒMO HACER PARA QUE DOS RUEDAS GIREN A LA VEZ EN SENTIDO CONTRARIO? Para dar solución a este problema formemos grupos. Cada grupo utilizará los siguientes materiales:   

Poleas. Una banda elástica. Pabilo de 1 m.

El docente solicitará a cada grupo el pabilo con un día de anticipación. Las poleas y la banda elástica se encuentran en el módulo. Cada grupo unirá las poleas con el pabilo o la banda elástica, de la manera que considere conveniente para dar solución al problema. Se sugiere emplear 5 minutos para esta actividad. Luego, un integrante de cada grupo explicará a sus compañeros el procedimiento seguido para dar solución al problema. Finalmente, los alumnos intentarán formular hipótesis para dar solución al problema. Los alumnos opinarán dando a conocer las ventajas y desventajas de cada uno de los materiales utilizados y mostrarán su sistema armado para dar respuesta al problema. En un plenario socializan sus trabajos. Es importante recordar que en este momento no se debe mostrar como debe quedar armado el sistema para que ambas poleas giren en sentido contrario. El docente debe esperar el momento de la conceptualizaciòn para que los mismos alumnos, de acuerdo al nuevo conocimiento aprendido sean capaces de solucionar el problema.

Según la experiencia anterior, relaciona los elementos del mecanismo armado con algunas partes de la bicicleta. Polea mayor

Catalina

Polea menor

Piñón

Banda elástica

Cadena sin fin

Te has podido dar cuenta que este mecanismo formado por la catalina, el piñón y la rueda cumplen una función importante en la bicicleta. ¿ Qué función crees que cumplirá? En una tarjeta escriben sus respuestas y en plenario socializan sus aportes.

Tiempo sugerido 15 minutos. Para concluir con esta experiencia cada grupo guardará las poleas y la banda elástica para ser utilizadas posteriormente en otras experiencias.

TEORÍA

Los contenidos de esta sección serán presentados por el docente. Si el docente lo desea, esta sección podrá fotocopiarse y entregarse a los alumnos para su lectura en clase.

MÓDULO: ME DIVIERTO PEDALEANDO: LA BICICLETA/ EN MARCHA CON ENGRANAJES Y MANIVELAS: LA BICICLETA La rueda y el eje La rueda es una máquina simple muy utilizada desde su invención. Dicen que las primeras ruedas aparecieron antes del año 3000 a.C. en Asía Menor. Para esa época el hombre logró comprender que con la utilización de los troncos de los árboles podía construir la rueda, su forma primitiva era la de una “rodaja “ de tronco. Con este invento se armaron los primeros carros y así los hombres ya no tuvieron que cargar las mercancías sobre sus espaldas. En si, la rueda es un disco circular diseñado para girar sobre un eje que pasa por su centro; constituye una parte importante de la mayoría de vehículos y medios de transporte. La rueda y el eje no pueden funcionar una sin el otro; la rueda sin el eje es sólo un disco y el eje sin rueda es sólo una barra.

La rueda y el eje fueron inventos muy importantes en la historia de las máquinas. Basándose en la rueda, el hombre inventó otras máquinas tales como las poleas y los engranajes.

POLEAS

ENGRANAJES

¿Para qué se usan las ruedas? Las ruedas ayudan al hombre a mover más fácilmente las cosas de un lugar a otro. Los automóviles, trenes, bicicletas, patines, carritos de compra, los coches de los bebés y otras cosas más no podrían moverse fácilmente sin la ayuda de las ruedas.

¿Qué es una polea? La polea es una rueda acanalada que gira en torno a un eje. Por el canal de la polea pasa una cuerda o cable que se emplea generalmente para elevar un objeto pesado, sacar agua de un pozo o izar una bandera. Las persianas, las grúas y los ascensores tienen varias poleas que trabajan en conjunto, ya que con más poleas es más fácil levantar verticalmente una carga. Los engranajes Los engranajes son ruedas dentadas cuyos dientes pueden ser curvos o rectos; sirven para transmitir movimiento o cambiar la velocidad y la dirección de la rotación.

Tipos básicos de engranajes. 1. Engranajes rectos.

