Guía para el profesor

1

Polos magnéticos Objetivo de aprendizaje: Entender cómo los polos magnéticos positivos y negativos pueden demostrar las fuerzas de atracción y de repulsión.

1. Indica cinco objetos que sean atraídos por un imán. NIVEL 1

Cualquier objeto metálico. No de aluminio. Por ejemplo: Pinzas para papel, regla de metal, cuchara de metal, un clavo, un tornillo, un martillo, etc.

2. ¿Cómo se llaman los extremos de un imán? Polos. Polo norte y polo sur.

1. ¿Qué tipo de metal es atraído por un imán? NIVEL 2

Metales que contengan hierro (Fe).

2. ¿Qué sucede cuando se ponen uno al lado del otro los polos iguales de un imán? Se repelen o separan.

1. ¿Qué tipo de metal es atraído por un imán? Metales férricos. Contienen hierro.

NIVEL 3

2. ¿Qué sucede cuando se ponen uno al lado del otro los polos iguales de un imán? ¿Qué fuerzas se producen? Se repelen. Se producen fuerzas de repulsión.

Indica y escribe el significado de las palabras clave que has aprendido.

Guía para el profesor

2

Cómo fabricar una brújula Objetivo de aprendizaje: Fabricar una brújula y determinar los polos norte y sur.

1. Indica dos objetos de la escuela que estén ubicados hacia el norte desde donde estás situado ahora. NIVEL 1

(Usar una brújula para encontrar objetos en la clase o en la escuela que miran hacia el norte).

2. Si pudieses ir al polo norte, ¿en qué extremo del imán de la tierra estarías? Polo sur.

NIVEL 2

1. Indica dos objetos de la escuela que estén ubicados hacia el norte desde el lugar donde te encuentras ahora. Si te desplazas a otro lugar en la escuela, ¿estos objetos seguirán estando en el norte respecto al lugar donde te encuentras? (Usar una brújula para encontrar objetos en la clase o en la escuela). La orientación de los objetos desde tu posición cambiará a medida que te mueves alrededor de los objetos. Esto se debe a que la orientación hacia el norte de la brújula es constante.

2. Si pudieses ir al polo norte, ¿en qué extremo del imán de la tierra estarías? ¿Puedes explicar por qué? Dado que los polos opuestos se atraen, esta definición significa que el polo magnético norte de la tierra es realmente un polo sur magnético.

1. Usa la brújula para ayudarte a situarte hacia el norte y dibuja un plano de la clase como si fuese un mapa. NIVEL 3

2. Por qué crees que se usan dos esferas para construir la brújula. Las dos esferas permiten que los puntos de la brújula giren. Tienen una superficie de contacto pequeña y por lo tanto poca fricción.

Indica y escribe el significado de las palabras clave que has aprendido.

Guía para el profesor

3

Fuerzas magnéticas dentro de las esferas Objetivo de aprendizaje: Entender cómo aumentar y disminuir las fuerzas magnéticas de atracción y repulsión dentro de las esferas.

1. ¿Qué sucede cuando unes dos conjuntos con un valor de -2? Se repelen o separan.

NIVEL 1 -2

-2

2. ¿Qué sucede si unimos dos conjuntos, uno con un valor de +2 y el otro con un valor de -2? Se atraen o unen. +2

-2

1. ¿Qué sucede cuando unes dos conjuntos con un valor de -2? Explica tu respuesta. NIVEL 2 -2

-2

Se repelen o separan. Las esferas tienen el mismo signo y por lo tanto se separan.

2. ¿Qué sucede si unimos dos conjuntos, uno con un valor de +2 y el otro con un valor de -2? Explica tu respuesta. +2

-2

Se atraen o unen. Las esferas tienen signos opuestos y por lo tanto se atraen.

1. Escribe reglas para explicar qué sucede a los conjuntos cuando se unen con esferas de diferentes valores. NIVEL 3

Si las esferas tienen cargas con el mismo signo (positivo/positivo o negativo/negativo) se repelen. Si las esferas tienen cargas con signos opuestos (positivo/negativo o negativo/positivo) se atraen. Si una esfera no tiene carga (valor cero) será atraída tanto por una carga positiva como por una carga negativa.

