Simulador de Puentes para 2º de la ESO: Bridge
Building Game
Introducción
Dentro de los contenidos de Tecnologías para 2º de ESO están las estructuras
reticuladas.
1. La realización de una estructura mínima exige una gran cantidad de tiempo, por lo que los alumnos no
pueden probar distintas opciones.Si bien la actividad más común es la realización de un proyecto de construcción de una estructura a partir de barras de papel enrollado, el proceso es lento y no permite
generar una gran cantidad de estructuras, limitando el abanico de soluciones posibles
y  por  tanto  la  creatividad  del  alumnado.  Además  el  esfuerzo  invertido  en  la
construcción hace imprudente realizar ensayos destructivos con las estructuras.
El Simulador.
Bridge Building Game es un juego de construcción que simula puentes de ferrocarril.
El objetivo es ir salvando cauces de ríos mediante la construcción de puentes a base
de barras y nudos, con un número limitado de barras, y con una carga determinada.
Este límite les permite comprender de forma práctica el concepto de presupuesto
finito.

El simulador  permite permite probar los  los diferentes tipos de estructuras reticuladas
de una forma mucho más rápida que si tuvieramos que construir la maqueta de las
mismas,  además  de  con  un  coste  mucho  menor.  A  la  vez,  desarrollamos  la
competencia digital y siempre se puede construir el puente probado con el programa,
capturando la pantalla y usándola como plano, haciendo una introducción al diseño y
construcción asistido por ordenador.
Para trazar una barra se hace click sobr un nudo existente (círculo amarillo) y se hace click donde se quiere colocar el siguiente nudo. Cuando se supera la longitud máxima de la barra se pone roja.Por otro lado el simulador de stress colorea en tiempo real las barras para indicar la tensión a la que están sometidas, tanto por el peso del puente como por el paso del tren,  con  los  que  el  alumno  visualiza  de  forma  fácil  los  diferentes  esfuerzos  de compresión y tracción de las barras.

En el caso de que los niveles altos superen la habilidad del alumno, siempre se puede
añadir una labor de investigación, a través de Internet de las soluciones que han
adoptado  otros  jugadores  para  aplicarlas  ellos.  De  esta  manera  se  fomenta  la
investigación y se alcanza la competencia de aprender a aprender. En todo caso
previamente hay que decir que dentro de los criterios de evaluación se encuentra la
originalidad.
Esto abre la perspectiva del alumnado frente a un sinfín de posibilidades de solución a
un problema dado. Esto se hará patente al final de la actividad cuando se visionen
todos los puentes realizados por los alumnos. En caso de que falten niveles siempre
se pueden bajar de Internet.
Las herramientas de Copy (Copiar) y Flip X (Simetría Horizontal) permite ahorrar gran
cantidad de tiempo. Permite introducir el concepto de elemento de estructura, ya que
3
3. Ilustración: Seleccionando Stress dentro de la ventana de simulación las barras se
colorean en función de la tensión soportada, de verde a rojo. En el simulador de puede
apreciar como la estructura se deforma en tiempo real a medida que pasa el tren o
frente al propio peso de la estructura. todas las estructuras parten de un elemento que se va repitiendo, y que para lograr un
equilibrio  suelen  ser  iguales  y  simétricos.  Esto  permitiría  realizar  una  actividad
interdisciplinar con la materia de Educación Plástica y Visual. De hecho la Arquitectura se  consideró  por  los  griegos  como  una  de  las  Bellas  Artes.  De  esta  forma  se
desarrollaría la competencia artística.
Soluciones al puente del segundo nivel.
 Si volvemos a la ventana de Edit y seleccionamos Stress se puede
evaluar de forma detenida la tensión en las barras, ya que quedan coloreadas, lo que
nos permite reforzar la estructura en los puntos críticos o adoptar otras soluciones.
5. Ilustración: Nivel 2 realizado con un versión más moderna, aporta mejoras
visuales.5
6. Ilustración: Otra versión del mismo nivel, se optimizó posteriormente.6
7. Ilustración: Algunos alumnos usaban estructuras mezclan los tipos Long y
Warren.7
8. Ilustración: Algunos alumnos optimizaron los puentes a niveles peligrosos.
9. Ilustración: Unos clásicos pilares tipo Long.

http://www.bridgebuilder-game.com/

Electromagnetismo

En 1820 el físico danés Hans Christian Oerted descubrió que entre el magnetismo y las cargas de la corriente eléctrica que fluye por un conductor existía una estrecha relación.

