Por: Ernesto Díaz Maestro Educación en Tecnologías Esc. Especializada en tecnología Gerardo Selles Sola, Caguas E-Mail: yusepi@gmail.com

Alineación y Estándares

Ciencias

Educación el Tecnologías

(ITEA)

Estándares Comunes por

Conglomerado

Matemáticas

Estándares de Programa de Ciencias 2014

Diseño para ingeniería Expectativas Definir y delimitar problemas de ingeniería: Mientras más precisas sean las especificaciones y limitaciones de un diseño, habrá mayor probabilidad de que la solución resulte éxitos Establecer las especificaciones incluye, identificar las características físicas y las funciones del sistema que limitan las posibles soluciones. Desarrollar posibles soluciones: Las soluciones deben ser puestas a prueba y luego modificadas a base de los resultados de la prueba. Existen procesos sistemáticos para la evaluación de soluciones con respecto a cuan bien atienden las especificaciones y limitaciones de un problema. Algunas veces se pueden combinar soluciones distintas para crear una solución que es mejor que todas las anteriores. Todos los tipos de modelos son importantes para probar las soluciones. Optimizar la solución del diseño: Aunque un diseño puede que no resulte ser el mejor en todas las pruebas, identificar las características del diseño que funcionaron mejor en cada prueba puede proporcionar información útil para el proceso de rediseño, es decir, algunas de esas características se pueden incorporar en el nuevo diseño. El proceso interactivo de poner a prueba las soluciones más prometedoras y modificar lo que se propone a base de los resultados de las pruebas, lleva a un mayor refinamiento de la idea y finalmente a la solución óptima.

Estándares de Programa de Ciencias 2014

Diseño para ingeniería Indicadores: EI.F.IT1.IT.1 Define las especificaciones y limitaciones de un problema de diseño con suficiente precisión para asegurar una solución exitosa, tomando en consideración los principios científicos relevantes y los impactos potencialessobre las personas y el ambiente que pudieran limitar las posibles soluciones. EI.F.IT1.IT.2 Desarrolla un modelo para generar datos al realizar pruebas interactivas y modificaciones a un objeto, herramienta o proceso, con el fin de documentar y obtener el diseño óptimo. EI.F.IT1.IT.3 Analiza los datos de las pruebas para determinar las similitudes y diferencias entre varias soluciones de diseño, e identificar las mejores características de cada una, y combinarlas en una solución nueva, que atienda mejor los criterios para el éxito de las mismas. EI.F.IT1.IT.4 Evalúa soluciones de diseño competitivas usando un proceso sistemático para determinar cuán bien atienden las especificaciones y limitaciones del problema.

Educación en Tecnologías

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2. Los Estudiantes habrá de desarrollar una comprensión de los conceptos básicos de y tecnología. Estos conceptos fundamentales son: sistemas, recursos, requisitos, optimización y “trade-off” o compromiso, procesos y controles Q. El mal funcionamiento de cualquier parte de un sistema pueden afectar a la función y la calidad del sistema. R. Los requisitos son los parámetros colocados en el desarrollo de un producto o sistema. S. El compromiso o “trade-off” es un proceso de decisión que reconoce la necesidad de compromisos cuidadosos entre los factores de la competencia. 3. Desarrollar la comprensión de las relaciones que existen entre las tecnologías y las conexiones de esta con otros campos de estudio. F. El conocimiento obtenido de otros campos de estudio tiene un efecto directo en el desarrollo de productos y sistemas tecnológicos.

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8. Desarrollar la comprensión de las cualidades y atributos del diseño. E. El diseño es un proceso de planificación creativa que da lugar a productos y sistemas útiles. F. No existe un diseño perfecto. G. Requisitos para el diseño se componen de criterios y restricciones. 9. Desarrollar la comprensión del diseño de la ingeniería. F. Diseño implica un conjunto de pasos, que se pueden realizar en diferentes secuencias y se repiten según sea necesario.

G. lluvia de ideas es un proceso de diseño de la solución de problemas de grupo en el que cada persona en el grupo presenta sus ideas en un foro abierto.

H. Modelado, análisis, evaluación y modificación se utilizan para transformar ideas en soluciones prácticas.

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10. Desarrollar la comprensión del papel del la identificación de fallas o averías, la investigación y desarrollo, invención e innovación y experimentación en la solución de problemas. F. Diseño implica un conjunto de pasos, que se pueden realizar en diferentes secuencias y se repiten según sea necesario. G. lluvia de ideas es un proceso de diseño de la solución de problemas de grupo en el que cada persona en el grupo presenta sus ideas en un foro abierto. 11, Desarrollar la capacidad de aplicar el proceso de diseñar. H. Aplicar un proceso de diseño para resolver problemas dentro y fuera del laboratorio aula. I. Especificar criterios y las restricciones para el diseño. J. Hacer representaciones bidimensionales y tridimensionales de la solución diseñada. K. prueba y evaluar el diseño en relación con los requisitos preestablecidos, como los criterios y limitaciones, y perfeccionar, según sea necesario. L. Hacer un producto o sistema y documentar la solución.

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16, Desarrollar la comprensión y capacidad de seleccionar y utilizar las tecnologías de la fuerza y energía. E. La energía es la capacidad para hacer el trabajo. F. La energía puede ser utilizada para hacer el trabajo, usando muchos procesos. H. Los sistemas de energía se utilizan para conducir y proporcionar propulsión a otros productos y sistemas tecnológicos.

Estándares Comunes por

Conglomerado

Ruta de Ingeniería y Tecnología (ST-ET) ST-ET-l. Utilizará conceptos y procesos cie relacionados a STEM para resolver problemas de diseño y/ o producción. ST-ET-4. Aplicará los elementos relacionados al proceso de diseño. ST-ET-5. Aplicará los conocimientos aprendidos en STEM para resolver problemas.

