Actividad Tecnológica Escolar: conociendo la energía de manera divertida
Luisa Fernanda Novoa
Cristian Castro López
Universidad Pedagógica Nacional
SITUACIÓN PROBLEMA
De
acuerdo con la Guía 30 que propone para el ciclo 2 en el ámbito de la
naturaleza y la evolución de la tecnología los artefactos que fueron creados
por el ser humano en respuesta a sus necesidades, y la relación con los procesos y
los recursos naturales involucrados, nace la necesidad de hacer que los niños y
niñas evidencien de forma dinámica dicho
tema en su proceso de enseñanza aprendizaje.
Por
esta razón mediante esta ATE se
pretende dar respuesta la siguiente pregunta: ¿Cómo evidenciar de forma
dinámica la transformación de la energía hidráulica en eléctrica a través de la construcción de un generador
con estudiantes del grado 5to del colegio parroquial monseñor Emilio de Brigard
ubicado en el barrio El Tejar?
OBJETIVOS
Objetivo general
Evidenciar de forma dinámica la transformación de la
energía hidráulica en eléctrica a través
de la construcción de un generador con estudiantes del grado 5to del colegio parroquial
monseñor Emilio de Brigard ubicado en el barrio El Tejar.
Objetivos
específicos
O
Integrar artefactos de la cotidianidad
para la construcción de un sistema de generación de energía.
O
Utilizar herramientas manuales de manera
segura en procesos de medición, trazado, y unión de materiales.
O
Emplear el generador como objeto
decorativo para evidenciar los diferentes usos de este según las necesidades de
los estudiantes.
CONTEXTO - ESCENARIO
El
colegio Parroquial Monseñor Emilio de Brigard se encuentra ubicado en el barrio El Tejar, localidad Puente Aranda, más concretamente en la UPZ Muzú. De acuerdo con el SISBEN prevalece el
estrato 3 pero se evidencian beneficiarios del 1 y 2. Los habitantes del sector
son en su mayoría adultos mayores y los núcleos familiares están compuestos por
madres cabeza de familia, cuyas edades oscilan entre los 20 y 40 años, aunque
según el informe de la secretaría de integración social el 11.3% son menores de 20 años, una parte de la
población vive en arriendo, pocos tienen casa propia, y una gran mayoría habita
en casa familiar perteneciente a los abuelos.
La UPZ Muzú cuenta con variedad de sitios de esparcimiento tales como
bares, restaurantes y parques. En cuanto al aspecto económico, se evidencian
microempresas de ebanistería, carpintería y ya que la Localidad de puente
Aranda es reconocida como una zona de tipo industrial en este sector se resalta
la textil. Las principales problemáticas del sector, son: Embarazo en
adolescentes, riñas juveniles, escases de recursos y venta y consumo de SPA
(sustancias Psicoactivas).
El colegio utiliza
el modelo pedagógico desarrollista el cual busca orientar al individuo a la estructuración de su
desarrollo, en la institución el docente tiene un papel de guía o facilitador,
para que posteriormente el estudiante construya su propio conocimiento. El modelo
didáctico que emplea es el constructivista que propone principalmente dos
aspectos, unos conocimientos previos y la interacción con el entorno, considera la adquisición de conocimiento como un
proceso que se debe trabajar a diario.
La finalidad de la
institución según el PEI es: “el desarrollo humano integral, formando jóvenes, niños y
familias para el presente y futuro desde los valores intelectuales,
humanos y espirituales, fundamentados en el evangelio de Jesucristo”.
Se evidencia en el PEI el carácter formativo de la institución, el cual
está fundamentando en la fe Cristiana (aunque pertenece a una iglesia católica
es de carácter ecuménico) esto interviene en la orientación de cada área del
conocimiento, creando dos objetivos fundamentales: consolidar el proyecto de
vida y reconocer la obra de Dios para así darle los cuidados que necesita.
La institución
cuenta con las siguientes actividades que la caracterizan: oración comunitaria
en el templo los días Lunes y viernes, Eucaristía en la primera semana de cada
mes, diálogo permanente con padres de familia e informes del proceso académico
antes de la entrega de notas (cortes). Además de actividades de tipo cultural
como el Festival de la Canción Emilista y de tipo académico como la semana de
la ciencia y ferias empresariales ya que tiene como énfasis matemáticas,
finanzas y diseño gráfico lo cual se tienen en cuenta para el desarrollo de la
actividad propuesta.
Contenidos teóricos
Antes
de explicarse el proceso de la
transformación de la energía es indispensable decir que existen diferentes tipos; aquí se intenta describir
algunos de ellos que se evidenciaran en la actividad tecnológica.
Energía Eléctrica
Es
la resultante de una diferencia de potencial entre dos puntos la cual permite
generar una corriente eléctrica, para obtener algún tipo de trabajo; también
puede transformarse en otros tipos de energía como la luz, la mecánica y la
térmica.
Energía Mecánica
La
suma de la energía potencial, cinética y elástica de un cuerpo en movimiento
produce la energía mecánica. Se utiliza para evidenciar el trabajo realizado
por un cuerpo con masa. Algunos ejemplos de energía mecánica los podríamos
encontrar en la energía hidráulica descrita a continuación:
Energía Hidráulica
Se
produce a partir de las energías
(cinética y potencial) generadas por la corriente de los ríos, saltos de agua y
mareas, y al no ser represadas representan un tipo de energía amigable con el
medio ambiente, pues se le considera renovable. Para comprenderla mejor en los
dos párrafos siguientes se definirán la energía cinética y la potencial.
Energía Cinética
La
energía cinética es la energía que posee un objeto debido a su movimiento, esta
energía depende de la velocidad y masa del objeto según la ecuación
, donde m es la masa del objeto y V la
velocidad del mismo elevada al cuadrado.
