ÍNDICE DE CONTENIDOS UNIDAD 1: QUÉ ES LA TECNOLOGÍA? Pág.1 UNIDAD 2: LA MADERA Pág. 4 UNIDAD 3: LOS METALES Pág. 7 UNIDAD 4: PROPIEDADES DE LOS MATERIALES Pág. 10 UNIDAD 5: LAS ESTRUCTURAS. Pág. 12 UNIDAD 6: LAS MÁQUINAS Pág. 16 UNIDAD 7: ELECTRICIDAD Y CIRCUITOS ELÉCTRICOS Pág. 27 UNIDAD 8: EL ORDENADOR E INTERNET Pág. 37
UNIDAD 1: QUÉ ES LA TECNOLOGÍA? La TECNOLOGÍA se define como el conjunto de conocimientos, técnicas y procesos necesarios para construir un objeto que solucione un problema de la humanidad. Analicemos los pasos (proceso tecnológico) en la construcción de un proyecto: 1. Conocer el problema, su entorno y buscar las posibles soluciones. 2. Diseñar la solución realizando un boceto o un croquis con medidas. 3. Planificar los materiales y las herramientas necesarias así como elaborar un presupuesto y una hoja de procesos. Organización del grupo de trabajo. 4. Construir el proyecto en el taller utilizando todo lo anterior. 5. Evaluar si funciona el proyecto. Gracias a la tecnología el ser humano ha ido evolucionando desde su origen hasta nuestros días. Simplemente observa cómo vivía el hombre prehistórico y cómo solucionaba sus problemas de vivienda, abrigo, alimentación construyendo objetos mediante una tecnología rudimentaria. Hoy en día podemos observar que la tecnología sobre todo tiene la finalidad de hacernos la vida más cómoda con aparatos cada vez más sofisticados: televisores de alta definición, i Phone, ordenadores portátiles, tarjetas de memoria, Actividad: A partir de los siguientes problemas, piensa y enumera las posibles soluciones empleando objetos o inventos creados por el hombre. Viajar de un país a otro a visitar un familiar. Moverse con comodidad y rapidez por una ciudad. Tener frío. Tener calor. Tener sed. Conservar alimentos sin estropearse. La oscuridad. Desorden en una casa. La suciedad. El aburrimiento. Actividad: Realiza un mural con fotografías de la evolución que han tenido desde su invención objetos como: el teléfono, el automóvil, la bicicleta, el avión, el tren, el ordenador, la vivienda, el calzado, el ordenador Actividad: Busca y redacta a mano alguna información de los siguientes inventores. Imprime fotos de sus inventos: Arquímedes Tomás Edison Leonardo da Vinci Jaime Watt Guglielmo Marconi Gutenberg Alexander Bell Galileo Galilei Alejandro Volta Alfredo Nobel - 1 -
En esta primera unidad comentaremos aspectos importantes y normas para la correcta utilización del Aula Taller del Colegio: ZONAS DEL TALLER: Armario de herramientas: Deben quedar colgadas en su sitio. Mesas o bancos de trabajo: Máximo 6 alumnos por mesa. Almacén: - Sólo pueden entrar los 6 jefes de mesa - Cada alumno tendrá su bolsa con su material. Patio de lavabos: Sólo podrán salir 2 alumnos a la vez. Mesa de estudio: Para alumnos con mal comportamiento o que olviden traer su material, harán trabajos escritos. LAS HERRAMIENTAS: De medida: Flexómetro, reglas de nivel, escuadra de carpintero De corte: Tijeras, sierra de costilla, sierra de calar, sierra de arco, serrucho, segueta, escofina, tenazas, cúter, De conformación: Martillo, llave inglesa, sargento, tornillo de mesa, destornillador, alicates, soldador, pistola termofusible, De perforación: Taladro, barrena, berbiquí, De acabado: Papel de lija, lijadora, limas, pincel, brocha, NORMAS DE COMPORTAMIENTO Y SEGURIDAD: Al comenzar la clase cada alumno espera en su mesa a que su jefe le traiga su bolsa y su proyecto. Prohibido jugar, correr, gritar. Si el profesor habla, TODOS dejan de trabajar y atienden. Al terminar la clase cada uno cierra bien su bolsa y la entrega a su jefe para guardarla en el almacén. TODOS colaboran en recoger. Cada día un grupo será el encargado de barrer las mesas, el suelo, el patio y se enjuagará los lavabos. Uso obligatorio de gafas para usar la lijadora. Prohibido usar pegamento como superglue o similar (loctite), pinturas acrílicas o espray. Sólo emplear cola blanca, acuarelas, pintura de dedos, rotuladores o similares. - 2 -
CUADRO DE HERRAMIENTAS - 3 -
UNIDAD 2: LA MADERA La MADERA es una sustancia dura y resistente que constituye el tronco de los árboles; se ha utilizado durante miles de años como combustible, herramientas para la caza, construcción de cabañas. Hoy en día la madera se emplea como materia prima para la fabricación de papel, mobiliario, construcción casas Se compone por fibras de celulosa unidas con lignina (resina). En cuanto a su estructura podemos localizar las siguientes partes: Duramen: Madera oscura localizada en la zona central del tronco. Representa la parte más antigua del árbol. Albura: Madera clara correspondiente a la zona más joven del árbol. Cambium: Zona de crecimiento del árbol donde se encuentra los tubos de la savia. Corteza: capa de protección externa del árbol formada por células muertas. Anillos: Se forman al crecer el árbol. Cada anillo equivale a un año de edad. En cuanto a su dureza podemos decir que: Si los tubos de la savia son finos, la madera es más dura. Las maderas de hoja caduca son más duras que la de hoja perenne. La madera resiste más si la fuerza se aplica paralela a la dirección de las fibras. El proceso de transformación que sufre cualquier madera es el siguiente: Talado: Cortar el tronco del árbol con sierras mecánicas o hacha. Descortezado: Limpiar el tronco, eliminando la corteza, ramas y raíces. Aserrado: Cortar el tronco en forma de tablas o tablones. El aserrado genera una gran cantidad de restos, todos ellos reciclables como materia prima. Secado: Curar la madera en contacto con el aire seco para dejar que la humedad se evapore y evitar que la madera se combe (doble). - 4 -
