LA ENERGÍA QUÉ ES ESO? VAMOS A SEGUIR SU PISTA

Transcripción

1 LA ENERGÍA QUÉ ES ESO? VAMOS A SEGUIR SU PISTA Mª Dolores Chiva Ballesteros Mª Isabel Granell Muñoz I.E.S. CONSELLERIA Valencia Introducción: Nuestros alumnos desconocen la función de la energía en nuestras vidas. Cómo nos afecta en el ambiente doméstico, cómo nos facilita el trabajo. Es como si para ellos la energía fuese sólo un tema de Física o Tecnología, algo meramente académico. Nuestro proyecto consiste en diseñar y construir un centro de transformación de energías, partiendo de energía potencial transformarla en energía cinética, y ésta en energía mecánica o energía eléctrica, y a partir de ellas darles una utilidad final que beneficie a las personas. A partir de este proyecto, que está basado en un antiguo molino de Lérida, queremos transmitirles comportamientos ecológicos de sostenibilidad y reutilización de recursos naturales. De forma que valoren y reconozcan que desde siempre la energía ha sido utilizada para mejorar las condiciones laborales de la vida de las personas. Objetivos: Aprender a trabajar en equipo. Buscar información en diferentes medios. Adaptar la información al proyecto. Identificar fuentes de energía. Diferenciar fuentes de energía y tipos de energías. Comprender algunas transformaciones de energía. Distinguir los diferentes tipos de energía. Reconocer y valorar las aportaciones de la ciencia, para la mejora de las condiciones de vida de los seres humanos y, en especial, los nuevos avances del siglo XX. 1

2 Relación del tema propuesto con el currículum del Curso: Forma parte del tema de: la energía, tipos de energía y fuentes de energía del currículum del Ámbito Científico Tecnológico de 1er curso del Programa de Cualificación Profesional. Material y recursos necesarios: 2 soportes de laboratorio 2 rodamientos 2 tacos Varilla roscada M4 Tuercas M4 y arandelas Para la construcción de la turbina: material a reciclar (garrafas, tapones) Pistola y cola termo-fusible Motor de corriente continua de 4,5 v que se utilizará como generador. Polea grande (junto a la turbina, puede ser construida con contrachapado) Polea pequeña (para acoplarla al motor-generador) Goma elástica 3 LEDs 3 Pajitas (para las farolas) Tapones de tetrabriks como soportes de las farolas Disco (para la manivela) Varilla Articulación (para el conjunto de biela-manivela) Hoja de sierra Tubo de metacrilato Tubo de PVC Cinta aislante Fichas de empalme Cablecillo para conexiones eléctricas Tablero de aglomerado Normas de seguridad: Son las propias del aula-taller de tecnología: precauciones a la hora de utilizar las siguientes herramientas: pistola termo-fusible cuter tijeras destornillador sierra de vaivén 2

3 Procedimiento: Cuestionario inicial, para conocer los conocimientos previos y poder valorar los conceptos asimilados tras la experiencia. Explicar a los alumnos el proyecto que queremos hacer. Pase del vídeo del molino de Lérida. Pase de vídeos de centrales hidroeléctricas. Explicación sencilla de los diferentes mecanismos que se emplearán: transmisión por correas, funcionamiento de la biela-manivela. Es muy útil que vean una construcción, aunque después ellos hagan modificaciones. (ver ANEXO I) Se les entregarán los esquemas necesarios (ver ANEXO II, así como un guión de todo el proceso de trabajo. Los alumnos, deberán realizar unos sencillos bocetos con las ideas que ellos han entendido. (ver ANEXO III) Construcción por separado de: turbina, polea de transmisión grande, polea para la manivela, montaje de la biela-articulación-hoja de sierra, montaje de las farolas con los LEDs, montaje del pistón-cilindro, acoplamiento manivela-biela-sierra-pistóncilindro. (Es muy importante elegir un secretario que organice bien el grupo) Montaje en los soportes de: turbina, polea grande y disco (manivela). Montaje en el soporte del motor, correa. Acoplamiento del conjunto y cableado desde el motor a las farolas. Comprobación del funcionamiento con una manguera de agua. (previamente se comprueba manualmente haciendo girar el disco que hace la función de manivela) Explicación de la teoría: La energía. Función de la energía en nuestras vidas. Tipos de energía: térmica o calorífica; mecánica, motriz o del movimiento; química; nuclear. Fuentes de energía. Energías renovables. Energías no renovables. Cuestionario final. Realización de la presentación por equipos en power point. Análisis de resultados. 3

