Física Diferencial. Maqueta de Transmisión de movimiento.

 

Proyecto de Física: "Construcción de una Maqueta de Máquina Compuesta"

Ha llegado el momento de aplicar todo lo que hemos aprendido sobre transmisión de movimiento de una forma creativa y práctica. En este proyecto, tendrán la oportunidad de diseñar, construir y analizar su propia máquina compuesta.

El objetivo es doble: por un lado, desarrollar sus habilidades de ingeniería y trabajo en equipo para crear una maqueta funcional; por otro, demostrar su comprensión de los principios físicos que la gobiernan, calculando y explicando sus propiedades.

Descripción del Proyecto

Deberán diseñar y construir en equipos una maqueta funcional que muestre una máquina compuesta para la transmisión de movimiento circular. La máquina debe utilizar uno (o una combinación) de los siguientes sistemas:

Mecanismos Permitidos:

• Poleas con Correa: Ideal para transmitir movimiento entre ejes que están a una distancia considerable. Permite cierto deslizamiento, lo cual es interesante de analizar.

• Engranajes con Cadena (Piñón-Cadena): Muy preciso, no permite deslizamiento. Lo ven todos los días en las bicicletas. Es excelente para transmitir fuerza.

• Tren de Engranajes: Permite cambiar la velocidad y el torque de manera muy significativa en espacios reducidos. Es la base de las cajas de cambios.

• Tornillo Sinfín y Corona: Un mecanismo fascinante que logra una reducción de velocidad muy grande en un solo paso. Además, ¡es (casi siempre) irreversible!

El proyecto debe ser una máquina compuesta, lo que significa que debe tener al menos dos mecanismos simples trabajando juntos. No se aceptará un sistema con una sola polea simple o un único par de engranajes. El desafío es la combinación.

2. Fases del Proyecto y Cronograma

Para organizar su trabajo, les sugiero el siguiente cronograma:

• Fase 1: Investigación y Planificación 14-20 de agosto. 

• Formen sus equipos.

• Cada integrante debe investigar y proponer una idea de máquina para construir (ej: un pequeño taladro de banco, un sistema de grúa simple, un batidor manual, un carrusel, etc.).Esto debe quedar registrado y se envía como actividad con firma al correo nuestrasclasesdefisica@gmail.com, con el nombre y curso de cada integrante. 

• Discutan en equipo los pros y contras de cada idea (dificultad, materiales, originalidad).Esto debe quedar registrado y se envía como actividad con firma al correo nuestrasclasesdefisica@gmail.com, con el nombre y curso de cada integrante. 

• Elijan la idea final y definan los roles de cada integrante. Esto debe quedar registrado y se envía como actividad con firma al correo nuestrasclasesdefisica@gmail.com, con el nombre y curso de cada integrante. 

• Actividad con Firma (Evaluación Formativa) Fase 2: Enviar a mi correo el documento con los integrantes, la idea elegida y los roles y tareas de cada uno. 

• Fase 2: Diseño y Acopio de Materiales (Clases 2)   20 de agosto. 

• Realicen un boceto o plano detallado de su maqueta. Incluyan medidas tentativas (diámetros de poleas/engranajes, distancia entre ejes).

• Hagan una lista de los materiales que necesitarán. 

• Actividad con Firma  Fase 2: Enviar a mi correo el boceto y la lista de materiales (incluir integrantes y sus cursos)

• Fase 3: Construcción (Clases 2-3 y 4 ) 20-21 y 27 de agosto. 

• ¡Manos a la obra! Esta es la etapa principal de construcción de la maqueta.

• Documenten el proceso con fotos. Servirá para su informe final.

• Fase 4: Pruebas, Análisis y Presentación (Clases 6) 28 de agosto. 

• Hagan funcionar su maqueta y realicen los ajustes finales.

• Realicen las mediciones y los cálculos físicos requeridos (ver sección 4).

• Preparen su informe escrito o la presentación oral.

3. Formación de Equipos y Roles

Ustedes deciden el número de integrantes de su equipo. Para que el trabajo sea exitoso, es crucial que cada uno asuma un rol según sus habilidades e intereses. Aquí hay algunos perfiles para que se identifiquen:

• El/La Investigador(a) y Analista Físico:

• Habilidades: Le gustan las matemáticas y la física, es bueno investigando, es metódico y ordenado.

• Tareas: Lidera la investigación de ideas, realiza los cálculos de diámetros, velocidades angulares, torque, relación de transmisión, etc. Es el experto en la "ciencia" detrás de la máquina.

• El/La Diseñador(a) y Arquitecto(a):

• Habilidades: Tiene buena visión espacial, le gusta dibujar, es detallista y planificado.

• Tareas: Crea los planos y bocetos de la maqueta. Se asegura de que el diseño sea viable y que las piezas encajen correctamente. Piensa en la estética y la estructura.

• El/La Constructor(a) e Ingeniero(a) de Materiales:

• Habilidades: Es hábil con las manos, le gusta usar herramientas, es práctico y recursivo.

• Tareas: Lidera la construcción física de la maqueta. Sugiere los mejores materiales (cartón, madera, tapas de botella, impresiones 3D, etc.) y se encarga del ensamblaje.

• El/La Líder de Proyecto y Comunicador(a):

• Habilidades: Es organizado, bueno para comunicarse, mantiene al equipo enfocado y motivado.

• Tareas: Se asegura de que se cumplan los plazos, organiza las reuniones, resuelve conflictos y lidera la preparación del informe final o la presentación oral.

Nota: Una persona puede cumplir varios roles, pero todos deben tener tareas claras y contribuir equitativamente.

4. Entrega y Presentación Final (Jueves 28 de Agosto)

Al finalizar el proyecto, deberán entregar:

1. La Maqueta Funcional. (nota 1) 

2. Un Informe Escrito o una Presentación Oral (nota 2)  que debe incluir:

• Introducción: ¿Qué máquina construyeron y por qué la eligieron?

• Descripción del Mecanismo: Expliquen el tipo de transmisión que usaron (poleas, engranajes, etc.) y cómo se combinan.

• Proceso de Construcción: Muestren fotos y describan los materiales y los pasos que siguieron.

• Análisis Físico :

• Mediciones: Diámetros y/o radios de todas las poleas y engranajes.

• Relación de Transmisión: Calculen la relación de transmisión total del sistema.

• Velocidad: Midan o estimen la velocidad angular de entrada (la que aplican con la mano, por ejemplo) y calculen la velocidad angular de salida.

• Torque: Expliquen conceptualmente cómo se modifica el torque en su máquina. Si aplican una fuerza de entrada, ¿el torque de salida es mayor o menor? ¿Por qué?

• Inercia: Comenten de forma cualitativa cómo la masa y forma de sus componentes (inercia) afecta el arranque del movimiento.

• Conclusión: ¿Qué aprendieron?¿Cómo les sirve en la vida cotidiana lo aprendido? ¿Qué desafíos enfrentaron y cómo los solucionaron?