Movimiento Rotatorio

Fundamentos STEM: Mecanismos y Movimiento Paquete Curricular

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v2.0

Resumen:En esta lección, los estudiantes aprenderán cómo crear movimiento rotatorio utilizando materiales de ingeniería Kid Spark. Los estudiantes construirán un tren de engranajes simple y observarán cómo crea movimiento rotatorio. Luego, los estudiantes trabajarán en equipo para crear un diseño personalizado que produzca movimiento rotatorio.

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Objetivos de aprendizaje & Alineamiento con la NGSS: Definir el movimiento rotatorio Construir un tren de engranajes y observar cómo crea movimiento rotatorio. Crear un diseño personalizado que produzca movimiento rotatorio. Práctica Científica/de Ingeniería - Hacer preguntas y definir problemas Conceptos Transversales - Causa y efecto; mecanismo y explicación

Actividad de Aprendizaje Convergente:1. Explorando el movimiento rotatorio El movimiento rotatorio es un movimiento que gira alrededor en un círculo. Hay varios materiales de ingeniería de Kid Spark que se pueden utilizar para producir movimiento rotatorio, incluyendo el bloque de eje y la rueda a presión.

Instrucciones:

Paso 1: Localice un bloque de eje y una rueda y observe cómo crean movimiento rotatorio.

Paso 2: Intente localizar algunos materiales de ingeniería adicionales en el laboratorio de Kid Spark Lab que producen movimiento rotatorio. Paso 3: Analice algunos ejemplos reales de movimiento rotatorio.

Tiempo de Actividad:120 Minutos

Nivel de Grado Objetivo:3 - 5

Agrupación de Estudiantes:Equipos de hasta 4

Materiales Adicionalesde la Lección- Plan de Lección del Instructor- Libro de Trabajo de Ingeniería

Laboratorio STEM Móvilde Kid Spark:Young Engineers óEngineering Pathways

Movimiento Rotatorio- Girando en círculo-

Bloque de Eje Rueda

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Los módulos Maker ROK-Bot y Motor producen movimiento rotatorio (girando en círculo). El Maker ROK-Bot es capaz de conducir hacia adelante, hacia atrás y girar debido al movimiento giratorio producido por las ruedas delanteras y traseras. Los materiales de ingeniería se pueden conectar directamente al eje de tracción delantero del Maker ROK-Bot para proporcionar movimiento rotatorio a un proyecto o construcción.

Instrucciones:

Paso 1: Tome turnos para conducir el Maker ROK-Bot y observar el movimiento rotatorio producido por las ruedas. Observe la rotación de cada rueda mientras el Maker ROK-Bot conduce hacia adelante, hacia atrás y gira. ¿Nota algún patrón en cómo giran las ruedas para conducir o girar el Maker ROK-Bot en una dirección determinada? Nota: puede ser más fácil observar la rotación de las ruedas girando el Maker ROK-Bot al revés.

Paso 2: Practique la conexión de materiales de ingeniería al eje de tracción delantero del Maker ROK-Bot y observe cómo giran en el sentido de las agujas del relojo en sentido contrario a las agujas del reloj. Consejo: intente construir una estructura para montar el Maker ROK-Bot antes de conectar materiales de ingeniería al eje de tracción delantero.

Paso 3: Conecte un módulo de motor al puerto A/B o X/Y del Maker ROK-Bot. Pulse los botones A/B o X/Y del controlador ROK-Star y observe cómo el módulo del motor gira en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj.

Módulo del MotorMaker ROK-Bot

Eje de tracción delantera

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Instrucciones: Siga las instrucciones paso a paso para montar un tren de engranajes simple que produzca movimiento rotatorio.

1 2

3 4

4x Bloque

2x Travesaño

5x Medio Travesaño

6x Bloque

4x Travesaño

1x Módulo de Rodamiento

1x Módulo del Motor

4x Mini Travesaño Curvo

4x Tarima

1x Bloque de un Broche

de Presión

4

5 6

7 8

16x Engranaje Dentado

4x Medio Travesaño

1x Bloque de un Broche

de Presión

4x Bloque

4x Travesaño Curvo Pequeño

28x Engranaje Dentado

Instrucciones: Coloque los engranajes pequeños y grandesen la estructura como se muestra.

5

9 10

2x Bloque

2x Medio Travesaño

11

2x Rueda

2x Bloque de Eje

2x Tarima

1x Maker ROK-Bot

1x Cable de Salida del

Motor

Instrucciones:

Paso 1: Encienda el Maker ROK-Bot.

Paso 2: Sincronice el controlador ROK-Star con el Maker ROK-Bot

Paso 3: Pulse los botones X/Y del controlador ROK-Starpara activar el mecanismo.

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En este ejemplo, se utiliza un módulo del motor para conducir un tren de engranaje simple. Observe atentamente los engranajes giratorios y observe cómo están girando realmente en direcciones opuestas. Además, observe cómo el engranaje pequeño está girando más rápido que el engranaje grande.