2. ¿Qué sucede si una esfera con un valor de cero toca otra esfera con un valor de cero? Dado que las esferas no tienen valor y por lo tanto no tienen fuerza, las esferas ni se atraen ni se repelen.

Indica y escribe el significado de las palabras clave que has aprendido.

Guía para el profesor

4

Levitación magnética Objetivo de aprendizaje: Entender que los polos iguales se repelen y el significado de la levitación magnética.

NIVEL 1

1. ¿Cuál es la distancia entre las barras de levitación? ¿Se te ocurre una manera de medirla? Explícalo a continuación con un diagrama. Pon dos barras conectadas y mide la altura. Compárala con la altura de las barras en el tubo. La diferencia es la distancia de levitación.

1. ¿Qué sucede si añades más barras en el tubo? NIVEL 2

La distancia de levitación aumenta.

2. ¿Cuál es la distancia total de levitación con tres barras? ¿Se te ocurre una manera de medirla? Explícalo a continuación con un diagrama. Pon las tres barras conectadas y mide la altura. Compárala con la altura de las barras en el tubo. La diferencia es la distancia de levitación.

1. Cuando se añaden 3 o más barras, ¿el espacio entre cada barra es igual? ¿Se te ocurre una manera de medirlo y comprobar tu teoría? Explícalo a continuación. NIVEL 3

Compara la distancia con dos barras conectadas, y después con tres. Si la distancia de levitación es superior con tres barras, esto demuestra que la distancia de levitación aumenta a medida que se añaden barras.

2. ¿Se te ocurre un uso práctico de la levitación magnética o muelles? El cierre suave de puertas y cajones (cocinas). Suspensión.

Indica y escribe el significado de las palabras clave que has aprendido.

Guía para el profesor

5

Acumulación de polaridades. Objetivo de aprendizaje: Conocer los efectos del aumento y de la disminución de las fuerzas magnéticas dentro de las esferas.

1. ¿Qué sucede si colocas dos esferas una cerca de la otra? Se atraerán o juntarán.

NIVEL 1 -1

+4

1. ¿Qué sucede si colocas dos esferas una cerca de la otra? Explica tu respuesta. Se atraerán o juntarán.

NIVEL 2 -1

+4

2. Dibuja y marca un conjunto parecido con solo dos esferas que se repelan o demuestra las fuerzas de repulsión. Las esferas deben tener el mismo signo (positivo/positivo o negativo/negativo).

+1

+4

1. ¿Qué sucede si colocas dos esferas una cerca de la otra? Explica tu respuesta. ¿Cómo puedes aumentar o disminuir la atracción entre las esferas? NIVEL 3 -1

+4

Se atraerán o juntarán. Cuanto mayor sea la diferencia entre los valores de las dos esferas, mayor será la atracción. Cuando menor es la diferencia, menor es la atracción.

2. ¿Cómo puedes conseguir que dos esferas se repelan con varias barras? Escribe tu respuesta a continuación con una breve explicación. Las esferas iguales se repelen. Las esferas deben tener el mismo signo. Dependiendo del valor, las fuerzas de repulsión serán mayores o menores. +4

+4

Indica y escribe el significado de las palabras clave que has aprendido.

Guía para el profesor

6

Estructuras simples Objetivo de aprendizaje: Aprender a formar estructuras simples.

1. Explicar por qué un cuadrado es una forma débil. NIVEL 1

Las uniones en un cuadrado pueden flexionarse fácilmente y por lo tanto deforman la forma. No es una forma fija.

1. Explicar por qué un triángulo es una forma fuerte. NIVEL 2

Las uniones de un triángulo son fijas. Es una forma rígida. No se puede alterar la forma.

1. Explica, con un esbozo, cómo convertir un cuadrado en una forma más fuerte.

NIVEL 3

Esto reforzaría el cuadrado pero las barras no son lo suficientemente largas.