Veamos los tipos de maderas: Maderas Naturales: No han sufrido apenas transformación. - Pino: Madera blanda y barata. Se emplea en marcos de puertas y ventanas, encofrados y palés de construcción, muebles económicos. - Abeto: Madera blanda. Se emplea en ebanistería y embalaje. - Picea: Madera blanda. Se emplea en cajas de resonancia (violines) - Caoba: Madera dura y cara. Se emplea en muebles de calidad y artesonados, así como en chapas. - Nogal: Madera dura y cara. Se emplea en muebles de lujo. - Roble: Madera muy dura y resistente. Se emplea en parquets. - Haya: Madera dura. Se emplea en los utensilios de cocina (mangos) Maderas Artificiales: Han sufrido tratamientos y transformación. - Aglomerado: Formado por virutas de madera encoladas y prensadas. Resisten muy mal la humedad (se bofan). Suele estar cubierto de una lámina plástica llamada melamina. - DM (cartón piedra): Formado por fibras de madera (sin lignina), encoladas y altamente prensadas. Tiene un tacto parecido al cartón. - Táblex: Compuesto de una cara lisa y otra cara rugosa. Muy utilizado en partes traseras de muebles y fondos de cajones. - Contrachapado: Compuesto de varias láminas de madera cuyas fibras se disponen perpendicularmente entre sí. Es muy barato (chapones). - Chapa: Una lámina muy fina de madera de gran calidad para cubrir muebles hechos de aglomerado y así aparentar un mejor aspecto. - 5 -
Es muy importante conocer las herramientas para trabajar con la madera. Se pueden clasificar en: Herramientas manuales (del ebanista) Gramil (medida), Gubia, Garlopa (cepillo), Formón, Escoplo, Escofina, Botador, Barrena, Caja de ingletes, Berbiquí, Segueta, Herramientas eléctricas Sierra de calar, Lijadora, Cepillo eléctrico, Taladro, Fresadora, Pistola termofusible, Sierra radial, Por último, aprendamos algunas técnicas de unión o ensamblaje: Mediante escuadras o planchas atornilladas Mediante espigas o tubillones encolados Corte a inglete Corte a horquilla Corte a media madera solapada - 6 -
UNIDAD 3: MATERIALES METÁLICOS Los METALES son unos materiales de enorme interés. Se usan muchísimo en la industria, pues sus excelentes propiedades de resistencia y conductividad. Se emplean en máquinas, estructuras, mecanismos, circuitos y herramientas. Algunos metales se emplean en estado casi puro (cobre, plata, oro, plomo), pero la mayoría se combinan entre sí formando aleaciones (mezcla de dos o más metales) para ampliar y mejorar sus propiedades. LAS ALEACIONES BASADAS EN EL HIERRO: - Fundiciones (entre 1,7 y 6,6% de carbono). Las fundiciones son de fácil moldeo, y de mayor resistencia a la corrosión que el acero común. Se usan en construcción naval y de ferrocarriles, alcantarillado, piezas artísticas, etc. - Aceros (menos del 1,7% de carbono). Tienen una aceptable dureza y resistencia. Son los más económicos. Se emplean en tornillos, estructuras de edificios, carrocerías, herramientas comunes, etc. - 7 -
- Aceros inoxidables (con cromo y níquel). Se emplean en todo tipo de utensilios que vayan a estar en contacto con el agua. OTROS METALES: - Cobre: Es uno de los mejores conductores de la electricidad y del calor. Se utiliza en conductores eléctricos, tuberías de calefacción y gas, y en ornamentación (jarras, platos, tazas ) - Latón: Aleación de Cobre y Zinc. De color amarillento y aspecto parecido al oro. Bastante económico. Se utiliza en cerrajería, decoración, contactos eléctricos, bisutería - 8 -
- Bronce: Aleación de Cobre y Estaño. Resistente a la corrosión y de aspecto muy bello. Se utiliza en griferías, esculturas, piezas de máquinas, etc. - Aluminio: Es uno de los metales más ligeros. Se utiliza en aeronáutica, piezas de maquinaria, envases, utensilios de cocina, etc. - Además están el oro (Au), la plata(ag) y el platino (Pt) que se usan en joyería y en objetos de gran valor. Conoces las herramientas propias para trabajar con los metales? - 9 -