Estándares de Programa de Matemáticas 2014

7mo Geometría 9.0 Formula enunciados generales que relacionan figuras bidimensionales y tridimensionales al usar sus características y propiedades. 7.G.9.1 Relaciona y aplica redes para analizar y representar figuras tridimensionales en términos de figuras bidimensionales. 8vo Medición 9.0 Selecciona y aplica técnicas e instrumentos para determinar medidas con un grado apropiado de precisión. Reconoce las fórmulas de volumen de conos, cilindros y esferas, y las usa para resolver problemas de la vida diaria. 8.M.9.1 Determina cómo las medidas son afectadas por los cambios en la escala y las dimensiones de la figura que se mide. 9no 10.0 Aplica conceptos geométricos para hacer modelos. 9.G.10.2 Aplica métodos geométricos para resolver problemas de diseño (ejemplo: Diseñar un objeto o estructura para satisfacer restricciones físicas o minimizar costos; trabajar con sistemas tipográficos de cuadrículas basados en razones).

De manera divertida ensenamos

• Geometría

• Física

• Ingeniería

• Tecnología de la

construcción

• Solución de problemas

• Trabajo en equipo

Estrategias educativas

• Aprendizaje basado en

problemas (PBL)

• Trabajo en equipo

• Aprendizaje cooperativo

• Torbellino de ideas

Puente estructuras que sirven

para conectar diferentes espacios a

los que de otra manera no se podría

acceder

• Estructura: es un conjunto

de elementos capaces de

soportar fuerzas y

trasmitirlas a los puntos

donde se apoya con el fin

de ser resistente y

estable.

EJEMPLO DE ESTRUCTURA

NATURAL Y ARTIFICIAL

• Natural:

• Artificial:

El Reto

• Diseñar y construir

un puente de

paletas de madera

que cubracruce una

distancia entre dos

mesas de 30cm

(12”) y que soporte

el mayor peso

posible colgando de

su centro.

Restricciones • Materiales

– Solo se puede usar palitos de madera “Popsicle

Stick” y pega (caliente o Blanca)

• Dimensiones

– Largo máximo 45cm o 18”

– Ancho máximo 15cm o 6” de ancho

– Ancho mínimo en el interior 4cmX8cm o 2”X4”

poder cruzar por el puente de un lado a otro. que

permita que un pedazo de tabla de

• Competencia

– Que permita colocar uno o dos tarugos dentro de

la estructura para colgarle un recipiente al cual se

le añadirá peso .

Variaciones

• Enfoque del Reto

– Menor costo (asignando valor a

los materiales)

– Un máximo de materiales

– Un máximo de peso del puente

– Requisito de portafolio o libreta de

ingeniería

– Longitud del puente

• Materiales

– Espagueti

– Palitos de

pincho

– Papel

– Madera balsa

Variaciones

Los puentes se someten a

ESFUERZOS • Que son las fuerzas que aparecen en los elementos de una estructura cuando está sometida a otras fuerzas o cargas.

• Cada elemento de una estructura puede soportar esfuerzos diferentes, que pueden ser de tracción, compresión, flexión, cortadura o cizalla y torsión.

TRACCIÓN

• Una estructura o un elemento está

sometido a un esfuerzo de tracción

cuando sobre él actúan fuerzas que

tienden a aumentar su longitud, es

decir, a estirarlo.

COMPRESIÓN

• Una estructura o un elemento está

sometido a un esfuerzo de compresión

cuando sobre él actúan fuerzas que

tienden a disminuir su longitud, es

decir, a comprimirlo.

FLEXIÓN

• Un elemento de una estructura o una

estructura está sometida a un esfuerzo

de flexión cuando las fuerzas o las

cargas tienden a doblarlo.

CORTADURA O CIZALLA

• Un elemento está sometido a un esfuerzo de cortadura o cizalla cuando las fuerzas que actúan paralelamente a su sección tienden a cortarlo, es decir, tienden a desplazar una sección con respecto a otra.

TORSIÓN

• Un elemento está sometido a un esfuerzo de

torsión cuando existen fuerzas sobre él que

tienden a hacer girar una sección con

respecto a la otra, es decir, tienden a

retorcerlo.

• Ejemplos: al apretar un tornillo estamos

ejerciendo un esfuerzo de torsión.

Resistencia y

Estabilidad

• TRIÁNGULOS

• ARCOS

• TIRANTES

• PERFILES

Comencemos el trabajo

Fotos y Videos

Otras Actividades

Estructuras con palillos de

dientes y malvaviscos

Catapultas

Perfiles con Papel 1. Construye perfiles con distintas formas.

Pégalos con cinta adhesiva.

2. Coloca encima de ellos una caja de CD o libros.

3. Luego ve colocando más cajas hasta que se derrumben. ¿Cuál es el perfil más resistente?. Ordénalos de mayor a menor resistencia.

Asesment

Recursos en Línea

• Matemáticas

– http://www.mat.ucm.es/~jidiaz/Publicaciones/ARTICULOS_PDF/A

d32.pdf

– http://www.ehowenespanol.com/conceptos-geometricos-hallan-

puentes-info_205585/

– www.ehowenespanol.com%2Fconceptos-geometricos-hallan-

puentes

• Ciencias

– http://campusdelaingenieria.upct.es/index.php/talleres/escuelas-y-

facultades/66-escuela-ingenieria-caminos-y-minas/62-

construcccion-maquetas-puentes

– http://lacienciadelospuentes.blogspot.com/

– http://farmenta00.wordpress.com/2013/12/13/como-intervienen-

las-fuerzas-en-la-construccion-de-un-puente-colgante/