Una pirámide cuya base es un cuadrado reforzaría el cuadrado usando las barras y las esferas.

Indica y escribe el significado de las palabras clave que has aprendido.

Guía para el profesor

7

Formar polígonos regulares Objetivo de aprendizaje: Aprender qué es un polígono regular y cómo construir varias formas.

1. Dibuja y marca polígonos regulares de 3, 4, 5 y 6 lados. NIVEL 1

Triángulo equilátero

Cuadrado

Pentágono

Hexágono

1. Dibuja y marca polígonos regulares de 3, 4, 5 y 6 lados. NIVEL 2

Cómo anteriormente indicado.

2. Dibuja y marca polígonos irregulares de 3, 4, 5 y 6 lados. Cualquier forma de dos dimensiones con un número de lados que puede tener diferentes longitudes y ángulos.

NIVEL 3

1. Dibuja y marca polígonos regulares de 3, 4, 5 y 6 lados. Añade los ángulos interiores para cada forma. Forma

Lados

Suma de los ángulos interiores

Forma

Triángulo

3

180°

60°

Cuadrilátero

4

360°

90°

Pentágono

5

540°

108°

Hexágono

6

720°

120°

Indica y escribe el significado de las palabras clave que has aprendido.

Cada ángulo

Guía para el profesor

8

Estructuras de 3 dimensiones (3D) Objetivo de aprendizaje: Saber cómo formar una estructura usando polígonos simples.

1. Explica qué es una estructura. NIVEL 1

Una estructura es un grupo de elementos unidos de alguna manera para soportar una carga con estabilidad.

1. Explica qué es una estructura. NIVEL 2

Una estructura es un grupo de elementos unidos de alguna manera para soportar una carga con estabilidad.

2. Dibuja una estructura a continuación. Indica algunas formas simples. Ejemplo: Un puente. Se pueden distinguir triángulos. Un casa realizada con cuadrados y triángulos.

1. Explica qué es una estructura. Una estructura es un grupo de elementos unidos de alguna manera para soportar una carga con estabilidad.

NIVEL 3

2. El cubo que se muestra a continuación no es una estructura fuerte. ¿Cómo puedes conseguir que esta estructura sea más fuerte? Dibuja tus ideas y explica por qué.

Reforzar o formar triángulos en las caras del cubo hará que el cubo sea más rígido.

Indica y escribe el significado de las palabras clave que has aprendido.

Guía para el profesor

9

Estructuras 3D complejas Objetivo de aprendizaje: Saber cómo formar estructuras en 3D.

1. Marca y cuenta los vértices, las caras y las aristas en el cubo que se muestra a continuación. NIVEL 1

Vértices: 8 Caras 6 Aristas: 12

1. Marca y cuenta los vértices, las caras y las aristas en la pirámide cuya base es un triángulo que se muestra a continuación. NIVEL 2

Vértices: 4 Caras 4 Aristas: 6

1. Dibuja, marca y cuenta los vértices, las caras y las aristas en el prisma hexagonal que se muestra a continuación. NIVEL 3

Vértices: 12 Caras 8 Aristas: 18

Indica y escribe el significado de las palabras clave que has aprendido.

Guía para el profesor

10

Estructuras fuertes Objetivo de aprendizaje: Construir una estructura de puente simple y entender cómo realizar una estructura más fuerte.

NIVEL 1

1. Dibuja el puente desde un punto de vista lateral, mostrando claramente cómo has reforzado la carretera del puente.

1. Dibuja el puente desde un punto de vista lateral, mostrando claramente cómo has reforzado la carretera del puente. Marca cualquier fuerza de atracción o de repulsión que observes. NIVEL 2

1. Dibuja el puente desde un punto de vista lateral, mostrando claramente cómo has reforzado la carretera del puente. Marca al menos dos barras que están en "compresión" y dos que están en "tensión". NIVEL 3

Compresión

Tensión

Indica y escribe el significado de las palabras clave que has aprendido.