UNIDAD 4: PROPIEDADES DE LOS MATERIALES PROPIEDADES FÍSICAS (QUÍMICAS): Estudian el comportamiento de un material a partir de su composición interna (moléculas). a) Densidad: Es la masa dividido por el volumen de un material. Esta propiedad útil para fabricar objetos con mismas dimensiones pero más ligeros: bicicletas, gafas, raquetas, palos de golf, lámparas, etc. SUSTANCIAS con su DENSIDAD (kg/litro) Aire 0.01 Agua 1 Hierro 8 Oro 19.5 Petróleo 0.8 Aluminio 2.7 Plomo 11.5 b) Fusibilidad: Propiedad por la que un material se funde por efecto del calor. La temperatura a partir de la cual el material sólido pasa a líquido: punto de fusión. Con esta propiedad se fabrican objetos a partir de un molde: Juguetes, campanas, llantas, etc. SUSTANCIA con su PUNTO DE FUSIÓN (ºC) Agua 0 Plomo 300 Cobre 1.000 Estaño 250 Aluminio 650 Hierro 1.500 c) Dilatación: Propiedad por la cual un material aumenta su volumen por efecto del calor. Ese es el motivo por el que existen unas juntas de dilatación en carreteras o una separación cada vía del tren. SUSTANCIAS con su DILATACIÓN LINEAL (mm/ C) Vidrio 0.01 Cobre 0.017 Acero 0.012 Aluminio 0.024 d) Conductividad Eléctrica: Propiedad por la que un material facilita o se opone al paso de la corriente a través de él. Los metales son buenos conductores mientras que los plásticos, el papel y la madera; son aislantes. e) Conductividad Térmica: Propiedad por la que un material facilita o se opone a la transmisión de calor a través de él. Los metales son conductores mientras que la madera, el papel y el plástico; son aislantes. - 10 -
PROPIEDADES MECÁNICAS: Estudian el comportamiento de un material al aplicarles una fuerza. a) Dureza: Propiedad por la que un material se opone a ser rayado o perforado por otro. Ej.: el diamante. b) Fragilidad: Propiedad por la que un material se rompe antes de deformarse. Ej.: el vidrio. c) Elasticidad: Propiedad por la que un material se deforma al aplicarle una fuerza regresando a su tamaño original cuando dicha fuerza cesa. Ej.: gomilla, tirantes. d) Plasticidad: Propiedad por la que un material se deforma permanentemente. Ej.: la plastilina, la arcilla Si se deforma en hilos: dúctil, mientras que si lo hace en láminas: maleable. e) Fatiga: Propiedad por la que un material aguanta continuos esfuerzos en direcciones contrarias sin romperse. Ej.: suspensión de un coche, arco de caza, ballesta de un coche de caballos. Clasificación de los materiales GRADO DE TRANSFORMACIÓN: - Materiales naturales (materias primas): aquellos que no han sufrido apenas modificación por parte del ser humano. Ej.: madera, lino, esparto, lana, algodón. - Materiales artificiales: aquellos que han sufrido una manipulación en fábricas como industria textil, siderurgia, químicas, madereras, - Materiales sintéticos: aquellos derivados del petróleo: plásticos, alquitranes, lubricantes. ORIGEN: - Animal: cuero, marfil, lana, seda, - Vegetal: lino, esparto, madera, resina. - Mineral: carbón, metales, cuarzo, diamante, mármol. - 11 -
UNIDAD 5: LAS ESTRUCTURAS Y LOS ESFUERZOS Una ESTRUCTURA se define como el conjunto de uno o varios elementos (barras) que unidos entre sí soportan cargas sin romperse ni deformarse. Si somos observadores comprobaremos que el mundo que nos rodea está lleno de estructuras por todas partes. Todo lo que cuelga en una ciudad (semáforo, señales de tráfico, farolas, luminosos, ) está formado por estructuras. Los propios seres vivos (animales y vegetales) tenemos una estructura que nos sostiene. Veamos por tanto los tipos de estructuras existen con la siguiente clasificación: Naturales: Creadas por la propia naturaleza como por ejemplo: Ramas, tronco, esqueleto (interno o externo), concha, piedra (cueva, acueducto). Artificiales: Creadas por el ser humano como por ejemplo: Andamio, perfiles (marco de ventanas), vigas, columnas, estanterías, Simples: Formada por un solo elemento como por ejemplo: Mástil de una bandera o del barco, farola, señal de tráfico, tubería, clavo, bolígrafo, Compuestas: Formada por dos o más elementos como por ejemplo: Armario, puente, grúa, edificio, barandilla, escalera, reja, Carcasa (laminares): Aquellas que sus elementos son planos y finos, por ejemplo: Carrocería, lavadora, calculadora, armario, ordenador Armazón: Aquellas cuyos elementos son barras, como por ejemplo: marco de ventanas, chasis del coche, patas de sillas y mesas, jaula, Trianguladas: Están compuestas con barras de forma triangular para soportar mejor las cargas: Grúa, andamio, canastas, torres A.T., cercha No trianguladas: Cualquier estructura sin tener forma triangular Actividad: Clasifica las siguientes estructuras: grúa, huevo, farola, vías del tren, monopatín, jarra de agua, equipo de música, somier, trampolín, edificio. - 12 -
Algunas estructuras quizás no las conozcas y aquí las presentamos: Forjado: Estructura de ladrillo apoyada sobre viguetas todo cubierto por una malla de acero y hormigón que sirve para separar cada planta en un edificio. Cercha: Estructura formada por vigas y viguetas que forman triángulos en los techos de las naves industriales, polideportivos, etc.. Pérgola: Estructura empleada como soporte de plantas trepadoras pero también para conseguir sombra en terrazas, zonas de paseo, etc. - 13 -