EJE IMPULSADO

EJE IMPULSADOR

Los engranajes rectos son ruedas con dientes, paralelos al eje, tallados en el perímetro de las ruedas. Los engranajes rectos transmiten movimiento giratorio entre dos ejes paralelos. En una transmisión sencilla como la que se muestra en la figura anterior, el eje impulsado gira en sentido opuesto al eje impulsor. Para ejes alejados se usan ruedas dentadas conectados por cadenas cuyos eslabones encajan entre los dientes de las ruedas. CADENA

.

TRANSMISIÓN DE LA BICICLETA

2. Engranajes cónicos. Los engranajes cónicos, llamados así por su forma, tienen dientes rectos y se emplean para transmitir movimiento giratorio entre ejes que forman un ángulo de 90 grados.

90º

3. Engranajes helicoidales Los dientes de estos engranajes no son paralelos al eje de la rueda dentada, sino que se enroscan en torno a su eje en forma de hélice. Un ejemplo de este tipo de engranajes es el tornillo sin fin o el engranaje gusano. ENGRANAJE GUSANO

¿Qué es un manivela? La manivela es una barra que, al girarla, hace dar vueltas a una rueda o un eje y cuando esa rueda o eje da vueltas, una máquina se pone en marcha. Por ejemplo los pedales de la bicicleta son manivelas. Cuando una persona pedalea, las ruedas se mueven y la “bici” se pone en movimiento.

MANIVELA

UNA MÀQUINA COMPLEJA: LA BICICLETA La bicicleta es una máquina compleja, que está formada por diferentes máquinas simples. Veamos algunas en el siguiente cuadro:

Manivela

El pedal de la bicicleta es una manivela unida a la rueda dentada mayor (catalina)

Engranajes

Formada por las ruedas dentadas conectadas entre si con la cadena sin fin. Es la que trasmite el movimiento.

Palancas

Los frenos son dos palancas. - La primera palanca se encuentra en el manillar y sobre la que ejercemos fuerza con la mano - La segunda palanca es la que acciona las pastillas del freno trasero.

Partes de una bicicleta La bicicleta está compuesta de la siguiente manera: Cable de freno

Asiento

Luz delantera

Timón

Chasis (marco) Manija de freno

Foco reflectante Freno

Palanca de cambios

Horquilla

Catalina

Piñón

Tensor

Cadena

Pedal

Llanta

Válvula

Radio

Para entender mejor el funcionamiento vamos a agrupar los componentes por sistemas. a) Sistema de transmisión: compuesto por la palanca de cambios, catalina, pedales, cadena y piñón de velocidades. Su función es transmitirle movimiento a las ruedas a diferentes velocidades, y así poder desplazarse. b) Sistema de frenos: compuesto por manijas de frenos, cables y los frenos propiamente dichos. Cada freno consiste en un par de jebes gruesos que, al accionar la manija de frenado, aprisionan la rueda y pueden llegar a detener completamente su movimiento. NOTA: Es peligroso frenar bruscamente sólo con el freno delantero cuando se circula a gran velocidad. c) Sistema de luces: es para ser usado cuando se circula de noche. Toda bicicleta debe llevar una luz delantera y un foco reflectante en la parte posterior. La luz delantera puede ser alimentada por una batería o por un generador de corriente llamado dínamo. Cuando queremos que la luz funcione, debemos acercar

el dínamo al neumático. El generador se acciona por rozamiento entre la llanta y la rueda del dínamo. d) Sistema de dirección: compuesto por el timón, la horquilla y la rueda delantera. Sirve para equilibrar y guiar la bicicleta al lugar donde deseamos ir. e) Sistema de asiento y suspensión: cumple la función de almohada o amortiguación. En las bicicletas más simples tanto la catalina como el piñón tienen una sola rueda dentada. La velocidad de estas bicicletas sólo varía si varía la velocidad del pedaleo.

En cambio las bicicletas de carreras y algunas bicicletas de paseo, la catalina y el piñón tienen múltiples ruedas dentadas con distintos números de dientes.

