Máquinas Para Mover Cargas

Área de Educación Tecnológica

Máquinas para elevar cargas

Desde siempre las personas necesitaron sacar agua de los ríos, levantar materiales para construir casas, subir cajas con mercaderías a las estanterías más altas de un depósito y realizar otros trabajos pesados.

En un principio lo hacían sólo con su cuerpo: mediante ingeniosos mecanismos lograban hacer las tareas más rápido o con menos esfuerzo… Luego se ayudaron con animales u otras fuentes de energía provenientes de la naturaleza: los fuertes vientos o las corrientes de los ríos ayudaban en las tareas… con la llegada de la electricidad todo cambió.

A lo largo de esta unidad tendrás la posibilidad de:

Conocer cómo, a lo largo de la historia, las personas fueron creando soluciones

tecnológicas al problema de levantar cargas.

Construir y hacer funcionar máquinas para mover cargas en el aula.

Dibujar y esquematizar las máquinas construidas.

Analizar mecanismos utilizados para reducir el esfuerzo de mover objetos.

Comparar diferentes maneras de energizar a las máquinas.

Resolver problemas tecnológicos, seleccionando y combinando las partes de

acuerdo con las funciones que tienen que cumplir.

¿Cómo subir el agua?

Cuenta una leyenda que la esposa del rey Nabucodonosor II de Babilonia extrañaba su país natal que era verde y frondoso. El rey construyó para ella los famosos Jardines de Babilonia en forma de terrazas y colmados de árboles frutales y flores, como se puede ver en las imágenes.

Él quería que corrieran arroyos entre la vegetación de los jardines. Entonces había que subir el agua por las laderas escalonadas, y esto era un trabajo muy pesado… Pero había una solución: un instrumento llamado “cigoñal” o “shaduf”, que permitía elevar el agua desde el río hasta la parte más alta de los jardines.

Ciencia y Tecnología 1° Año Las Máquinas pag. 1/15


¿Cómo funciona un cigoñal?

El agua se recolecta del río por medio de un canasto. Este canasto llena un piletón, de donde, con otro canasto se toma el agua y se la eleva hacia el piletón siguiente que está un poco más arriba.

Construyendo el cigoñal

1. Construí un modelo que funcione como el cigoñal.

2. Dibujá el modelo de manera esquemática



3. Probá el funcionamiento del modelo intentando elevar un vaso de plástico lleno de agua.

4. Señalá sobre el dibujo anterior las partes más importantes del modelo.

5. Explicá cómo lograste que pudiera levantar ese peso.

Representamos la máquina mediante un diagrama en el que cada parte se muestra con un bloque. Las flechas indican qué pasa con el movimiento dentro del sistema.


PersonaPersona Hilo y Palanca

Hilo y Palanca

BaldeBalde


De las nubes al aljibe

Otra fuente de agua disponible para las personas siempre fue la lluvia… Y aunque no es fácil juntarla, a alguien se le ocurrió una idea…

Lo que habitualmente conocemos como “aljibe” es en realidad sólo el pozo de donde se obtiene el agua. El sistema es mucho más grande. Abarca los techos de la vivienda, las canaletas por donde el agua es transportada y el depósito subterráneo donde se almacena y filtra el agua.

Para no tener que esforzarse demasiado en levantar los baldes a fuerza de bíceps, se usa un mecanismo muy simple que consiste en una polea con una cuerda que levanta el balde con agua. Esto facilita mucho el trabajo, ya que es mejor tirar hacia abajo que desde arriba…



1. Construí un modelo que funcione como el aljibe

2. Dibujá el modelo de manera esquemática (sin los detalles de las piezas de Lego)


4. Señalá sobre el dibujo las partes más importantes del modelo.

5. Completá el diagrama de bloques correspondiente al aljibe.

6. ¿Qué recomendaciones harías a un constructor de aljibes para que se pueda subir el balde lleno de agua sin problemas?

Con una sola mano…

En la imagen puede verse una mejora a los primeros aljibes. En lugar de tirar del hilo, la


PersonaPersona ?? BaldeBalde


persona debía girar una manivela. El hilo se iba enrollando en el eje mientras el balde subía. Este mecanismo se llama torno.

1. Construí un modelo que funcione como el del aljibe con torno.

2. Dibujá el modelo de manera esquemática.


4. Señalá sobre el dibujo las partes más importantes del modelo.

5. Completá el siguiente diagrama de bloques:


PersonaPersona ?? BaldeBaldeEje e hiloEje e hilo


¡¡¡Sin manos!!!