Las estructuras están sometidas a esfuerzos para mantenerse siempre rígidas y estables frente al peso que soportan. Hay varios tipos de esfuerzos: Compresión: esfuerzo por el cual la barra tiende a acortarse. Sus extremos tienden a juntarse. Ej.: Patas de silla, mesa Tracción: esfuerzo por el cual la barra tiende a estirarse. Sus extremos tienden a separarse. Ej.: Tensores, cuerdas Flexión: esfuerzo por el cual la barra tiende a doblarse. Sus extremos tienden ligeramente a juntarse. Ej.: Trampolín Torsión: esfuerzo por el cual la barra tiende a retorcerse debido a un esfuerzo de giro en sus extremos. Ej.: Sacacorchos, destornillador Cortadura: esfuerzo por el cual la barra tiende partirse debido a dos esfuerzos aplicados en el mismo punto pero con direcciones opuestas. - 14 -
Actividad: Analiza y dibuja con flechas los esfuerzos a los que están sometidos cada una de las barras de las siguientes estructuras: columpio, grúa, puente, silla, farola, edificio. Por último vamos a estudiar algunas formas de estabilizar y reforzar una estructura. Pensemos por ejemplo qué tienen una tienda de campaña, una sombrilla en la playa, una lámpara de pie, las grúas para que no se caigan. Vocabulario: Empotrarlas en el suelo (sombrilla). Colocarle contrapeso (grúa) Ponerles tensores y tirantes (los vientos de la tienda de campaña) Aumentarles la base (un perchero o una lámpara de pie) - Perfiles: Son barras huecas para formar estructuras. Tienen formas diferentes según su utilización: en H para marco de ventanas, en T para vigas y viguetas, tubular redondo para patas de mesa, cuadrado para barandillas, rejas - Cemento: Mezcla de arcilla con piedra caliza. - Hormigón: Mezcla de cemento, arena, grava y agua. - 15 -
UNIDAD 6: LAS MÁQUINAS Son aparatos o inventos creados por el ser humano para realizar trabajos con menor esfuerzo o mayor facilidad. CLASIFICACIÓN: - Simples: aquellas que consta de un solo elemento. Ej.: polea, palanca, plano inclinado - Compuestas: aquellas formadas por más de dos máquinas simples unidas entre sí. Ej.: polipasto, engranaje LA PALANCA Es una máquina simple formada por una barra situada sobre un punto de apoyo que sirve para elevar objetos con menor esfuerzo. TIPOS DE PALANCAS: - 1er género: El punto de apoyo (P.A.) está en medio de la barra. - 2º género: El peso está en medio de la barra. - 3er género: La fuerza está en medio de la barra. PRIMER GENERO SEGUNDO GENERO TERCER GENERO - 16 -
Ley de la Palanca El gran científico y matemático griego Arquímedes (287-212 a.c.) en sus estudios llegó a afirmar: «Dadme un punto de apoyo, y moveré el mundo» Desarrolló una fórmula física en la que explica el comportamiento de una palanca. Para que ésta se mantenga en equilibrio debe cumplirse que: Fuerza1 Longitud1 = Fuerza2 Longitud2 En ocasiones la Fuerza es un Peso. Para estos casos se empleará la fórmula: Peso= masa gravedad Fuerza (o Peso) se mide en Newtons (N) Longitud se mide en Metros (m). Ejemplo de aplicación: En un balancín se encuentra sentado Juan de 80 kg de masa situado a 150 cm del punto de apoyo.(p.a.) qué masa tendrá su amigo Luís si está en el lado opuesto situado a 3 metros equilibrando el balancín?. Solución: Siempre es bueno dibujar el problema para clarificar las posiciones de los datos. JUAN LUIS Debemos tener los datos en metros y Newtons. Veamos las longitudes: L 1 = 150 cm = 1.5 m. mientras que L 2 = 3 m. Veamos las fuerzas (pesos). m 1 = 80kg es la masa. Queremos el peso en Newtons por lo que debemos aplicar P 1 = m g = 80 10 = 800 N. Nos queda calcular el Peso 2 (fuerza2) mediante la ley de la palanca y a partir de ahí determinaremos la masa. F 1 L 1 = F 2 L 2 Sustituimos los valores: 800N 1.5 m = F 2 3m Despejando F 2 = 400 Newtons. Nos piden la masa. Volvemos a emplear la fórmula P = m g, sustituyendo queda 400 = m 10 por lo que la masa de Luís será: m = 40 Kg. - 17 -
Actividad: Realiza los siguientes problemas de palancas 1. En un balancín se encuentra sentado Pedro de 90 kg de masa situado a 200 cm del punto de apoyo. A qué distancia se sienta Raúl de 45 kg para equilibrar la balanza? 2. En un balancín coloco un paquete de 300 g de arroz a 60 cm del P.A. Qué masa tendrá otro paquete de garbanzos situado a 20 cm en el lado opuesto? 3. Para levantar una roca de 600 kg empleo una palanca de primer género de tal forma que la quede a 30 cm del P.A. Qué fuerza aplico a 2 metros en el lado opuesto? 4. Si con una carretilla de 3 m transporto a Juan de 50 kg situado en la mitad. Qué fuerza debo emplear? 5. En una carretilla de 4 metros transporto un saco de cemento Situado a 180 cm de la rueda. Si empleo una fuerza de 90 Newtons. Qué masa tiene dicho saco? 6. Con una caña de pescar de 4.5 m, capturé un pez empleando una fuerza de 600 N a 1.5 m del P.A. Determina la masa de dicho pez. 7. Empleando una fuerza de 400 N en una caña de pescar de 6 metros, capturé un pez de 10 kg. A qué distancia del P.A. tuve que aplicar la fuerza? 8. Con una caña de pescar de 6 metros levanto un pez de 2 Kg de masa. Qué fuerza debo emplear si la aplico a 120 cm del punto de apoyo? LA POLEA Es una máquina simple formada por una rueda acanalada (roldada) por la que pasa una cuerda y gira respecto a un eje. Sirve para elevar objetos con mayor comodidad pero con mismo esfuerzo: Fuerza empleada = Peso del objeto - 18 -