Guía para el profesor

11

Puentes de armadura Objetivo de aprendizaje: Entender qué es un puente de armadura y el efecto de la triangulación en las estructuras.

1. Dibuja un puente de armadura a continuación. NIVEL 1

2. ¿Cuál es la forma más importante en un puente de armadura? El triángulo.

1. Dibuja a continuación un puente de armadura. Destaca un triángulo. NIVEL 2

2. Explica por qué los triángulos son tan importantes. Un triángulo es una forma rígida. Utilizar triángulos para formar la estructura del puente lo refuerza y mantiene la estructura rígida.

1. Dibuja a continuación un puente de armadura. Destaca un triángulo

NIVEL 3

2. ¿Qué materiales se usan en la construcción de puentes de armadura? A menudo se utiliza el acero en el bastidor de un puente de armadura. Las vigas de acero pueden empernarse para formar triángulos y son relativamente ligeras si se comparan con otros materiales como el cemento.

Indica y escribe el significado de las palabras clave que has aprendido.

Guía para el profesor

12

Utilización de las fuerzas de atracción y repulsión Objetivo de aprendizaje: Construir una estructura para demostrar las fuerzas magnéticas de atracción y repulsión.

1. ¿Puedes explicar por qué las mandíbulas no se cierran? NIVEL 1

Las puntas de las mandíbulas se repelen. El valor de la esfera superior es el mismo que el de la esfera inferior. Los polos iguales se repelen.

1. ¿Puedes explicar por qué las mandíbulas no se cierran? NIVEL 2

Las puntas de las mandíbulas se repelen. El valor de la esfera superior es el mismo que el de la esfera inferior. Los polos iguales se repelen.

2. ¿Puedes conseguir que las mandíbulas se cierren con una barra más? Dibuja tu respuesta. Si unes una barra a la esfera superior o inferior con la polaridad opuesta disminuirá la fuerza de repulsión.

1. Explica, usando la terminología que has aprendido, por qué no se cierran las mandíbulas.

NIVEL 3

Las mandíbulas se repelen o separan porque los valores de las esferas son los mismos y los polos iguales se repelen o separan.

2. ¿Cómo puedes conseguir que las mandíbulas se abran más? Tendrías que aumentar el valor en las esferas poniendo más barras con la misma polaridad. Esto puede conseguirse en la esfera superior o inferior o en ambas. Esto aumentaría la fuerza magnética que repele o separa, y abriría más las mandíbulas.

Indica y escribe el significado de las palabras clave que has aprendido.

Guía para el profesor

13

Oscilador Objetivo de aprendizaje: Entender cómo utilizar las fuerzas de repulsión para crear un péndulo oscilante.

1. ¿Cuánto oscilará el triángulo central? Cronometra el intervalo de tiempo en segundos. NIVEL 1

Los alumnos cronometran el intervalo de tiempo de la estructura.

1. ¿Cuánto oscilará el triángulo central? Cronometra el intervalo de tiempo en segundos. Los alumnos cronometran el intervalo de tiempo de la estructura.

NIVEL 2

2. ¿Cómo crees que puedes ampliar este intervalo de tiempo? Reducir la fricción, intentar ampliar el arco de oscilación cambiando el tamaño de la estructura o la posición de las esferas que se repelen.

1. Explica el término oscilación. ¿Puedes indicar algún objeto que oscile?

NIVEL 3

Una oscilación constante, ininterrumpida, hacia adelante y hacia atrás sobre un punto central, un movimiento cíclico sobre una posición central. Péndulo de un reloj de cuco, brazo de un metrónomo, ...

2. En el siguiente diagrama, muestra las fuerzas implicadas y el valor de las fuerzas magnéticas en las tres esferas superiores. -2 o +2

-3 o +3

-3 o +3

Indica y escribe el significado de las palabras clave que has aprendido.

Guía para el profesor

14

Rotación y fricción Objetivo de aprendizaje: Usar esferas para conexiones con baja fricción.

