Experimentos para investigar las fuerzas de compresión y torsión
¿Alguna vez te has preguntado por qué los rascacielos no se caen? ¿Por qué los puentes no se hunden en los ríos que atraviesan o por qué las bicicletas son de diferentes tamaños y formas? ¿Por qué algunos edificios están hechos de madera y otros están hechos de acero y vidrio? ¡Eso es fácil! Porque se hacen así, ¿verdad?
¿Cómo saben las personas que diseñan cosas qué material es mejor usar? o ¿qué altura puede tener un edificio? o incluso ¿dónde es el mejor lugar para colocar un puente? Los ingenieros e ingenieras diseñan estructuras, como edificios, presas, aviones, automóviles, túneles, sillas, cuadros de bicicletas e incluso juguetes para sostener el peso y resistir las fuerzas que se colocan sobre ellos que podrían romperlos. ¿Cómo lo hacen?
Tarea: diseñamos un experimento
Tiempo:
1 sesión
Agrupamiento:
grupos de 3/4 personas
Sabemos que una fuerza es una magnitud que hace que un cuerpo pueda deformarse, modificar su velocidad o bien ponerse en movimiento. Los ingenieros e ingenieras determinan las fuerzas que actúan sobre una estructura. Cuando se aplican fuerzas externas a una estructura, las tensiones internas (fuerzas internas) desarrollan resistencia a las externas. La oposición de fuerzas externas e internas es lo que mantiene unida a la estructura. Una vez que se conocen las cargas que actúan sobre ella, se calculan las tensiones internas resultantes y se diseña cada pieza de la estructura para que sea lo suficientemente fuerte como para soportar las cargas sin romperse.
Por lo tanto, en ingeniería hay que ser conscientes de las fuerzas que actuarán sobre la estructura, para que puedan tomar las decisiones de diseño y elegir los materiales adecuados.
Vamos a investigar esas fuerzas y cómo afectan a una estructura. Expondremos los resultados de nuestra investigación en un informe científico.
Materiales
Barras de pegamento (las que se usan en pistolas de pegamento calientes)
Reglas (para medir)
Rotuladores permanentes punta fina (para marcar en las barras de pegamento)
Usamos una regla para marcar cuatro líneas rectas de 10 cm a lo largo de una barra de pegamento. Separamos las líneas 90 grados, colocando una en la parte superior y otra en la parte inferior (dibujadas horizontalmente) y las otras dos líneas las ponemos en vertical, una a cada lado de la barra de pegamento.
Sostenemos la barra de pegamento entre un dedo y el pulgar y aplicamos una fuerza en el centro de la barra de pegamento. Observamos cómo cambian las longitudes y formas de las líneas.
Usamos una regla para marcar una serie de líneas rectas a lo largo de una barra de pegamento, como se ha hecho en el experimento anterior.
Trabajando en parejas, uno sostiene un extremo de la barra de pegamento, mientras que el compañero tuerce el otro extremo lo máximo que puede. Observamos lo que ocurre.
3. Respondemos a las siguientes preguntas de investigación
¿Qué sucede con la línea en la parte superior de la barra de pegamento (el lado donde presiona el dedo)? ¿Qué pasa con la línea en la parte inferior?
¿Qué pasa con las líneas en los dos lados de la barra de pegamento?
¿Qué es la tensión?, ¿y la compresión?
¿Qué pasa con las líneas en la barra de pegamento cuando se tuerce?
¿Qué es la torsión?
Tarea: Identificamos fuerzas
Tiempo:
1/2 sesión
Agrupamiento:
En parejas
Con todo lo aprendido, hacemos esta dos actividades y las añadimos al informe final.
1.- Indicamos el tipo de fuerza que soportan las siguientes estructuras.
2.- Buscamos en la Red más imágenes que representen los tipos de fuerzas de compresión y de torsión. No hay que olvidarnos de mencionar la autoría.
La siguiente tarea es individual. Leeremos un artículo y elaboraremos un texto argumentativo. .
Un puente constituye un icono de la ingeniería civil. La construcción de un puente lleva asociados problemas a los que toda persona ingeniera se enfrenta cuando proyecta una obra. A continuación, leemos este artículo con una noticia. El 15 de agosto de 2018 una parte del puente de Morandi se vino abajo en la A10 a la altura de Génova (Italia). Se trata del peor incidente de esta clase en Europa desde 2001.
Cada estudiante elaborará un texto argumentativo, tomando como base el artículo y estas dos cuestiones:
¿Qué provocó el derrumbe del puente de Génova?
¿Es importante conocer las fuerzas que soportarán las diferentes estructuras en la fase de diseño de las mismas?
Un texto argumentativo constituye un discurso cuya finalidad es defender una idea o una opinión aportando razones. El propósito de un texto argumentativo es, pues, convencer a alguien para que haga algo o bien crea algo.
El texto será de no más de 10 líneas en las que se justifique la importancia de conocer el tipo de fuerzas que actúan en el diseño de los elementos estructurales y dispositivos mecánicos y, la importancia que se da a ello en grados como las diferentes Ingenierías y en Arquitectura.
Para construir este texto argumentativo , la estructura a seguir sería la siguiente:
Primer párrafo. 2 o 3 líneas que indican la postura que vamos a defender.
Segundo párrafo. Desarrollo de la argumentación. Utilizar, al menos, tres o cuatro argumentos que avalen nuestra postura. Si disponemos de numerosos argumentos esta parte puede desarrollarse en dos párrafos (2º y 3º). En este caso, el 2º puede dedicarse a los argumentos positivos, mientras que el 3º puede plantear argumentos que refuten la tesis contraria (contraargumentación), o bien puede dedicarse a desmontar posibles argumentos contrarios a nuestra postura.
Último párrafo. En él se presenta la conclusión, que consiste en resumir los argumentos principales y reforzar la tesis.
Reflexión y evaluación
Una vez que hemos finalizado la tarea, es un buen momento para reflexionar en nuestro diario de aprendizaje. Algunas sugerencias pueden ser:
¿Qué he aprendido?
¿Qué me ha sorprendido más de todo el proceso? ¿Por qué?
Archibaldo. Torres Business Area (Dominio público)