EL PLANO INCLINADO Es una máquina simple formada por una superficie que forma cierto ángulo con la horizontal. Sirve para elevar objetos con menor esfuerzo a costa de una mayor longitud de recorrido. El trabajo que se realiza para subir un objeto a una determinada altura es siempre el mismo independientemente del camino elegido, lo que varía es el esfuerzo empleado o la longitud recorrida. Trabajo = Fuerza Longitud Se puede elegir un camino más largo, menos inclinado, empleando menor esfuerzo. O bien un camino más corto, más inclinado, mayor esfuerzo. Al final: Trabajo1 = Trabajo2 se mide en Julios. Ejemplo de ejercicio: Clara sube a Gibralfaro dando vueltas por la carretera, mi amigo Javi sube monte a través. a) a quién le cuesta más trabajo llegar? b) Quién realiza mayor esfuerzo? c) Quién llega antes si suben a la misma velocidad? Respuestas: a) Como el trabajo se define Trabajo = Fuerza Longitud. A los dos le cuesta el mismo trabajo ya que mientras Clara recorre más longitud y menor esfuerzo, Javi realiza más esfuerzo y menos longitud. b) Mayor esfuerzo lo realiza Javier ya que su plano está más inclinado. c) Llegará antes Javier ya que su plano es más inclinado con menos longitud. - 19 -
EL POLIPASTO Es una máquina compuesta formada por dos o más poleas unidas entre sí. Sirve para transmitir fuerza y movimiento de la polea motriz (genera el movimiento) al resto de poleas conducidas (reciben el movimiento). A diferencia de la polea simple (Fuerza = Peso), el esfuerzo necesario para elevar un objeto con un polipasto de dos poleas se reduce a la mitad Fuerza = HAY DOS TIPOS DE POLIPASTOS: - Elevación: - Transmisión: Multiplicadora Reductora Sist.Unitario Sist. Unitario inverso - 20 -
En las poleas de transmisión hay que diferenciar muy bien quién es la: - Polea motriz: Aquella que genera el movimiento. Es la que lleva acoplada el eje del motor y que se simboliza por tener un pedal. - Polea conducida: Aquellas que reciben el movimiento. Sin pedal. Una vez identificada la polea motriz, la fórmula que nos servirá para determinar la velocidad de una polea respecto de la otra será: W motriz Ø motriz = W conducida Ø conducida También hay que saber determinar el valor de la relación de velocidad entre dos poleas, es decir, cuántas veces gira más una polea respecto a la otra: R = o también R = = Cuando dos poleas están pegadas tienen la misma velocidad W2=W3, y su relación de velocidad R 2-3 = 1, es decir, giran lo mismo. Actividad: Realiza los siguientes problemas de polipastos: 1. Con qué fuerza habrá que tirar para elevar una masa de 120 kg? 2. Ø1 = 15cm. Ø2 = 60 cm. Ø3= 15 cm. Ø4 = 60 cm. Si W1 = 160 rpm. Calcula W4, R1-2 y R2-3. 3. Ø1 = 10cm. Ø2 = 30 cm. Ø3= 20 cm. Ø4 = 80 cm. Si W1 = 120 rpm. Calcula W4, R1-2 y R3-4. 4. Ø1 = 20cm. Ø2 = 40 cm. Ø3= 30 cm. Ø4 = 90 cm. Si W1 = 90 rpm. Calcula W4, R2-3 y R2-3. 5. Ø1 = 15cm. Ø2 = 30 cm. Ø3= 10 cm. Ø4 = 60 cm. Si W1 = 180 rpm. Calcula W4, R1-2 y R2-3. 6. Ø1 = 5cm. Ø2 = 30 cm. Ø3= 10 cm. Ø4 = 40 cm. Si W1 = 240 rpm. Calcula W4, R1-2 y R3-4 - 21 -
EL ENGRANAJE Es una máquina compuesta formada por dos o más piezas dentadas que encajan entre sí para transmitir fuerza y movimiento al igual que un polipasto, pero con la ventaja de que el engranaje, al utilizar dientes y cadenas, no resbala Hay tres tipos de engranajes según su forma: - Cilíndricos: REDUCTORA MULTIPLICADORA M ULIPLICADORA - Cónicos: - Helicoidales: Para resolver problemas de engranajes no sólo emplearemos la conocida fórmula de polipastos, W motriz L motriz = W conducida L conducida Sino que además podremos trabajar con datos del engranaje como son: - Z: número de dientes. - L: longitud de la circunferencia. - P: paso de diente (módulo). - 22 -
Paso de diente: Distancia entre un punto de un diente y el mismo punto en el diente siguiente. Corresponde a un diente más un hueco. Se calcula dividiendo la longitud de la circunferencia del engranaje entre su número de dientes. Lógicamente para que dos engranajes encajen, el paso debe ser el mismo en ambos: Paso1 = Paso2, por tanto: = Por último añadimos las fórmulas que permiten calcular la razón de velocidad entre dos engranajes: R =, R =, o también R = Actividad: Realiza los siguientes problemas de engranajes: 1. L 1 = 60 cm. Z 1 = 15 d. L 2 = 20 cm. W 1 = 30 rpm. Calcula Z 2, p, W 2 y R. 2. L 1 = 90 cm. R = 3. Z 2 = 15 d, W 2 = 60 rpm. Calcula L 2, V 1, Z 1 y p. 3. Paso p = 4. L 1 = 80 cm. Z 2 = 5 d. W 1 = 20 rpm. Calcula V 2, L 1, Z 1 y R. 4. W 2 = 30 rpm. W 1 = 10 rpm. L 1 = 60 cm. Z 2 = 5 d. Calcula p, L 2, R y Z 1 5. L 2 = 10 cm. Z 2 = 5 d. L 1 = 40 cm. W 2 = 180 rpm. Calcula Z 1, W 1, R y p - 23 -