Catalin a

Catalina

Piñón

Pedal Piñón

Tensor

Cadena

¿Qué sucede cuando accionamos los pedales? Tal como se muestra en la figura anterior, la catalina está fijada entre los pedales, mientras que el piñón está fijado a la rueda trasera. Cuando se mueven los pedales se pone en movimiento la catalina. Ésta pone en movimiento la cadena, que a su vez hace girar al piñón que está fijado a la rueda trasera. Esta rueda da vueltas, y la bicicleta se pone en marcha. Relación de transmisión A la relación que existe entre el número de dientes de la rueda conductora (la catalina) y el número de dientes de la rueda conducida (el piñón) se le llama relación de transmisión “i”. i = # dientes de la catalina # dientes del piñón Por ejemplo, si la catalina tiene 44 dientes y el piñón tiene 22 dientes, la relación de transmisión es i = 44 = 2 22 Esto quiere decir que por cada vuelta de la catalina, la rueda trasera dará dos vueltas. La relación de transmisión también se puede obtener usando los diámetros de la catalina y el piñón respectivamente, tal como se muestra en la siguiente expresión: i = diámetro de la catalina diámetro del piñón NOTA: Cuanto menor es la relación de transmisión, menor será el esfuerzo que realice la persona para mover una bicicleta. Dato importante:  Si i es mayor que 1, la velocidad será mayor.  Si i es menor que 1 la velocidad se reduce.

Recomendaciones para hacer los cambios  Para ir a gran velocidad sobre superficies planas es recomendable combinar una catalina grande con un piñón pequeño. De esta manera el piñón girará más rápido que la catalina (se obtienen una relación de transmisión mayor).

 Para una velocidad normal se utiliza una catalina grande y un piñón mediano. Con este cambio se conseguirá una relación de transmisión mediana.  Para subir una pendiente, elegiremos una catalina pequeña y un piñón grande para que la rueda trasera gire a menor velocidad pero, con más fuerza. Con este cambio se conseguirá una relación de transmisión menor.

Finalmente te mostraremos algunas de las ventajas de la bicicleta: a) Es un vehículo barato comparado con otros medios de transporte. b) Es un vehículo fácil de mantener y apto para pequeños y grandes recorridos. En algunos países como Holanda, la bicicleta es el vehículo más usado para los desplazamientos urbanos como ir de compras o ir al trabajo. En China, la bicicleta es el vehículo nacional y lo usan cientos de millones de personas. c) La única energía que utiliza la bicicleta es la energía mecánica del hombre a diferencia de otros medios de transporte como el carro o el avión. d) Es un vehículo muy adecuado para realizar ejercicio físico y deporte, pues fortalece los músculos de las piernas y ayuda a agudizar los reflejos. e) La bicicleta es el medio de transporte más ecológico que ha inventado el hombre.

EXPERIMENTEMOS

Antes de entregar el módulo a cada grupo, se sugiere que el docente haga recordar a los alumnos el reglamento elaborado en clase para el uso de los módulos. Pedir a un alumno voluntario que lo diga en voz alta. Para esta experiencia se continuará trabajando con los grupos formados anteriormente. Asegurarse que todos los integrantes del grupo experimenten con el módulo entregado. Para responder a las preguntas, los alumnos pueden intercambiar opiniones dentro del grupo. Luego el docente pedirá a un voluntario de cada grupo que exponga su respuesta para comentarla entre todos. Tiempo sugerido 20 minutos. NOTA: Es muy importante que los alumnos sigan correctamente las instrucciones del docente.

Ha llegado el momento de experimentar con el módulo de la bicicleta, que nos permitirá comprender el principio de las transmisiones mecánicas y reconocer las partes de la bicicleta. Verás que este módulo contiene lo siguiente:   

Poleas. Una faja. Una bicicleta.

Primero manipula los siguientes materiales que vienen en el módulo.

FLECHA

1. Haz coincidir el punto blanco de cada polea con la flecha del soporte de madera. 2. Une las poleas con la faja, manteniendo el punto alineado con la flecha. Te será más fácil colocar la faja empezando por la polea menor. Si alguna de las poleas se llegara a mover, ten paciencia e inténtalo nuevamente. Debe quedar como se muestra en la figura anterior.

3. Uno de tus compañeros de grupo debe girar manualmente la polea mayor con ayuda de la manivela, hasta que de una vuelta completa. Los otros miembros del grupo deben observar cuidadosamente la polea menor. ¿Cuántas vueltas dio la polea menor? (Dio dos vueltas).