4 Tiempo necesario para desarrollar esta práctica: 15 horas Secuenciación de las sesiones realizadas: Se constituyeron dos grupos de trabajo: Subgrupo A: constituido por medio grupo de 1º de PCPI de informática y medio grupo de 1º de PCPI de comercio Subgrupo B: constituido por medio grupo de 1º de PCPI de informática y medio grupo de 1º de PCPI de comercio Se realiza la siguiente planificación: Semana Tiempo (horas) Subgrupo A: Subgrupo B: 10 enero 0,5 Prueba inicial Prueba inicial 17 enero 3 Taller Teoría 24 enero 3 Taller Teoría 31 enero 3 Teoría Taller 7 febrero 3 Teoría Taller 9 febrero 0,5 Prueba final Prueba final 14 febrero 3 Realización de la presentación y análisis de resultados 4

5 Cuestiones previas para los alumnos: 1.- Qué entiendes por energía? 2.- Podrías señalar cuales de las siguientes fotos representan objetos o acciones que tienen energía? 3.- De una manera muy sencilla la energía se puede definir como la capacidad de realizar un cambio. Como toda actividad implica al menos un cambio y éste necesita algún tipo de energía para producirse, debemos procurar entonces reconocer la energía por sus efectos. Por ejemplo: un radiador encendido cambia la temperatura de la sala, o una pila puede poner en marcha un reloj, o 5

6 Explica cómo reconoces la presencia de energía en las siguientes ilustraciones: Foto 1 Foto El concepto de energía es totalmente general; sin embargo, esta magnitud se nos presenta bajo diferentes formas o apariencia diversas. Así pues podemos hablar de: Energía mecánica(cinética, potencial, gravitatoria, elástica, ) Energía eléctrica. Energía térmica o calorífica. Energía electromagnética o radiante (proveniente del sol). Energía química. Energía nuclear. Escribe en cada imagen el tipo de energía que le corresponde, de la lista que aparece al final Energía nuclear, Energía Mecánica (potencial); Energía Mecánica (cinética); Energía química;energía Eléctrica; Energía Térmica;Energía Radiante (luz); Enrgía Radiante(calor) 6

7 5.- Existe energía en nosotros? Sabrías explicar los procesos energéticos que se desarrollan en el cuerpo humano. 6.- Marca el tipo de energía que corresponde en cada frase, de la lista que te ofrecen en cada caso: La combustión lenta de los alimentos ( energía química /energía cinética /energía potencial gravitatoria/ movimiento/ energía eléctrica /energía térmica ) se transforma, por medio del pedaleo y de la cadena de transmisión de las ruedas, en movimiento ( energía química /energía cinética /energía potencial gravitatoria/ movimiento/ energía eléctrica /energía térmica) y en el caso que el ciclista suba una pendiente, en un cambio de posición ( energía química /energía cinética /energía potencial gravitatoria/ movimiento/ energía eléctrica /energía térmica. Si, además, la bicicleta va equipada con un sistema de iluminación propio, una parte de la energía cinética o (energía química /energía cinética /energía potencial gravitatoria/ movimiento/ energía eléctrica /energía térmica se podrá transformar, por medio de una pequeña dinamo acoplada a la rueda, en (energía química /energía cinética /energía potencial gravitatoria/ movimiento/ energía eléctrica /energía térmica). Finalmente, cuando se accionen los frenos, se transformará progresivamente en (energía química /energía cinética /energía potencial gravitatoria/ movimiento/ energía eléctrica /energía térmica, transferida en forma de calor, hasta que la bicicleta se pare completamente. 7.- Se puede almacenar la energía? 7