El propósito principal de un tren de engranajes es aumentar el torque (potencia) o velocidad. La disposición de los engranajes pequeños y grandes determinará si el tren de engranajes aumentará el par o la velocidad.

Para aumentar el torque (una fuerza de torsión que causa rotación) utilizando un tren de engranajes, el módulo de motor debe conectarse directamente a un engranaje pequeño y utilizarse para mover un engranaje grande.

Para aumentar la velocidad utilizando un tren de engranajes, el módulo de motor debe estar conectado directamente a un engranaje grande y debe ser utilizado para mover un engranaje pequeño.

Instrucciones:

Paso 1: Reorganice los engranajes para que el engranaje grande esté conectado al módulo del motor y el engranaje pequeño esté conectado al módulo de rodamiento.

Paso 2: Active el tren de engranajes y observe cómo gira más rápido el engranaje pequeño que el engranaje grande. Este tren de engranajes está ahora configurado para aumentar la velocidad.

Engranajepequeño

Engranajegrande

Engranaje grande

Engranaje pequeño

Aumenta el torque

Aumenta la velocidad

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Actividad de Aprendizaje Divergente:

Escenario: Kid Spark Engineering está aceptando actualmente propuestas para invenciones o innovaciones de productos nuevos y creativos.

Desafío de Diseño e Ingeniería Desarrollar un nuevo producto o diseño que produzca movimiento alternativo. Ver el ejemplo a continuación.

Especificaciones/Criterios: 1. Los estudiantes trabajarán en equipos de hasta 4 personas para diseñar un nuevo producto o diseño que sirva a un propósito específico. Los equipos pueden inventar algo completamente nuevo o mejorar un producto ya existente.

2. Los equipos deben trabajar en cada paso del proceso de diseño e ingeniería para diseñar, crear prototipos y perfeccionar su diseño. Los equipos demostrarán y presentarán sus diseños a la clase cuando hayan terminado.

3. El producto o diseño debe ser impulsado por el Maker ROK-Bot.

4. El diseño debe producir movimiento rotatorio.

5. Los equipos deben determinar las dimensiones generales (longitud, profundidad y altura) del producto o diseño, así como las especificaciones detalladas que sean relevantes para el diseño.

6. Si cada componente de construcción tiene un costo de $2, determinar el costo total del diseño.

Idea de Ejemplo:

Innovación de Producto/Invención: Rueda Ferris (4 sillas)

Propósito: El parque de diversiones

Notas de Diseño: La rueda es alimentada por un módulo del motor que está conectado a un tren de engranajes simple. En este ejemplo, un engranaje pequeño está conectado al módulo del motor y se utiliza para conducir el engranaje más grande. Esta configuración aumenta el torque giratorio de la rueda. La rueda se controla mediante el controlador inalámbrico ROK-Star.

Dimensiones: 32 cm x 16 cm x 26 cm (L x P x A)

Costo de los Materiales: 115 componentes x $2 = $230

Longitud - 32 cm Profundidad - 16 cm

Altura - 26 cm

Identificar el desafío

Lluvia deideas y

solucionesProceso de diseño e

ingeniería

Construir unprototipo

Probar ymejorar

el diseño

Explicarel diseño

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Evaluación del DesafíoCuando los equipos han completado el desafío de diseño e ingeniería, se debe presentar al profesor y compañerosde clase para su evaluación. Los equipos se clasificarán según los siguientes criterios:

Diseño y Proceso de Ingeniería: ¿El equipo completó cada paso del proceso de diseño e ingeniería?

Especificación de Diseño: ¿El equipo completó alguna especificación de diseño?

Trabajo en Equipo: ¿Qué tan bien trabajaron en equipo? ¿Puede cada estudiante describir cómo contribuyeron?

Calidad de Diseño/Estética: ¿El diseño es de alta calidad? ¿Es estructuralmente fuerte, atractivo y bien proporcionado?

Presentación: ¿Qué tan bien comunicó/explicó el equipo todos los aspectos del diseño a los demás?

Especificación de Diseño

Trabajo en Equipo

Calida de Diseño/Estética

Completo/bien detallado y de alta calidad

Todos los miebros del equipo contribuyeron

Gran diseño/gran estética

La mayoría de los miembros del equipo contribuyeron

Buen diseño/buena estética

Diseño regular/estética regular

Diseño deficiente/estética deficiente

Pocos miembros del equipo contribuyeron

No hubo trabajoen equipo

Presentación

Puntos

Total

Proficiente4 Puntos

Avanzado5 Puntos

Parcialmente Proficiente3 Puntos

No Proficiente0 Puntos

/25

Completo/posibilidades para mejorar

Incompleto/posibilidades de mejorar Incompleto

Gran presentación/muy bien explicada

Buena presentación/bien explicada

Presentación deficiente/explicación pobre

Sin presentación/sin explicación

Diseño y Procesosde Ingeniería

Completó los 5 pasosdel proceso

Completó 4 pasosdel proceso

Completó 3 pasosdel proceso

Completó 2 o menos pasos del proceso

Rúbrica deevaluación

9

2cm18cm

2cm

2cm

4cm 4cm

4cm

Evaluación del DesafíoCuando los equipos han completado el desafío de diseño e ingeniería, se debe presentar al profesor y compañerosde clase para su evaluación. Los equipos se clasificarán según los siguientes criterios:

Diseño y Proceso de Ingeniería: ¿El equipo completó cada paso del proceso de diseño e ingeniería?