4. Ahora gira nuevamente la polea mayor, hasta que de cinco vueltas. ¿Coinciden nuevamente los puntos con las flechas? ¿Por qué? (No, porque la faja se resbala o desliza sobre las poleas). ¿Qué polea dio más vueltas? (La polea menor). ¿Por qué las poleas giran a distintas velocidades? (Porque son de diferente tamaño, diámetro) EXPLICACIÓN CIENTÍFICA: Dos poleas conectadas mediante una faja, girarán a distintas velocidades si los diámetros de las poleas son diferentes. La relación de transmisión entre las poleas esta definida de la siguiente manera. Relación de transmisión (i) i: diámetro de la polea mayor / diámetro de la polea menor. i= 2 Esto indica que cuando la polea mayor gira una vuelta, la polea menor girará dos vueltas.

Antes de continuar con la siguiente experiencia cada grupo deberá guardar los materiales utilizados.

¿ Qué sucedería si las dos poleas fueran del mismo diámetro? ( Ambas girarían a la misma velocidad es decir darían la misma cantidad de vueltas) ¿ Cuál sería su relación de transmisión? ( Su relación de transmisión sería: i = 1 : 1 )

CONOCIENDO COMO FUNCIONA LA BICICLETA A continuación, trabajaremos con la bicicleta especialmente acondicionada que se encuentra en el módulo. Observa con atención y responde. ( ANÀLISIS GLIOBAL DEL OBJETO) ¿ Cómo es la bicicleta? Descrìbela La bicicleta es... (respuesta libre) ( ANÀLISIS ANATÒMICO DEL OBJETO) ¿Qué partes identificas en la bicicleta?  Engranaje formado por la catalina, el piñón y la cadena sin fin.  El pedal.  La rueda trasera.  Parte del timón.  Frenos. ¿ Qué función cumple cada una de las partes? PARTES

FUNCIÒN

Engranajes

Transmiten el movimiento a las ruedas.

Frenos

Detienen el movimiento a las ruedas

Ruedas Pedal

Giran y desplazan la bicicleta. Ayuda en la transmisión del movimiento., al girar la catalina.

Dibuja la bicicleta que estas observando. Ahora observemos detenidamente el sistema de engranaje. ¿ Cuántos dientes tiene la rueda mayor o catalina? (Tiene 28 dientes). ¿Cuántos dientes tiene la rueda menor o piñón? (Tiene 18 dientes). ¿ Quién permite la unión de los engranajes? ( La cadena sin fin) ( ANALISIS FUNCIONAL DE LA BICICLETA) ¿ Qué mecanismo permite el funcionamiento de la bicicleta? ( La bicicleta funciona gracias al mecanismo de la transmisión mecánica)

¿ Cuándo se realiza la transmisión mecánica en la bicicleta? ( La transmisión mecánica se realiza cuando al girar la cadena sin fin permite el movimiento de la catalina hasta el piñón) ¿ Qué parte de la bicicleta cumple la función de transmisión? ( La cadena sin fin) ¿ Qué entendemos por transmisión mecánica? La transmisión mecánica se da cuando al mover (una rueda, polea, engranajes) se logra mover otro elemento simultáneamente. ( ANÀLISIS DE LA UTILIDAD DEL OBJETO) Gira las ruedas, moviendo el pedal. ¿Qué rueda gira a mayor velocidad? (La rueda menor o piñón) ¿Ambas ruedas giran en el mismo sentido y simultáneamente? (Sí). ¿ Quién es la rueda conductora? ( La catalina) ¿ Quién es la rueda conducida? ( Es el piñón) Para responder las siguientes preguntas, los alumnos utilizarán un plumón para marcar unas referencias sobre los dientes del piñón y de la catalina, así como también sobre algunas zonas de la estructura de la bicicleta, cercanas a los dientes marcados, lo que permitirá contar los dientes de manera más sencilla. Si el piñón (rueda menor) da una vuelta completa, ¿cuántos dientes avanzará la catalina (rueda mayor)? (La catalina avanzará 18 dientes). Si tuviéramos otra bicicleta, con un piñón de 24 dientes. ¿Sería más veloz o menos veloz que la bicicleta del módulo? ¿Por qué? (Sería menos veloz. Porque con un piñón más grande la relación de transmisión sería menor).