1. ¿Qué sucede en la parte inferior cuando giras la estructura naranja en el primer modelo? NIVEL 1

También comienza a girar.

2. ¿Qué es lo que hace que se reduzca la velocidad y acabe parándose? El roce de las esferas unas contra otras. Esto se conoce como fricción.

1. Gira las dos partes del primer modelo en direcciones opuestas. ¿Qué sucedería? NIVEL 2

La parte naranja desaceleraría. Después, cambiaría la dirección a la de la parte inferior.

2. ¿Qué es lo que provoca que con el tiempo se reduzca la velocidad y acabe parándose? La fricción entre las esferas.

1. Si se gira la estructura naranja en el primer modelo también girará la parte inferior. Si añades más barras para reforzar la polaridad en la esfera superior, ¿aumentaría o disminuiría el efecto? ¿Por qué? NIVEL 3

Lo aumentaría ya que las esferas se empujarían con más fuerza unas con otras.

2. Incluso si no existiera fricción entre las esferas, la rotación acabaría parando. ¿Por qué? Debido a la resistencia del aire en las partes giratorias.

Indica y escribe el significado de las palabras clave que has aprendido.

Guía para el profesor

15

Cojinetes simples Objetivo de aprendizaje: Entender cómo funciona un cojinete simple.

1. Explica por qué y cómo funciona un cojinete simple. NIVEL 1

Los cojinetes reducen la fricción ya que poseen bolas o rodamientos suaves y una superficie interior y exterior suave contra la que se deslizan las bolas. Estas bolas o rodamientos "soportan" la carga, permitiendo que el dispositivo gire con suavidad.

1. Explica por qué y cómo funciona un cojinete simple. NIVEL 2

Cómo anteriormente indicado.

2. ¿Por qué la fricción es inferior en un cojinete de bola? Las bolas en un cojinete ruedan en vez de deslizarse. Cuando los objetos se deslizan, la fricción entre ellos provoca una fuerza que los desacelera. Si dos superficies pueden rodar una encima de otra, la fricción se reduce de manera considerable.

1. Dibuja y marca las partes de un cojinete simple.

NIVEL 3

2. ¿Qué sucedería en el movimiento de esta estructura si el coeficiente de fricción fuese cero? Continuaría girando y nunca desaceleraría.

Indica y escribe el significado de las palabras clave que has aprendido.

Guía para el profesor

16

Cojinetes de empuje Objetivo de aprendizaje: Entender cómo funciona un cojinete de empuje.

1. ¿Qué tipo de cargas están implicadas en un cojinete de empuje? NIVEL 1

Cargas axiales. Cargas en la dirección del eje.

2. ¿Este cojinete sería adecuado para un tiovivo? ¿Por qué? Sí. Un tiovivo aplica cargas verticales a través del centro de rotación del tiovivo.

1. ¿Qué tipo de cargas están implicadas en un cojinete de empuje? NIVEL 2

Cargas axiales. Cargas en la dirección del eje.

2. Dibuja la dirección de la carga axial del tiovivo que se muestra a continuación.

1. ¿Qué tipo de cargas están implicadas en un cojinete de empuje? Cargas axiales. Cargas en la dirección del eje.

NIVEL 3

2. Dibuja la dirección de la carga axial del tiovivo que se muestra a continuación. ¿En qué otros lugares observas cojinetes de empuje? Sillas giratorias, excavadoras con cabina giratoria, grúas de construcción.

Indica y escribe el significado de las palabras clave que has aprendido.

Guía para el profesor

17

Añadir movimiento giratorio Objetivo de aprendizaje: Entender cómo combinar el movimiento giratorio con las fuerzas magnéticas de atracción y repulsión.

1. Describir qué sucede a las mandíbulas cuando giras la parte central. NIVEL 1

Se abrirán las mandíbulas.