8 8.- A partir del cuadro siguiente, en el que se expone como se transforman distintos tipos de energía entre si, marca la opción que permita completar las frases que aparecen a continuación: En una pila la energía eléctrica /química /mecánica/ lumínica se transforma en energía eléctrica /mecánica /química /nuclear. En un ventilador en marcha la energía eléctrica nuclear mecánica térmica se transforma en energía eléctrica /nuclear/ química /mecánica. En un hierro al rojo vivo, la energía nuclear/ química/ térmica/ mecánica se transforma en energía lumínica/ eléctrica/ química/ nuclear. En el proceso de la fotosíntesis de las plantas verdes, la energía química/ nuclear/ eléctrica/ lumínica se transforma en energía lumínica/ química/ nuclear/ eléctrica. En una batería de coche, la energía eléctrica/ química/ lumínica/ mecánica se transforma en energía eléctrica/ mecánica/ térmica/ química. Cuando se quema un bosque, la energía nuclear/ química/ lumínica/ térmica almacenada en la madera de los árboles, se transforma en energía térmica/ mecánica/ química/ nuclear. 8

9 9.- Explica los tipos de energía que se ponen de manifiesto en una noria de feria cuando ésta se mueve Relaciona los siguientes conceptos: 1. Energía a) Facilitar el trabajo 2. Calor b)acción de una o más fuerzas 3. Trabajo c)capacidad de los cuerpos o sistemas materiales 4. Máquina d)diferencia de temperatura Análisis de los objetivos: Los planteados al inicio. Análisis de los resultados del cuestionario realizado al iniciar el proyecto y al finalizarlo: 1. Qué entiendes por energía? BIEN MAL NS/NC BIEN MAL NS/NC 57% 14% 29% 83% 6% 11% 2. Podrías señalar cuáles de las siguientes fotos representan objetos o acciones que tienen energía? BIEN MAL NS/NC BIEN MAL NS/NC 14% 86% 0% 56% 44% 0% 3. Explica cómo reconoces la presencia de energía en las siguientes ilustraciones: BIEN MAL NS/NC BIEN MAL NS/NC 7% 57% 36% 72% 11% 17% 4. Escribe en cada imagen el tipo de energía que le corresponde, de la lista que aparece al final BIEN MAL NS/NC BIEN MAL NS/NC 50% 36% 14% 56% 17% 27% 9

10 5. Existe energía en nosotros? Sabrías explicar los procesos energéticos que se desarrollan en el cuerpo humano. BIEN MAL NS/N BIEN MAL NS/NC C 50% 50% 0% 61% 11% 28% 6. Marca el tipo de energía que corresponde en cada frase, de la lista que te ofrecen en cada caso: BIEN MAL NS/NC BIEN MAL NS/NC 29% 42% 29% 33% 40% 27% 7. Se puede almacenar la energía? BIEN MAL NS/NC BIE MAL NS/NC N 64% 7% 29% 72% 0% 28% 8. A partir del cuadro siguiente, en el que se expone como se transforman distintos tipos de energía entre si, marca la opción que permita completar las frases que aparecen a continuación: BIEN MAL NS/NC BIEN MAL NS/NC 21% 43% 36% 6% 44% 50% 9. Explica los tipos de energía que se ponen de manifiesto en una noria de feria cuando ésta se mueve. BIEN MAL NS/NC BIEN MAL NS/NC 36% 28% 36% 33% 28% 39% 10. Relaciona los siguientes conceptos: BIEN MAL NS/NC BIEN MAL NS/NC 57% 14% 29% 44% 39% 17% 10