EXPLICACIÓN CIENTÍFICA: La cadena cumple la función de transmisión del movimiento desde la catalina hasta el piñón. Si el piñón tiene 18 dientes y la catalina tiene 28 dientes, entonces la relación de transmisión es: i = # dientes de la catalina / # dientes del piñón i = 1,6 Es decir, por cada vuelta de la catalina el piñón girará un poco más de una vuelta y media. Ahora, si el piñón tuviera 24 dientes y la catalina 28 dientes, entonces la relación de transmisión será: i = # dientes de la catalina / # dientes del piñón i = 1.1 Es decir, por cada vuelta de la catalina el piñón girará un poco más de una vuelta.

¿ A qué conclusiones hemos llegado al realizar esta experiencia?

Algunas de las posibles conclusiones de los alumnos:     

A mayor relación de transmisión obtendré mayor velocidad. A menor relación de transmisión obtendré menor velocidad. El mecanismo de transmisión mecánica permite el movimiento de la bicicleta. La velocidad que se le dé a la bicicleta dependerá del tamaño del piñón y la catalina La relación de transmisión no solamente se cumple para las bicicletas, también se pueden cumplir para otras máquinas que tengan engranajes conectados por cadena.

VALORANDO LO APRENDIDO ¿ Por qué será importante el mecanismo de engranaje en la bicicleta? (Porque gracias a este mecanismo, se transmite el movimiento a la bicicleta. también es el encargado de regular la velocidad) ¿ Qué beneficios ha obtenido el hombre de la bicicleta? ( Respuesta libre)

RELACIONES

ACTIVIDAD

ÀREA

Máquinas simples. Concepto y funcionamiento: de Ciencia y rueda, poleas, engranajes, manivela. Aplicaciones. Ambiente Máquinas complejas. Concepto. La Bicicleta. Partes y funcionamiento. Mecanismo de transmisión mecánica. Resuelve problemas sobre relación de transmisión . Lógico Realiza encuestas planteando preguntas relacionadas Matemática al uso de la bicicleta en su escuela. Procesa información. Elabora cuadros estadísticos. Realiza descripciones de procesos, mecanismos y Comunicación funcionamiento de la bicicleta, en formaobjetiva, Integral precisando características y las relaciones existentes entre los diferentes elementos.Vocabulariotecnológico. Educación vial. Conoce normas de tránsito. Normas Personal Social se seguridad del ciclista. Respeta normas de tránsito. Desarrollo de actividades motrices primarias (andar, correr, montar bicicleta) El Ciclismo.

Educación Física

CONCEPTUALIZACIÒN

En este momento se vuelve a revisar los mecanismos armados por los alumnos en el momento de la problematización. Ahora los alumnos contrastarán sus trabajos y teniendo en cuenta los nuevos conocimientos aprendidos, serán capaces de corregir si son necesario los mecanismos armados. PROBLEMA PLANTEADO: ¿ Cómo hacer para que dos ruedas giren a la vez en sentido contrario? La forma adecuada para hacer girar las dos ruedas en sentido contrario es colocar la banda elástica en forma inversa como se muestra en la figura.

Esta inversión es muy utilizada en los mecanismos de reversa. Recordemos que el mecanismo formado por la catalina, el piñón y la rueda cumplen una función importante en la bicicleta. ¿ Qué función crees que cumple? Son los encargados de transmitir el movimiento a la bicicleta.

Para finalizar este momento de construcción, es necesario que el docente solicite a sus alumnos que elaboren un mapa conceptual sobre el tema de la “Bicicleta” utilizando unas determinadas palabras. En grupo elaboran su mapa conceptual, lo exponen en un plenario. La maestra hace el cierre elaborando un único mapa junto con alumnos, donde se consolida todo lo aprendido en la actividad de aprendizaje.