Cuando eso ocurre, las cargas eléctricas o electrones que se encuentran en movimiento en esos momentos, originan la aparición de un campo magnético tal a su alrededor, que puede desviar la aguja de una brújula. Si cogemos un trozo de alambre de cobre desnudo, recubierto con barniz aislante y lo enrollamos en forma de espiral, habremos creado un solenoide con núcleo de aire.

Si a ese solenoide le aplicamos una tensión o voltaje, desde el mismo momento que la corriente comienza a fluir por las espiras del alambre de cobre, creará un campo magnético más intenso que el que se origina en el conductor normal de un circuito eléctrico cualquiera cuando se encuentra extendido, sin formar espiras.

Bobina solenoide con núcleo de aire construida con alambre.desnudo de cobre enrollado en forma de espiral y protegido con.barniz  aislante. Si  a  esta  bobina  le  suministramos  corriente.eléctrica empleando cualquier fuente de fuerza electromotriz, como.una batería, por ejemplo, el  flujo  de  la  corriente  que  circulará  a.través de la bobina propiciará la aparición de un campo magnético.de cierta intensidad a su alrededor.

Después, si a esa misma bobina con núcleo de aire le introducimos un trozo de metal como el hierro, ese núcleo, ahora metálico, provocará que se intensifique el campo magnético y actuará como un imán eléctrico (o electroimán), con el que se podrán atraer diferentes objetos metálicos durante todo el tiempo que la corriente eléctrica se mantenga circulando por las espiras del enrollado de alambre de cobre.

Bobina solenoide a la que se le ha introducido un núcleo metálico.como el hierro (Fe). Si comparamos la bobina anterior con núcleoveremos que ahora las<líneas  de  fuerza  magnética  se  encuentran  mucho  más<intensificadas al haberse convertido en un electroimán.

Cuando el flujo de corriente eléctrica que circula a través del enrollado de cobre cesa, el magnetismo deberá desaparecer de inmediato, así como el efecto de atracción magnética que ejerce el núcleo de hierro sobre otros metales. Esto no siempre sucede así, porque depende en gran medida de las características del metal de hierro que se haya empleado como núcleo del electroimán, pues en algunos casos queda lo que se denomina "magnetismo remanente" por un tiempo más o menos prolongado después de haberse interrumpido totalmente el suministro de corriente eléctrica.

INDUCCIÓN MAGNÉTICA

Si cogemos un alambre de cobre o conductor de cobre, ya sea con forro aislante o sin éste, y lo movemos de un lado a otro entre los polos diferentes de dos imanes, de forma tal que atraviese y corte sus líneas de fuerza magnéticas, en dicho alambre se generará por inducción una pequeña fuerza electromotriz (FEM), que es posible medir con un galvanómetro, instrumento semejante a un voltímetro, que se utiliza para detectar pequeñas tensiones o voltajes.