Elementos Transformadores de Movimiento PIÑÓN CREMALLERA Es una máquina compuesta formada por dos engranajes: uno cilíndrico (piñón) y otro plano (cremallera). Transforma el movimiento circular del piñón en otro movimiento lineal de la cremallera o viceversa. TORNILLO SINFÍN CORONA Es una máquina compuesta formada por un tornillo que va acompañado por una corona. El movimiento giratorio del tornillo se transmite a la corona, nunca al revés. Es un sistema utilizado para bloquear a la corona en distintas posiciones (clavijero guitarra), elevar cargas pesadas sin que el eje gire (ascensores), etc. - 24 -
BIELA MANIVELA Es una máquina compuesta formada por un brazo giratorio (manivela) unido a un brazo mayor (biela). Transforma el movimiento giratorio de la manivela en un movimiento lineal alternativo de la biela que generalmente está unido a un émbolo o pistón. LEVA Es una máquina simple formada por una pieza ovalada (leva) que gira respecto a un eje. Transforma el movimiento circular de la leva en un movimiento lineal del seguidor que está apoyado sobre la leva. - 25 -
CIGÜEÑAL Es una máquina simple formada por una barra con diferentes codos. En cada uno de sus salientes se sitúan levas donde se anclan los pistones del motor. Transforma el movimiento de vaivén oscilante de los pistones (dentro de los cilindros) en movimiento giratorio del eje cigüeñal. El motor de combustión Es un ejemplo de aplicación de los mecanismos estudiados anteriormente ya que está compuesto de: a) Un cigüeñal: Es el eje que transmite el giro a las ruedas tras la caja de cambios y el embrague de un automóvil. b) Ocho levas: Cada par sirve de unión entre una biela y el cigüeñal. c) Cuatro bielas: Sujetan a cada pistón que sube y baja por el cilindro para conseguir hacer girar al cigüeñal, y por tanto mover el coche. d) Cuatro pistones: Que comprimen la gasolina para que las bujías la quemen. - 26 -
UNIDAD 7: ELECTRICIDAD La ELECTRICIDAD es una fuente de energía que proviene del átomo, concretamente del movimiento de los electrones de un átomo a otro en un material conductor. El átomo, elemento más pequeño de la materia, se compone de partículas: - electrones: con carga eléctrica negativa, giran alrededor del núcleo siguiendo una órbita. - protones: con carga eléctrica positiva, permanecen en el núcleo. - neutrones: sin carga eléctrica permanecen también dentro del núcleo. En algunos materiales los electrones no se desplazan o lo hacen con extrema dificultad: aislantes. Pero hay otros materiales en los que los electrones pueden salir de los átomos y moverse libremente: conductores. Observa lo que ocurre en el interior de un conductor de cobre: - 27 -
La corriente eléctrica es el movimiento ordenado de electrones a través de un material conductor. El sentido para la corriente eléctrica es justo el contrario del movimiento real de los electrones, tal y como ves en la imagen El circuito eléctrico El circuito eléctrico es el conjunto de elementos que, conectados entre sí, permite el paso de la corriente eléctrica. Se compone de estos elementos: a) Generadores: Elementos encargados de aportar la energía necesaria (voltaje o diferencia de potencial entre los bornes) para que exista corriente: pila, dinamo, turbina + alternador. b) Receptores: Elementos que transforman la corriente eléctrica en otro tipo de energía útil (luz, calor, movimiento, sonido): electrodomésticos. c) Conductores: Elementos que transportan la corriente eléctrica desde los generadores a los receptores, son los cables: cobre, estaño, aluminio d) Elementos de Control: Elementos encargados de regular, permitir o bloquear el paso de la corriente eléctrica en un circuito: interruptor, conmutador, pulsador, relé, regulado, e) Elementos de Protección: Elementos encargados de evitar que existan accidentes como sobrecargas, cortocircuitos o descargas: aislantes, interruptor diferencial, fusible, - 28 -
Simbología Magnitudes del Circuito Eléctrico Voltaje (V): llamado también tensión eléctrica o diferencia de potencial, es la energía entre los bornes o polos de un generador (ánodo +, cátodo -) que impulsa a los electrones y formen la corriente eléctrica. Esta energía la proporciona una pila, una batería, una dinamo, un grupo electrógeno, el enchufe de la red, etc. El voltaje se mide en voltios (V). Intensidad de corriente (I): es la cantidad de electrones que pasan por un punto del circuito en un segundo. Es como el tráfico de electrones en las carreteras del circuito eléctrico. Se mide en amperios (A), equivale a unos 6 trillones de electrones por segundo. Resistencia (R): Es la mayor o menor oposición que un material presenta al paso de la corriente eléctrica pues los electrones chocan con los átomos del material por el que circulan. Los componentes de un circuito ofrecen alguna resistencia. (bombilla, estufa, motor). Se mide en ohmios (Ώ). Potencia (P): Es la cantidad de energía que consume un aparato en un segundo. Viene dada por la expresión: P = V x I y se mide en vatios (W). Cuanto mayor sea la potencia de un dispositivo, más energía consumirá, más lucirá una bombilla, más calor dará una estufa, más girará un motor - 29 -