TRANSFERENCIA

1

Para aplicar lo aprendido el día de hoy, te proponemos construir un sistema de engranajes para accionar un ventilador. Nuestro problema será

¿ Cómo construir un sistema de engranajes para accionar un ventilador? Cada grupo utilizará los siguientes materiales:        

Una tapa grande de recipiente. Pon en práctica tu ingenio y creatividad. Una tapa pequeña de recipiente. Un pegamento UHU pequeño. Tres carretes de hilo. Una plancha de tecnoport de 25 x 25 cm. Un pliego de lija Nº 60 para madera. Cuatro tarugos de madera del diámetro del agujero de los carretes. Una cartulina plastificada. El objetivo de esta sección es verificar los conocimientos adquiridos por los alumnos en el transcurso del desarrollo del módulo. Para esta experiencia se continuará trabajando con los mismos grupos. El docente solicitará a cada grupo con tres días de anticipación todos los materiales descritos anteriormente. Cada grupo construirá un sistema de engranajes para accionar un ventilador con los materiales designados para esta sección. Los alumnos dibujarán las paletas del ventilador en la cartulina para recortarlas posteriormente. El diseño de las paletas dependerá de la creatividad de cada grupo. El trozo de lija se deberá pegar en los bordes de las tapas para evitar que resbalen al momento de girarlas. Se sugiere realizar esta experiencia en 15 minutos. A continuación se muestra un ejemplo del modelo de sistema de engranajes que podrían realizar los alumnos.

1Actividades para la casa: Investiga en qué otras máquinas de uso diario se encuentran mecanismos de transmisión mecánica, similares a las vistas en el módulo trabajado. Escribe tres ejemplos con sus respectivos dibujos. 1

( La máquina de coser, en las cintas de grabación, en las radiograbadoras, etc.) 2

Halla la relación de transmisión en los siguientes ejercicios e indica si la relación es mayor o menor. a.- Si el piñón de una bicicleta tiene 23 dientes y la catalina 63 dientes. ¿ Cuál es la relación de transmisión existente? ¿ La relación es mayor o menor? I = nº de dientes de la catalina ----------------------------------nº de dientes del piñón i = 63 dientes ----------------23 dientes

i =2,7

=

Siendo i mayor que 1, por tanto, la relación de transmisión será mayor. b.- Si el piñón tiene 25 dientes y la catalina 15 dientes. ¿ Cuál es la relación de transmisión? ¿ Es mayor o menor?

i=

15 --------- = 25

i

=0,6

Siendo 0,6 menor que 1 la relación de transmisión será menor. c.- ¿ Cuántas vuelta dará aproximadamente la rueda trasera de una bicicleta por cada vuelta de la catalina , si esta tiene 33 dientes y el piñón tiene 13 dientes? i =

33 I =2,5 -------- = 13

La rueda trasera de la bicicleta dará aproximadamente dos vueltas y media por cada vuelta de la catalina.

FELICITACIONES

3

Elabora un tríptico sobre las ventajas del uso de la bicicleta en la vida del hombre. Saca fotocopia y entrégale a tus compañeros de otros grados.

FELICITACIONES

Ahora has comprendido el principio de las transmisiones mecánicas a través del funcionamiento de las poleas.

HABILIDAD

SUBHABILIDAD INDICADORES DE EVALUACIÒN 

Conocimiento de la información





Comprensión de la información Manejo de información científica tecnológica

 

INDICADORES DE LOGRO

Identifica conceptos, principios, componentes. Describe procesos, principios, características.



Interpreta procesos, mecanismos, principios. Analiza información. Establece comparaciones y relaciones.



 





Aplicación de la información

 



Actitud crítica frente a la información

 

Resuelve problemas utilizando información. Transfiere información a otros contextos.

Analiza uso de la información Juzga información. Valora información.



Señala las partes de una bicicleta en un gráfico. Reconoce que la bicicleta es una máquina compleja Nombra que máquinas simples forman la bicicleta. Relaciona el tamaño de los engranajes con la transmisión de la velocidad. Infiere que tipo de bicicleta debe usar de acuerdo a las actividades que realiza.

Utiliza el principio de la relación de transmisión mecánica para resolver problemas.

I ITEMS 01 02 06 08 03 04 05

09 10

Justifica el uso de la bicicleta en la vida diaria. 07

NIVELES DE APRENDIZAJE TRABAJADOS EN LA EVALUACIÒN ESCRITA

Reproductivo

Tipo de aprendizaje Tipos de contenidos

Comprensivo

Aplicativo

Análisis

Pensamiento critico

Datos y hechos Conceptual

Conceptos 01,02,06 Principios 08 Algoritmos

03,04 05,09,10

Procedimental Heurísticos

Normas Actitudinal Actitudes Valores

07

FICHA DE EVALUACIÓN Módulo: __________________________________________________________________ Nombre y Apellido: _______________________________________________________ Grado y Sección: _________________________________________________________ Profesor(a): _______________________________________________________________ Fecha: __________________ Colegio: Fe y Alegría nº __________ ____________________________________________________________________________ 1. Observa la figura y completa el cuadro, colocando los números en los casilleros.