Este fenómeno físico, conocido como "inducción magnética" se origina cuando el conductor corta las líneas de fuerza magnéticas del imán,  lo que provoca que las cargas eléctricas contenidas en el metal del alambre de cobre (que hasta ese momento se encontraban en reposo), se pongan en movimiento creando un flujo de corriente eléctrica. Es preciso aclarar que el fenómeno de inducción magnética sólo se produce cada vez que movemos el conductor a través de las líneas de fuerza magnética. Sin embargo, si mantenemos sin mover el alambre dentro del campo magnéticos procedente de los polos de los dos imanes, no se inducirá corriente alguna. En esa propiedad de inducir corriente eléctrica cuando se mueve un conductor dentro de un campo magnético, se basa el principio de funcionamiento de los generadores de corriente eléctrica. Ahora bien, si en vez de moverlo colocáramos el mismo conductor de cobre dentro del campo magnético de los dos imanes y aplicamos una diferencia de potencial, tensión o voltaje en sus extremos, como una batería, por ejemplo, el campo magnético que produce la corriente eléctrica alrededor del conductor al circular a través del mismo, provocará que las líneas de fuerza o campo magnético de los imanes lo rechacen. De esa forma el conductor se moverá hacia un lado o hacia otro, en dependencia del sentido de circulación que tenga la corriente, provocando que rechace el campo magnético y trate de alejarse de su influencia.

	Cuando aplicamos una diferencia de potencial, tensión o voltaje a un conductor y lo situamos dentro de las líneas de fuerza de un campo magnético, como el de dos imanes, por ejemplo, éste será rechazado hacia uno u otro lado, en dependencia del sentido de dirección que tenga la corriente que fluye por el conductor.

El campo magnético que se crea alrededor del alambre de cobre o conductor cuando fluye  la corriente eléctrica, hace que éste se comporte también como si fuera un imán y en esa propiedad se basa el principio de funcionamiento de los motores eléctricos. En la actualidad la magnetita no se emplea como imán, pues se pueden fabricar imanes permanentes artificiales de forma industrial a menor costo.

En la actualidad se fabrican imanes permanentes artificiales, para su empleo, por ejemplo, en la fabricación de altavoces para equipos de audio, dinamos para el alumbrado en las bicicletas, pequeños motores para uso en juguetes o en equipos electrónicos, en la junta hermética de la puerta de los frigoríficos y, por supuesto, en la fabricación de brújulas.
	Los altavoces de los equipos de sonido emplean, comúnmente, un imán permanente.

Electricidad y magnetismo 2 from gonzalo estelas

MECANISMOS

En 3º de ESO vemos el tema de los mecanismos.

En estas páginas puedes aprender y ver animaciones, y también autoevaluarte contestando a un montón de preguntas sobre los mecanismos.

recursos sobre mecanismos y animaciones

http://iesfranciscovera.juntaextremadura.net/web/profesores/pmendez/mecanismos/index.htm

El Motor V12 más pequeño

Como aplicación a  los mecanismos en 3º ESO,  he descubierto este vídeo. No conozco la autoría del mismo, pero por lo que se aprecia, pertenece a un señor que  merece el más sincero respeto. La obra de ingeniería que ha logrado este señor es impresionante. Se ha Creado de forma artesanal nada más y nada menos que un pequeño motor de 12 cilindros en V, con la complejidad que ello conlleva, y que funcione perfectamente, tiene un mérito más que merecido. Para colmo de bienes, el vídeo tiene buena factura, está muy bien editado y con un muy buen gusto musical,  y además resulta didáctico, pues a medida que avanza la construcción se van mostrando los elementos del motor y cómo los va fijando en su sitio. 

Palancas

La palanca

La palanca es un sistema de transmisión lineal que consiste en una barra rígida que gira en torno a un punto de apoyo o articulación. en un punto de la barra se aplica una fuerza F (también llamada potencia) con el fin de vencer una resistencia R.

Podemos encontrar palancas allá donde miremos y siempre han estado entre nosotros desde que el ser humano tiene conciencia. Así, un simple palillo de dientes se puede considerar una palanca, al igual que una cuchara. En principio, el objetivo de la palanca es el de reducir el esfuerzo que una persona o máquina debe hacer para cumplir con un objetivo, aunque no todas las palancas nos ayudan a reducir tal esfuerzo.