2. Mostrar, con flechas, el movimiento giratorio producido en el diagrama que se incluye a continuación. ¿Qué fuerza magnética se produce, de atracción o de repulsión? Se produce una fuerza de repulsión cuando las mandíbulas se abren y repelen

1. Describir todo el movimiento cuando se gira la parte central. NIVEL 2

Las mandíbulas se abren cuando gira la parte central. El valor de la esfera en las puntas de las mandíbulas y de la punta del centro giratorio es el mismo.

2. Mostrar, con flechas, el movimiento giratorio producido en el diagrama que se incluye a continuación. ¿Qué fuerza magnética se produce, de atracción o de repulsión? ¿Cómo lo sabes? Se produce una fuerza de repulsión ya que las mandíbulas se abren y repelen.

1. Describe qué movimiento y fuerzas están presentes cuando se gira la parte central. Explica por qué sucede. NIVEL 3

Se produce un movimiento giratorio cuando se gira la base. Esto hace que las mandíbulas se abran cuando las esferas de la base se acercan a las esferas de las mandíbulas. Las esferas se repelen, provocando una fuerza de repulsión.

2. Mostrar el movimiento giratorio producido en el diagrama que se incluye a continuación. ¿Qué fuerza magnética se produce, de atracción o de repulsión? ¿Cómo lo sabes? Se produce una fuerza de repulsión ya que las mandíbulas se abren y repelen.

Indica y escribe el significado de las palabras clave que has aprendido.

Guía para el profesor

18

Movimiento de desplazamiento Objetivo de aprendizaje: Entender cómo crear un movimiento de desplazamiento usando las fuerzas magnéticas de atracción y repulsión. Crear un movimiento giratorio usando cojinetes simples.

1. Describe el movimiento cuando se gira la parte superior. NIVEL 1

Cuando se gira la parte superior, produce un movimiento oscilante entre las dos secciones pero también hace que la parte inferior gire debido a las fuerzas de repulsión que separa las esferas.

2. ¿Por qué se necesita un cojinete entre las dos secciones? Para reducir la fricción entre las dos partes y permitir que se produzca el movimiento.

1. Describe el movimiento que se produce cuando se gira la parte superior. ¿Qué fuerza magnética provoca el movimiento? NIVEL 2

Cuando se gira la parte superior, produce un movimiento oscilante entre las dos secciones pero también hace que la parte inferior gire debido a las fuerzas de repulsión que separa las esferas.

2. ¿Por qué se necesita un cojinete entre las dos secciones? Para reducir la fricción entre las dos partes y permitir que se produzca el movimiento.

1. Explica por qué las dos partes oscilan y giran juntas.

NIVEL 3

Cuando se gira la parte superior, produce un movimiento oscilante entre las dos secciones pero también hace que la parte inferior gire debido a las fuerzas de repulsión que separa las esferas.

2. ¿Qué sucedería al movimiento si no hubiese fricción en los cojinetes? ¿Es posible? Si no hubiese fricción la estructura continuaría moviéndose durante más tiempo. Solo la resistencia del aire desaceleraría el movimiento. Esto no es posible ya que todas las superficies producen algo de fricción.

Indica y escribe el significado de las palabras clave que has aprendido.

Guía para el profesor

19

Motor magnético homopolar Objetivo de aprendizaje: Entender cómo se realiza un motor magnético homopolar.

1. Dibuja y marca las partes de un motor homopolar. NIVEL 1 Batería Cable de cobre

Imán

2. ¿En qué se parecen este motor y el motor eléctrico pequeño que contienen algunos coches de juguete? Las piezas del motor son las mismas. Cada motor tiene un imán y un cable de cobre y está alimentado con una batería.

1. Dibuja y marca las partes de un motor homopolar. NIVEL 2

Véase sección anterior.

2. ¿Qué sucedería si se utilizase una batería con más potencia? Haría que el cable girase más rápidamente.

1. Dibuja y marca las partes de un motor homopolar. Véase sección anterior.

NIVEL 3

2. ¿Qué haría que el cable girase más rápidamente? Aumentar la potencia de la batería y aumentar la fuerza magnética haría que el cable girase más rápidamente.

Indica y escribe el significado de las palabras clave que has aprendido.