Partes de la bicicleta:        

El timón El chasis Asiento y suspensión El piñón La cadena La catalina La rueda El pedal

2.- Encierra en un círculo, la respuesta correcta. De la bicicleta se puede decir que: a.- Es una máquina simple porque no tiene motor. b.- No es una máquina pues necesita energía muscular para funcionar. c.- Es una máquina compleja porque está formada por varias máquinas simples combinadas que permiten su funcionamiento. d.- Es una máquina compleja, porque con ella se puede ir a varios lugares.

3. Escoge el tamaño de la catalina y el piñón, que serán necesarios combinar para realizar las siguientes actividades: Pequeño – mediano - grande

  

Para subir al cerro San Pedro necesito una catalina ____________________ y un piñón ____________________ Para competir en una carrera de ciclismo necesito una catalina ________________ y un piñón _______________________ Para movilizarme de mi casa a mi escuela necesito una catalina _______________ un piñón ______________________

4. Completa la siguiente expresión, utilizando las alternativas: Se llama relación de transmisión a la relación que existe entre el número de dientes de la ____________ y el número de dientes del ______. Por ejemplo, si la catalina tiene 48 dientes y el piñón tiene 16, la relación de transmisión es ___. Esto quiere decir que, por cada vuelta de la catalina, la rueda trasera dará ___ vueltas. a) b) c) d)

piñón – catalina – 3 – tres. catalina – timón – 2 – dos. cadena – piñón – 3 - dos. catalina – piñón – 3 – tres.

5. Escoge una catalina y un piñón para obtener una relación de transmisión igual a 2. PIÑONES

I 12 dientes

Catalina: Piñón:

II 24 dientes

CATALINAS

III A 30 dientes

14 dientes

B 26 dientes

C 48 dientes

6.- Relaciona las máquinas simples con las partes que conforman la bicicleta, escribiendo el número dentro del paréntesis, según corresponda. 1.- Manivela

( ) freno

2.- Rueda

( ) piñón - catalina

3.- Palanca

( ) pedal

4.- Engranaje

( ) llanta

7.- Escribe tres ventajas que creas importantes para usar la bicicleta como un vehículo de transporte oficial en nuestro país. a.- __________________________________________________________________________ b.- __________________________________________________________________________ c.- __________________________________________________________________________ 8.- Escribe verdadero (V) o falso ( F ) según convenga. ( ( ( (

) ) ) )

La catalina es la rueda conductora. Los frenos transmiten los movimientos a las ruedas. La cadena es la encargada de la transmisión mecánica. A mayor relación de transmisión menor velocidad.

9.- Resuelve: Si un piñón tiene 14 dientes y la catalina 42 dientes. ¿ Cuál es la relación de transmisión existente? ¿ La relación de transmisión será mayor o menor? ¿ Cuántas vueltas dará la rueda trasera por una vuelta de la catalina?

10. - Lorenzo va a participar en una carrera de ciclismo. Para ello es necesario que escoja el tamaño adecuado del piñón y la catalina, fijándose en el número de dientes. Él desea ganar la competencia y así hacerse acreedor al premio mayor. ¿ Qué tamaño de catalina y de piñón le recomendarais usar para que gane la competencia? Subraya la respuesta que creas sea la correcta, teniendo en cuenta la relación de transmisión que se produce. a.- catalina 85 dientes – piñón 30 dientes. b.- catalina 52 dientes – piñón 44 dientes. c.- catalina 48 dientes – piñón 15 dientes. d.- catalina 25 dientes – piñón 25 dientes.

SOLUCIONES FICHA DE EVALUACIÓN 1. Partes de la bicicleta:

       

El timón El chasis Asiento y suspensión El piñón La cadena La catalina La rueda El pedal

2 3 1 8 7 6 4 5

2. c 3.   

catalina pequeña y piñón grande catalina grande y piñón pequeño catalina grande y piñón mediano.