Basándonos en la definición de palanca, podemos distinguir los siguientes elementos en la misma:

• Potencia (F): o fuerza que aplicamos en un punto de la palanca para obtener un resultado. La fuerza la podemos aplicar manualmente con nuestra propia fuerza, o través de un motor o cualquier otro mecanismo.
• Resistencia (R): fuerza que tenemos que vencer; es la que hace la palanca como consecuencia de haber aplicado nosotros la potencia.
• Brazo de potencia (BP), distancia entre el punto en el que aplicamos la potencia y el punto de apoyo.
• Brazo de resistencia; Br: distancia entre la fuerza de resistencia y el punto de apoyo.

En el siguiente ejemplo, podemos observar una carretilla que, en realidad es una palanca. Allá donde actúa la persona que lleva la carretilla se aplica lafuerza o potencia (F), la carga que lleve la carretilla será la resistencia (R). Teniendo en cuenta que el punto de apoyo (O) se sitúa en el centro de la rueda, podemos concluir que el brazo de la potencia (BP) es la distancia de F a O, esto es, 1.6 m mientras que el brazo de la resistencia (BR) es la distancia de R a O, esto es, 0.4 m

Según la posición que ocupe la fuerza, la resistencia y el punto de apoyo en la palanca, existen tres tipos de palanca.

• Palanca de primer grado: Es aquella en la que el punto de apoyo se encuentra entre la potencia y la resistencia. Si el punto de apoyo se encuentra más cerca de la resistencia que del punto donde se aplica la fuerza, podemos vencer grandes resistencias aplicando pequeños esfuerzos. Es nuestra idea intuitiva de palanca, algo que nos ayuda a mover una carga pesada. Como ejemplos clásicos podemos citar la pata de cabra, el balancín, los alicates o la balanza romana.

Esquema de la palanca de primer grado

Ejemplos de palancas de primer grado

• Palanca de segundo grado: Se obtiene cuando colocamos la resistencia entre la potencia y el punto de apoyo. Según esto el brazo de resistencia siempre será menor que el de potencia, por lo que el esfuerzo (potencia) será menor que la carga (resistencia) a vencer. Como ejemplos se puede citar el cascanueces, la carretilla o la perforadora de hojas de papel.

Esquema de la palanca de segundo grado

El cascanueces es un ejemplo de palanca de segundo grado, al igual que la carretilla de primera imagen

• Palanca de tercer grado: Se obtiene cuando ejercemos la potencia entre el punto de apoyo y la resistencia. Esto trae consigo que el brazo de resistencia siempre sea mayor que el de potencia, por lo que el esfuerzo siempre será mayor que la carga (caso contrario al caso de la palanca de segundo grado). Ejemplos típicos de este tipo de palanca son las pinzas de depilar y la caña de pescar. Este tipo de palanca es ideal para situaciones de precisión, donde la fuerza aplicada es mayor que la resistencia a vencer. .

Esquema de la palanca de tercer grado

Una pinzas para depilar son un buen ejemplo de palanca de tercer grado

La ley de la palanca dice: Una palanca está en equilibrio cuando el producto de la fuerza F, por su distancia BP, al punto de apoyo es igual al producto de la resistencia R por su distancia BR, al punto de apoyo.

F·BP = R·BR

Esta fórmula nos dice una gran verdad: cuanto mayor sea la distancia de la fuerza aplicada al punto de apoyo (brazo de potencia), menor será el esfuerzo a realizar para vencer una determinada resistencia”. (BP↑ F↓)

Resolvamos un ejemplo de ejercicio de palanca con la carretilla anterior. Supongamos que queremos cargar 80 kg de arena con la carretilla. Teniendo en cuenta que el valor del brazo de potencia es de 1,6 metros y el del brazo de la resistencia es 0,4 metros, podemos considerar:

• BP = 1,6 m
• BR= 0,4 m
• R= 80 kgf,   kgf significa kilogramo-fuerza. Un kilogramo-fuerza es la fuerza necesaria para sostener un objeto de masa un kilogramo.

Sustituyendo

F · BP = R · BR

F · 1,6 = 80 · 0,4

F · 1,6 = 32  —-> F = 20 kgf

Conclusión: Para cargar con la carretilla 80 kg de arena, la persona tan solo debe ejercer una fuerza de 20 kgf.