11 Conclusiones de la práctica: Una vez obtenidos todos los datos y analizados los resultados, se pueden sacar las siguientes conclusiones: La experiencia demostró que el subgrupo que inició la experiencia trabajando la parte práctica, respondió mejor a las explicaciones teóricas, al tener más referentes para comprenderlas. El trabajar con dos subgrupos formados a su vez por dos grupos diferentes, del mismo nivel, (1º PCPI Comercio y 1º PCPI Informática) en principio causó sorpresa y un poco de desorganización, aunque al poco tiempo, sorprendentemente, había una colaboración entre ambos. Descubrieron las diferentes habilidades de los integrantes y las pusieron al servicio del subgrupo. Un problema, que por otra parte siempre suele pasar, es la dificultad que entraña el hecho de que algunos alumnos tengan ausencias. El trabajar en equipo, implica que todos los integrantes son más necesarios una vez se han asignado las diferentes tareas. No asumen con facilidad trabajos que ya se habían asignado a otros. Les cuesta trabajar en equipo. Para encajar el proyecto nos vimos obligadas a impartir tres horas de teoría en un subgrupo, mientras el otro realizaba el taller; esto se debería corregir, haciendo bloques más reducidos, para mejorar el rendimiento en las clases teóricas. A pesar de que trabajaron bien en el taller, se notaba que eran alumnos que no estaban habituados debido a que el pasado curso estaban en 2º de ESO o en 3º de ESO pero con resultados desalentadores que lo abocó al programa de cualificación profesional inicial. El resultado creemos que ha sido positivo, siempre mejorable pero en su conjunto positivo. Referente a los resultados de las pruebas, mejoraron en la prueba final. (Creemos que las respuestas de las tres últimas preguntas responden a la falta de interés por responderlas por determinadas causas). 11

12 ANEXO I 12

13 ANEXO II 13

14 ANEXO III IES CONSELLERIA VALENCIA 1º PCPI Informática-Comercio curso AMBITO CIENTÍFICO MATEMÁTICO 2ª EVALUACIÓN PROYECTO: CONSTRUCCIÓN DE UNA CENTRAL HIDROELÉCTRICA (que nos proporcione alumbrado y el movimiento de vaivén de una sierra) 1.-Planteamiento del problema. Nuestro proyecto consiste en diseñar y construir una central hidroeléctrica; el proyecto se iniciará con la construcción de una turbina que nos permita transformar la energía potencial del agua almacenada a una altura, transformada en su caída en energía cinética, y posteriormente en energía mecánica de rotación. Dicho movimiento de rotación se trasmitirá mediante un mecanismo de polea-correa a una dinamo (utilizaremos un motor construido en su función inversa, produciendo éste energía eléctrica) cuya rotación de su eje nos dará la tensión suficiente para que alumbren unos LEDs. Además, acoplando un mecanismo biela-manivela, conseguiremos el movimiento de vaivén de una sierra. 2.-Objetivos: Aprender a trabajar en equipo. Buscar información en diferentes medios y adaptar la información al proyecto. Comprender algunas transformaciones de energía. Distinguir diferentes tipos de energía. 3.-Proyecto técnico: Aportación de ideas. Cada uno de los componentes del proyecto realizará un boceto o croquis del objeto, acompañado de una breve explicación escrita en la que figure: En qué consiste el objeto. Partes de que consta. Explicación del funcionamiento. Elección de la idea más adecuada. Reunido el equipo debéis analizar las distintas ideas aportadas por cada uno, para lo cual debéis considerar: Si cumple con la finalidad prevista. Si es posible su construcción con los medios disponibles. Material y recursos necesarios: NOTA: los materiales siguientes son orientativos, podéis adaptarlos en función de vuestro diseño. 2 soportes de laboratorio 2 rodamientos 2 tacos Varilla roscada M4 Tuercas M4 y arandelas Para la construcción de la turbina: material a reciclar (garrafas, tapones) Pistola y cola termo-fusible Motor de corriente continua de 4,5 v que se utilizará como generador. Polea grande (junto a la turbina, puede ser construida con contrachapado) Polea pequeña (para acoplarla al motor-generador) Goma elástica 3 LEDs 14