4. d 5. catalina C y piñón II 6. 1.- manivela

( 3 ) frenos

2.-rueda

( 4 ) piñón - catalina

3.- palanca

( 1 ) pedal

4.- engranaje

( 2 ) llanta

7.- Respuesta libre 8.- V F V F 9.i = 3 La relación de transmisión es mayor. La rueda trasera dará 3 vueltas por una vuelta de la catalina. 10.- c

VOCABULARIO

1. Bicicleta : Vehículo de dos ruedas cuyos pedales transmiten el movimiento a la rueda trasera por medio de dos coronas y una cadena. Medio de transporte sano y ecológico. 2. Cadena: Conjunto de eslabones metálicos unidos entre si. Elemento de transmisión entre dos ruedas dentadas. 3. Catalina: Rueda dentada de una bicicleta, accionada por los pedales para trasmitirle movimiento al piñón. 4. Dínamo: Máquina destinada a transformar la energía mecánica (movimiento) en energía eléctrica. 5. Ecología: Ciencia que estudia las relaciones de los seres vivos con el medio ambiente que los rodea. 6. Pedal: Palanca que pone en movimiento una máquina. EL pedal se presiona con el pie. 7. Piñón: Rueda dentada de tamaño pequeño que engrana con otra mayor dentro de una máquina. 8. Polea: Máquina simple constituida por una rueda plana o acanalada por la que se desliza una cuerda que permite subir o bajar diferentes objetos.

LECTURA COMPLEMENTARIA A continuación se presenta una información adicional a la teoría. Si el docente lo considera conveniente, esta información podrá ser brindada a los alumnos. Sabías que... En 1791 un noble francés, el señor De Sivrac, construyó un vehículo de dos ruedas, con el objetivo divertirse. A este vehículo lo llamó "Celerífero". El Celerífero fue construido en madera y consistía en dos ruedas unidas entre si por medio de una tabla rígida horizontal sobre el cual cabalgaba el conductor. Montar esta máquina era divertido pero también agotador; porque, a falta de pedales, la persona sólo avanzaba si empujaba el vehículo con sus pies.

En 1818, un miembro de la nobleza alemana, el barón Karl Von Drais, perfeccionó este invento dotándolo de un primitivo timón. En su honor el vehículo resultante fue llamado “drasiana”.

El “caballito” de Macmillan En 1838, un herrero escocés llamado Kirkpatrick Macmillan, le añadió pedales a la bicicleta, que entonces se llamaba “caballito de juguete”. Los pedales estaban instalados debajo del timón, conectados a dos largas bielas que accionaban al eje de la rueda trasera.

PEDALES

BIELA

El velocípedo de Michaux En 1865, el francés Pierre Michaux y su hijo Ernest construyeron un velocípedo. Tenía una rueda grande adelante y otra un poco más pequeña atrás. El velocípedo tenía pedales en la rueda delantera y llantas de hierro alrededor de las ruedas de madera.

PEDALES

El biciclo Este vehículo podía ir más rápido que el velocípedo porque su rueda delantera era mucho más grande que la trasera. Una vuelta de los pedales propulsaba esta bicicleta a una gran distancia. El asiento estaba por encima de la rueda delantera para que el pedaleo fuera más fácil.

En 1868, el escocés John Boyd Dunlop inventó la cámara neumática, y en 1884 el británico John Kemp Sartley diseñó la bicicleta con cadena de transmisión Este vehículo es muy parecido a la bicicleta que usamos actualmente.

Tipos de bicicleta en la actualidad a) De carrera: son utilizadas para lograr una mayor velocidad. Se fabrican con materiales ligeros muy costosos como el titanio. Ofrecen una menor resistencia al aire, pues adoptan perfiles aerodinámicos.

b) De montaña: la estructura de la bicicleta es gruesa y las ruedas son más anchas, con el fin de facilitar la circulación por terrenos difíciles. Los cambios son más cortos y permiten subir mejor las pendientes. c) De cross: es una versión reducida de las bicicletas de montaña, que se popularizó en Estados Unidos durante los años sesenta. Presenta un timón ancho y ruedas gruesas, de tal forma que permite ejecutar maniobras acrobáticas incluso en terrenos firmes irregulares.

d) De alta competencia: utilizada por ciclistas profesionales; disponen de cambios de velocidades automáticos (electrónicos) para que el ciclista no tenga que soltar el timón en plena competencia.