Accidentes con electricidad - sobrecarga: Es el exceso paso de electrones por un mismo conductor. Se produce cuando en un mismo enchufe conectamos demasiados aparatos mediante una regleta. El cable se caliente y puede arder. - descarga: Es el paso de electrones por el cuerpo humano. Se produce habitualmente si se anda descalzo, mojado, o se toca un aparato eléctrico metálico en mal estado. - cortocircuito: Es la unión directa (sin resistencia) del polo positivo con el negativo de una pila. O entre la fase y neutro de un enchufe. Se produce cuando hay contacto entre dos cables pelados de polo distinto. Actividad: Busca información y escribe a mano algunos datos sobre los siguientes personajes y su relación con el tema de la electricidad. - Tales de Mileto - Benjamin Franklin - Alessandro Volta - Thomas Alva Edison - Samuel Morse - Alexander Graham Bell - 30 -
Tipos de Circuitos Eléctricos CIRCUITOS EN SERIE: Los elementos del circuito (pilas, bombillas, resistencias) se sitúan uno a continuación de otro sobre el mismo cable. En este tipo de conexión solo hay un camino para la corriente eléctrica por tanto tendremos que: La intensidad total es la misma en todo el circuito: It = i1 = i2 = i3 = i4 En cambio el voltaje total se reparte entre todas las resistencias. Así: Vt = v1 + v2 +v3 + v4 CIRCUITOS EN PARALELO: Los elementos del circuito (pilas, bombillas, resistencias) se sitúan distintos cables o ramas. Este tipo de conexión existen varios caminos para la corriente eléctrica por tanto tendremos que: La intensidad total se reparte entre los distintos caminos del circuito: It = i1 + i2 + i3 + i4 En cambio el voltaje total es el mismo en todas las ramas del circuito: Vt = v1 = v2 =v3 = v4 CIRCUITOS MIXTOS: Combina los dos circuitos anteriores. - 31 -
Problemas de Circuitos Para resolver problemas de circuitos habrá que simplificar todas sus resistencias y pilas hasta llegar al circuito equivalente, y a partir de ahí poder calcular el valor de Vt, Rt o It, mediante la ley de Ohm (ver página siguiente) CIRCUITO EQUIVALENTE CIRCUITOS EN SERIE - El voltaje total (VT) de la pila equivalente se determina con la suma de cada una de los voltajes de las distintas pilas colocadas en serie: Vt = V1 + V2 +V3 +V4 + - La resistencia total (RT) del circuito equivalente se determina con la suma de cada una de las resistencias colocadas en serie: Rt = R1 + R2 +R3 +R4 + CIRCUITOS EN PARALELO - El voltaje total (VT) de la pila equivalente es el valor mayor de las pilas colocadas en paralelo: Vt = mayor de V1 ó V2 ó V3 - La resistencia total (RT) del circuito equivalente se determina con la siguiente suma: 1 R t 1 R 1 1 R 2 1 R 3 1 R 4... - 32 -
CIRCUITOS MIXTO Se aplican las fórmulas de simplificación serie o paralelo según convenga hasta llegar al circuito equivalente: Ley de Ohm A comienzos del siglo XIX un científico alemán llamado Georg Ohm demostró que un cable largo y fino ofrece mayor resistencia al paso de los electrones que un cable corto y grueso del mismo material. La ley de Ohm relaciona las magnitudes que intervienen en los circuitos eléctricos, mediante la siguiente expresión: V = I R Conclusiones PILAS RESISTENCIAS EN SERIE - Aportan más energía. - Se gastan antes - Si se funde una, el resto se apaga. (circuito abierto, I = 0A) - Brillan menos ya que la Vt se reparte. EN PARALELO - Aportan menos energía. - Duran más. - Si se funde una, el resto sigue funcionando - Brillan más porque todas reciben la Vt. - 33 -
EJERCICIOS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS - 34 -
UNIDAD 8: EL ORDENADOR E INTERNET Un ORDENADOR o PC (Personal Computer) es una máquina electrónica programable, versátil capaz de realizar operaciones aritméticas a gran velocidad. Se distingue dos partes bien diferenciadas: Hardware: Es la parte física, es decir, todo lo que podemos tocar de un PC. - Principal: Es el microprocesador o CPU (Central Processing Unit). Es un microchip de la placa madre (motherboard) encargado de realizar cálculos con los datos y dirigir a los demás componentes. - Periféricos: Son los diferentes componentes hardwares que se conectan a la torre (placa madre) mediante puertos. Hay 4 tipos: Entrada: Mediante los cuales el usuario introduce datos o información hacia el PC. Ej.: Ratón, teclado, micrófono, webcam, escáner, lector de códigos, Salida: Mediante los cuales el PC aporta información al usuario. Ej.: Pantalla, impresora, altavoces, Entrada Salida: Son los que mueven la información, tanto enviando como recibiendo datos. Ej.: Fax, router, disquetera, grabadora de CD o DVD, puertos (USB, PS-2,serie, de red R-45) Almacenamiento: Mediante los cuales podemos guardar y transportar información como programas, video, música, juegos Ej.: CD, DVD, Pendrive, tarjetas de memoria, Disco duro Software: Es el conjunto de información, datos, programas que circula por el ordenador controlando el Hardware y realizando múltiples aplicaciones. - Principal: Se llama Sistema Operativo y es el primer programa que se ejecuta al encender el ordenador. Con sus instrucciones controla el resto del ordenador tanto Hardware como Software. Ej.: Linux, Windows, MacOS, MS-Dos, Unix, - Aplicaciones: Son los programas destinados a realizar tareas específicas. Ej.: I Explorer, Word, Power point, Winamp, Ares, MSN, Outlook, - 35 -