15 3 Pajitas (para las farolas) Tapones de tetrabriks como soportes de las farolas Disco o polea prefabricada (para la manivela) Varilla Articulación (para el conjunto de biela-manivela) Hoja de sierra Tubo de metacrilato Tubo de PVC Cinta aislante Fichas de empalme Cablecillo para conexiones eléctricas Tablero de aglomerado Organización del equipo: Es muy importante que, reunidos en equipo, os distribuyáis las funciones de cada uno de los componentes. Para facilitar la organización de las tareas se sugiere que cumplimentéis una hoja de reparto de tareas, en la que se consignarán las actividades que hay que realizar y las personas responsables de cada una de ellas. Disponéis de dos semanas para realizarlo (6 horas de clase). No olvidéis que debéis ir planificando la presentación del proyecto que pasaréis a limpio en el aula de informática. (2 horas). Un portavoz organizará el reparto de trabajos y ayudará a los que lo necesiten, siendo además la persona responsable del control de las herramientas. Cada dos personas se dedicarán a construir una parte del proyecto: a) turbina, b) polea grande, acoplamiento motor-polea pequeña, c) preparación del eje de la turbina, arandelas, tuercas, acoplamiento de los rodamientos al eje, d) montaje de los soportes de laboratorio, preparación de la manivela (podemos utilizar un disco o una polea en la que realicemos un agujero alejado de su centro, al cual acoplaremos la biela. e) acoplamiento de la biela a la sierra mediante la articulación. f) montaje del mecanismo pistón-cilindro, g) montaje de las farolas, h) montaje del conjunto 4.- Proyecto tecnológico. Construcción. Normas de seguridad: Son las propias del aula-taller de tecnología: precauciones a la hora de utilizar las siguientes herramientas: pistola termo-fusible, soldador, cúter, tijeras, destornillador y sierra de vaivén. Deberéis fotografiar todo el proceso de construcción para añadirlo a la presentación. (un miembro del equipo, además de ayudar en el montaje, deberá ir tomando imágenes de todo el proceso, no hay que dejar un detalle por fotografiar) 5.- Presentación del proyecto: EN POWER POINT 1. Planteamiento del problema. Explicaréis en qué consiste el proyecto así como su funcionamiento. Podéis copiar la parte que corresponda de las trasformaciones energéticas que han tenido lugar. Ver esquema final. 2. Diseño final de la máquina (puede ser el entregado, con modificaciones). En el dibujo de conjunto, se numerarán cada una de las piezas a las que se hará referencia en la lista de materiales. 3. Detalles de los diferentes mecanismos para facilitar su comprensión. (cada miembro del equipo dibujará una parte. No hay problema que existan partes repetidas. Y previamente a la presentación se escanearán para poder adjuntarlos a la misma). 4. Se añadirán la selección más representativa de las fotografías realizadas del proceso. 5. Lista de materiales empleados. 6. Hoja de proceso de construcción. Añadiréis la planificación prevista al inicio del proyecto y sus posibles modificaciones, indicando nombre del mecanismo construido, personas responsables de su construcción, así como las posibles dificultades encontradas. 7. Valoración del funcionamiento del equipo ( como equipo y del resultado final de la máquina) 15

16 NO OS PREOCUPÉIS, TENDRÉIS SIEMPRE LA AYUDA DE VUESTRAS PROFESORAS, QUIENES OS FACILITARÁN EN TODO MOMENTO TODO AQUELLO QUE NECESITÉIS Y, CON TODA SEGURIDAD, FUNCIONARÁ. 16