Ya resolvimos el problema de sacar el agua del pozo con facilidad pero, como siempre, surge un nuevo problema: ¿cómo hacer para que se mantenga el balde elevado sin tener que sostener la manivela con la mano? Entonces surge una idea ingeniosa: el trinquete. Éste es un mecanismo que funciona como una traba.

1. Agregá al modelo anterior un trinquete.

2. Elevá la carga girando la manivela y detenela con el trinquete. ¿El trinquete permite girar la manivela en ambos sentidos?



¿El agua tiene fuerza?

En la provincia de Chubut, Patagonia argentina, hay una pequeña ciudad que tiene un molino: Trevelin, nombre que significa “pueblo del molino” en galés.

Este molino funciona con la energía de una corriente de agua que fue desviada por el dueño del lugar para hacer girar la rueda que vemos en las imágenes y así mover unas pesadas piedras que muelen granos de trigo para convertirlos en harina.

1. Siguiendo los pasos de la tarjeta de armado construí un modelo que funcione como una rueda hidráulica.




3. Probá el funcionamiento del modelo intentando elevar un vaso de plástico lleno de agua. .¿Podemos decir que la rueda hidráulica cumple una función equivalente a la de la manivela? ¿Por qué?


5. El modelo posee un mecanismo, formado por dos ruedas dentadas, denominado engranaje. Volvé a construir el modelo pero sin utilizar las ruedas dentadas. Uní la rueda hidráulica directamente al eje del hilo y hacelo funcionar . ¿Qué ocurre? ¿Es más fácil o más difícil elevar la carga?

6. Escribí un texto que explique con tus palabras cuál es la función que cumple en este modelo el mecanismo de engranajes

7. Dibujalo y señalá sobre el mismo las partes más importantes del modelo.


Rueda Hidráulica

Rueda Hidráulica

?? BaldeBaldeEje e hiloEje e hilo


Con ayuda de engranajes

Hace varios siglos, durante la época conocida como Renacimiento, un gran pintor e inventor diseñaba cientos de ingeniosos artefactos. En la imagen que vemos aquí, podemos observar un modelo de grúa construido sobre bocetos de Leonardo Da Vinci, el genio de quien hablamos.

Esta máquina funcionaba con la fuerza de una o varias personas y servía, como todos sabemos, para levantar cargas pesadas… pero ¿qué hace que el trabajo sea más fácil?

Actualmente se emplean grúas en la construcción de edificios, puentes y torres; en la movilización de grandes cantidades de materiales… Las personas se ayudan con mecanismos.

¿Qué es un mecanismo? Investigando encontrarás algunas respuestas…

1. Siguiendo los pasos de la tarjeta de armado construí un modelo de grúa.


3. Probá el funcionamiento del modelo intentando elevar un vaso de plástico



lleno de agua.

4. Marcá sobre el dibujo las partes más importantes del modelo.


6. Escribí un texto que explique, con tus palabras, las diferencias entre levantar cargas pesadas con manivela y con ruedas hidráulicas.

7. Explicá la función que cumple cada una de las partes del modelo.


PersonaPersona

?? Balde

BaldeEje e hilo

Eje e hilo?

??

?


Con motores es más fácil

En la búsqueda por simplificar aún más las tareas, surgen los motores eléctricos.

Sólo hay que encenderlos y apagarlos en el momento oportuno.

Lo que antes hacían las personas ahora lo hacen motores muy poderosos.

1. Siguiendo las indicaciones de la tarjeta de armado, incorporá el módulo motor a la grúa continuando con la tarjeta de armado hasta el final. Hacela funcionar.

2. ¿Podemos decir que el motor eléctrico cumple una función equivalente a la de la rueda hidráulica? ¿Por qué?


Problema integrador


MotorMotor ??BaldeBalde?? ??


En la siguiente imagen podemos ver el estacionamiento donde trabaja Don Ramón, el encargado de levantar y bajar manualmente la barrera de entrada.



1. Construí la barrera de Ramón.2. Representá la barrera mediante un diagrama de bloques.

3. Incorporale a la barrera un torno para que Ramón pueda subir y bajar la barrera mediante el giro de una manivela. Dibujá la solución y construila.

4. Representá la nueva barrera mediante un diagrama de bloques.

5. Agregale un trinquete para que la barrera pueda quedar detenida cuando se abre.

6. Incorporale a la barrera un mecanismo para que Ramón pueda subir la barrera sin esfuerzo. Dibujá la solución y construila.




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