Energía Potencial
Es
la función que describe un trabajo realizado por un objeto desde su una
posición; a su vez es la energía que almacena un sistema en estado de reposo su
notación es U o Ep. Algunos de los tipos de energía potencial, son la
gravitatoria, elástica y electroestática.
Proceso de transformación de la
energía
La
energía se manifiesta de diferentes
formas, puede transformarse pero no puede surgir de la nada o desparecer, en
cualquier transformación hay una degradación lo cual significa que se concierte
en otro tipo de energía, en el caso del generador en fricción o fuerza de
rozamiento al ser un sistema mecánico. Un
ejemplo de esto puede evidenciarse cuando un niño corre: al transferir
una parte de energía al aire el niño aumenta la temperatura corporal; esa
energía hace parte del sistema pero no aporta al trabajo realizado. Para comprender
cómo sucede este proceso es necesario conocer el principio de la conservación
de la energía que se explica en seguida:
Principio de la conservación de la
energía
“La
energía no se crea ni se destruye, solo se transforma” es una frase que se
escucha frecuentemente en los cursos de física, pero, ¿qué significa
realmente? Conceptualmente se dice que la energía mecánica que da lugar a un
trabajo se mantiene constante exceptuando la energía que se convierte en fuerza
de rozamiento.
Partes del generador
A
continuación se realiza una descripción de los materiales que se van a usar en
la construcción del proyecto, se hace una breve explicación de cómo
funcionan y el empleo que se les puede dar:
Polea
Es
una máquina simple que consta de: Banda elástica, Eje, Garganta y disco; este
sistema ejerce una fuerza de resistencia que producirá el movimiento de otro
elemento de la máquina compuesta a través de la banda.
Turbina Hidráulica
Usa
la energía hidráulica, para generar un movimiento el cual será transferido a
una polea por medio de un eje. La turbina de la ATE está compuesta por unos
receptores del fluido, los cuales serán cucharas desechables, dos discos que
las sujetan y dos tapas plásticas que aseguran la turbina al eje.
Generador Eléctrico
Es
una máquina que convierte energía mecánica en energía eléctrica. Por la ley de
Faraday, al hacer girar una espira dentro de un campo magnético, se produce una
variación del flujo de dicho campo a través de la espira y por tanto se genera
una corriente eléctrica.
Un
generador eléctrico se compone por los
siguientes elementos:
-El
rotor el cual está consta de un electroimán, esto es una bobina enrollada por
la cual fluye una corriente; la ventaja que tiene con respecto a un imán
permanente es posibilidad de variar su intensidad. Para el caso de la ATE se
utiliza un motor a 12v.
-El
estator es el que contiene los polos que generarán la corriente eléctrica.
Funcionamiento Generador Hidráulico
El
movimiento producido por la turbina se transfiere a la polea a través de un eje
y de la polea al motor por medio de la banda elástica, el movimiento del eje
del motor, produce el campo magnético, y esta energía se transformará a
eléctrica manifestándose por medio de un LED.
DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD TECNOLÓGICA ESCOLAR
La ATE será llevada a
cabo en una sesión. Según el horario de la institución. Cada sesión consta de
un bloque de 90 minutos; se desarrollará la actividad de la siguiente manera:
Activación cognitiva:
los niños dibujarán en hojas iris los artefactos tecnológicos que observan en
su cotidianidad, decorándolos, y uniéndolos a 1/8 de cartón paja por medio de
un tornillo, esto con el fin de adquirir un dominio más eficiente de las
herramientas tales como el destornilladores y silicona; para la evaluación de
esta actividad deberán dar respuesta a la siguiente pregunta: ¿a qué necesidad
corresponde es artefacto? y nombrarán un uso inadecuado.
Desarrollo del
contenido (elaboración del generador):
Decoración del modelo, con motivo Mes de las
madres (diseño tipo flor) (20 minutos)
Momento final: los
estudiantes, exponen sus generadores, comentando las dificultades, y los
consejos de seguridad aplicados durante el proceso de construcción.
Materiales y recursos
Individuales (traídos
por el estudiante):
ü 2 trozos de madera de 3x15cm con
agujeros a 1,5cm de cada extremo.
ü 2 trozos de 3x25cm con agujeros a 12,5cm.
ü 2 trozos de 3x27cm con agujero a 2cm
en uno de los 2 extremos.
ü 2 trozos de madera en círculo de 11cm
y 1 de 10cm de diámetro.
ü 1 alambre de 3 o 4mm de grosor ½ metro
de largo.
ü 2 CD.
ü 1 motor pequeño de 12v con una polea
plática pequeña en su eje.
ü 2 tapas plásticas pequeñas.
ü 16 cucharas desechables pequeñas.
ü 1 goma elástica o banda.
ü 1 par de caimanes (eléctricos).
ü 1 diodo LED.
ü 2 tornillos pequeños y 2 largos para
unir las maderas.
Grupales:
ü 1tarro de silicona líquida.
ü 1de pegamento instantáneo.
ü 1 botella de 2Lts vacía.
ü 1 Llave de paso.
ü 1 destornillador.
Evaluación
Se tendrá en cuenta la creatividad y funcionamiento del generador; a cada estudiante se le proporciona tres notas que tendrán un valor de 0 a 5 cada una, siendo 5 la más alta de acuerdo al sistema de evaluación de la institución: actitudinal (disposición para la actividad), operacional (creatividad y funcionamiento del generador), cognitiva (utilización de instrucciones de uso de las herramientas y cómo funciona el generador).
Referencias
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Colegio parroquial monseñor Emilio de
Brigard (2015) recuperado de http://colparroquialemili.wixsite.com/colbrigard/
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