Especificación de Diseño: ¿El equipo completó alguna especificación de diseño?

Trabajo en Equipo: ¿Qué tan bien trabajaron en equipo? ¿Puede cada estudiante describir cómo contribuyeron?

Calidad de Diseño/Estética: ¿El diseño es de alta calidad? ¿Es estructuralmente fuerte, atractivo y bien proporcionado?

Presentación: ¿Qué tan bien comunicó/explicó el equipo todos los aspectos del diseño a los demás?

Fundamentos de la ConstrucciónLos siguientes consejos serán útiles cuando utilice materiales de ingeniería de Kid Spark.

Contectando/Separando ROK Blocks

Los ROK Blocks utilizan un sistema de ajuste de fricción, de pirámide y deabertura para conectar. Simplemente presione las pirámides en las aberturas paraconectar. Jalar los bloques para separarlos.

Conectando/Desconectando Materiales de Ingeniería Pequeños:

Los materiales de ingeniería más pequeños utilizan una pestaña y un sistema deapertura para conectarse. Incline la pestaña en la abertura y luego encaje en sulugar. Para desconectarla, inserte la llave en la ranura de ingeniería y gírela.

Encajando a través de las aberturas:

Los materiales se pueden encajar directamente en las o a través de las aberturas para proporcionar soporte estructural a un diseño. Esto también permitirá que ciertos diseños funcionen correctamente.

Adjuntando la Cuerda:

En algunos casos, la cuerda puede ser necesaria en un diseño. Coloque la cuerdaa través de la abertura y encaje cualquier componente con pestañas o pirámidesen esa abertura. Asegúrese de que las pestañas sean perpendiculares a la cuerdapara crear un ajuste apretado.

9 Aberturas

Medición

Las dimensiones exteriores del bloque conector básicoson de 2 cm en cada borde. Esto significa que la longitud,la profundidad y la altura tienen 2 cm. Para determinarel tamaño de un proyecto o construir en centímetros,simplemente cuente el número de aperturas y multipliquepor dos. Repita este proceso para la longitud, profundidad yaltura.

1055-02159-200 ES

Botón de encendido

Terminal de la Batería

Plataforma de construcción

Maker ROK-Bot

Fundamentos del Maker ROK-BotLa siguiente información y consejos serán útiles cuando se utiliza el Maker ROK-Bot.

El Controlador ROK-Star:

El controlador inalámbrico ROK-Star se utiliza para controlar el Maker ROK-Bot.El Controlador ROK-Star funciona con (3) pilas AA que se puedenreemplazar quitando la cubierta de la parte inferior del controlador. Se requiere un pequeño destornillador Phillips para abrir la cubierta inferior.

Sincronizando el Controlador ROK-Star con el Maker ROK-BotPaso 1: Encienda el Maker ROK-Bot.Paso 2: Apunte el Controlador ROK-Star al Maker ROK-Bot.Paso 3: Mantenga pulsado el botón “R Select” del Controlador ROK-Star.El Maker ROK-Bot producirá un sonido cuando se sincronice con éxitocon el Controlador ROK-Star.Paso 4: Pulse los botones del Controlador ROK-Star para controlar el Maker ROK-Bot.

Motores y Cables:

Los módulos de motor se pueden conectar fácilmente al Maker ROK-Botpara proporcionar funcionalidad adicional a un diseño robótico.

Conectando Módulos del Motor al Maker ROK-BotPaso 1: Conecte un extremo del cable al puerto del Módulo del Motor. Paso 2: Conecte el otro extremo del cable al puerto A/B o X/Y en el Maker ROK-Bot.Paso 3: Pulse los botones A/B o X/Y del Controlador ROK-Star para girar el Módulo del Motor en el sentido de las agujas del reloj o en elsentido contrario a las agujas del reloj.

Nota: asegúrese de que los cables estén firmemente prensados en lospuertos de conexión para asegurar una buena conexión.

El Maker ROK Bot:

El Maker ROK-Bot es un vehículo robótico de control remoto quepuede utilizarse de diversas maneras al diseñar sistemas robóticos.Es alimentado por (3) pilas AA que se pueden reemplazar quitando eltapa en la parte inferior del vehículo. Un pequeño destornillador Phillipses necesario abrir la cubierta inferior. Para encender/apagar el MakerROK-Bot, simplemente presione el botón de encendido “R” hastaque oiga un sonido.

Índice Derecho

BocinaSirena

Rueda Dureccional

R Selector R Activar/Descativar

Implementar Funciones

Controlador ROK-Star

ÍndiceIzquierdo

Módulo del Motor Cable de Salida del Motor

Puerto X/YA/B

Maker ROK-Bot

Puerto del Cable