Puertos de un ordenador USB SERIE PARALELO RJ-45 y RJ-11 JACK S- VIDEO VGA (video): Conector para el monitor del ordenador. USB: Universal Serial Bus Conector Universal para todo tipo de periférico. PS/2: Conector del ratón y teclado. SERIE: Conector obsoleto para ratón. PARALELO: Conector obsoleto para impresora o escáner. RJ 45 RJ11 : Clavijas de red y teléfono. JACK: Clavija de audio (micrófono, auriculares, altavoces). S-VIDEO: Conector de salida para el televisor. - 36 -
Al encender el ordenador lo primero que nos encontramos en la pantalla al ejecutarse el Sistema Operativo es el escritorio. Consta de dos partes: - Fondo del escritorio: Es una imagen (personalizada o no) sobre la cual se superponen diferentes iconos que servirán de accesos directos a los programas más utilizados por el usuario. - Barra de tareas: Es la parte inferior del escritorio donde se sitúa: el botón de inicio, programas minimizados, programas de inicio rápido, el reloj Por último estudiemos los nombres que reciben las distintas barras de un programa, como por ejemplo el Microsoft Word, que son extensibles a cualquier otro programa o aplicación. Barra de Título: Aporta el nombre del archivo con el que trabajas. Barra de Menú: Contiene diferentes menús desplegables (inicio, insertar ) Barra de Formato: Informa del tipo y tamaño de letra que se utiliza Barra de Herramientas: Son iconos de los comandos más importantes. Barra de Tabulación: Es la regla de referencia para situar el texto. Barra de Estado: Informa cuando se imprime, se guarda, se escribe Barra de desplazamiento: Sirve para moverse por el documento ágilmente. - 37 -
Internet INTERNET se define como una red de ordenadores conectados entre sí por medio de Servidores lo cual permite el intercambio de todo tipo de información a nivel mundial. No se debe confundir con una red local doméstica o LAN. El origen de Internet lo tenemos en EE.UU., cuando a finales de 1960 se creó una gran red de ordenadores militares, cuya principal característica era que se podía llegar a un ordenador por múltiples caminos, como una tela de araña (Web). A finales de 1980 esta tecnología se cedió a las universidades. Analicemos qué nos hace falta para poder utilizar internet: Un ordenador o similar (tf móvil, PDA, ) Una línea telefónica. Un módem o router: Es un dispositivo hardware que actúa como teléfono integrado para que mi PC llame (se conecte) al Servidor. Un ISP: Proveedor de Servicios de Internet. Empresa con la que contratas Internet pagándole una cuota mensual y te ofrece su Servidor (Telefónica, Terra, Uni2, Jazztel, Ono ) Un Navegador: Software instalado en tu ordenador que permite visualizar los contenidos que hay en la red de Internet. Ej.: I Explorer, Opera, Mozilla Analicemos también los servicios que ofrece internet: World Wide Web (www): Documentos con información de texto, sonido, imágenes, video... Estas páginas poseen unos vínculos o enlaces que permiten saltar a otra Web cuando el puntero se convierte en una mano. Correo electrónico (E-mails): Envío y recepción de mensajes de texto. Transferencia de archivos (FTP): Un servicio que permite el tránsito de archivos de unos ordenadores a otros con una mayor velocidad de descarga. Chat: Comunicaciones escritas en tiempo real. MSN es un software que utiliza este servicio. - 38 -
Vocabulario: Servidores: Potentes ordenadores con gran capacidad de almacenamiento y velocidad en la transmisión de datos. TCP/IP: Protocolos o forma de comunicación en Internet. Hace que la información (mensajes, gráficos o audio) viaje en forma de paquetes sin que estos se pierdan. IP: Dirección numérica que identifica a tu ordenador en Internet (como un DNI) URL: Dirección de Recursos Universales o dirección de una página Web. Se compone de las siguientes partes: http://www.google.es/ intl/es/options/ http: protocolo. Indica que la Web se ha escrito en lenguaje HTML. www.: significa que es una página Web. google: es el dominio o nombre del servidor..es: extensión de la página Web. intl/es/options/: son carpetas dentro de ese servidor. Tabla de dominios: DOMINIO.es.it.fr.com.edu.net.org PAIS - ORGANISMO España Italia Francia Organización Comercial Institución Educativa Recursos de Red Organizaciones variadas - 39 -
ANEXO: CROCODILE CLIPS Crocodile Clips es una herramienta software para la creación y análisis tanto de circuitos eléctricos como de sistemas mecánicos. Descárgate el programa: http://es.geocities.com/mas_tecnologia/index.htm PANTALLA PRINCIPAL: GENERADORES: - 40 -
RECEPTORES: INTERRUPTORES: EJEMPLOS: - 41 -