UNIDAD 3 Robótica y Programación 1. Code Hour 2. Uso de los Robots 3. Programación con NXT 4. Condicional 5. Loops En esta unidad hablaremos de cómo iniciaron las computadoras, cuáles son sus componentes y cómo se administra la información.
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1. CODE HOUR Una hora de código consiste en un programa internacional que surgió con el objetivo de enseñar a los niños y jóvenes que la programación no es difícil y cualquiera puede programar; es como pensar. En esta unidad vivirás la experiencia de programar y descubrir la ventaja de utilizar códigos. Qué es programar? Es la acción de dar instrucciones a una máquina de lo que tiene que hacer, utilizando su propio lenguaje. ETAPA 1: Paper Programming Para programar se necesitan códigos, para este ejercicio utilizaremos el siguiente código: Un paso muy importante en la programación es aprender a escribir algoritmos. Algoritmos: pasos ordenados que nos permiten realizar una tarea, actividad o resolver un problema. Observa el siguiente diagrama y escribe los pasos que necesitas hacer para pintar esos dos cuadros. Inicia aquí 1. 2. 3. 4. 5. 57
Intenta resolver el siguiente diagrama, utilizando el código: Actividad 1. Paper programming Resuelve los siguientes diagramas, escribiendo su código. 58
59 Unidad 3. Programación y Robótica
Práctica 1. Ejercicio online. 1. Ya estas listo para iniciar los retos en línea. 2. Entra a www.code.org 3. Registra tu usuario y contraseña utilizando el correo institucional @alumnas.losaltos.edu.mx y la misma contraseña de correo altos#### 4. Entra al Curso 2 y realiza la Etapa 1. ETAPA 1: Algoritmos Habías definido como algoritmos a los pasos que nos permiten realizar una tarea. Imagínate que eres un ingeniero en aeronáutica y debes diseñar un avión, qué instrucciones y en qué orden las darías? Actividad 2. Circula y numera las ilustraciones que demuestran paso a paso la elaboración de un avión de papel. 60
ETAPA 3: Laberinto Completa en línea los 11 retos que se presentan en code.org donde debes hacer que tu personaje llegue a su fin. Avance del curso Códigos En esta área se colocan los códigos Elimina los códigos Laberinto Pista Video introducción Describe la acción del pájaro con los diferentes códigos. 61
ETAPA 4: Artista Estos retos necesitan de toda tu atención, puedes utilizar un papel para trazar tus ideas o realizar cálculos. Los códigos a utilizar son: Online: resuelve los 11 retos. ETAPA 5-6: Bucles Los códigos a utilizar son: En esta etapa aprenderás a simplificar código repetitivo, de esta forma una máquina puede hacer una operación o ejecutar una acción miles de veces sin necesidad de tener que escribirla en su código mil veces. Online: resuelve los 14 retos. 62
REGISTRO Y FIRMA DE ACTIVIDADES EN CODE.ORG ACTIVIDAD AVANCES CALIFICACIÓN Etapa 1: paper 1 2 programing Etapa 2: aviones de 1 2 papel Etapa 3: laberinto 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 secuencia Etapa 4: secuencia 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Etapa 5: Bucleandose 1 Etapa 6: Bucle 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Etapa 7: Bucles 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Etapa 8: Abeja: bucle 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Etapa 9: Programación 1 2 de relevos Etapa 10: Abeja: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 depuración Etapa 11: Artista 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Depuración Etapa 12: Condicionales 1 Etapa 13: Abeja: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 condicionales 13 14 15 Etapa 14: Pulseras 1 2 binarias Etapa 15: El gran 1 evento Etapa 16: Flappy 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Etapa 17: Laboratorio de Juego: crea una historia Etapa 18: Tu huella digital Etapa 19: Artistas: Bucles anidados 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 63
2. ENERGÍAS RENOVABLES 2.1. Turbina Hidráulica Las turbinas hidráulicas tienen la capacidad de convertir la energía cinética del agua en movimiento en energía eléctrica. Se usan para generar electricidad destinada a grandes redes de servicio público y emplazamientos aislados (pequeñas comunidades o casas). Construye la Turbina hidráulica (Sigue las Instrucciones de construcción de los cuadernos 4A y 4B hasta el paso 30, página 20). Prueba el funcionamiento del modelo. La fricción se puede reducir aflojando los cojinetes. Conecta correctamente los enchufes presionándolos firmemente. Asegúrate de restablecer a cero la lectura en joules (J) antes de llevar a cabo las pruebas. Escoge una presión hidráulica adecuada y constante que permita que el Medidor de consumo presente una lectura de entrada de al menos 2,0 V. Cuando encuentres el punto de presión adecuado, marca la posición del grifo con cinta adhesiva. Gira con cuidado los alabes para poner en marcha la Turbina hidráulica si es necesario. 64
Acumulación de joules En primer lugar, pronostica cuantos joules (J) acumulara la Turbina hidráulica tras un periodo de 120 segundos a intervalos de 20 segundos (s.). Investiga cuantos joules puedes acumular durante un periodo de 120 segundos. Lee y anota tus resultados a intervalos de 20 segundos. Representa gráficamente tus resultados utilizando el mismo sistema de coordenadas que utilizaste para representar tu pronostico. Recuerda restablecer el Mdidor de consumo antes de cada investigación. Cambio del número de álabes (Sigue las Instrucciones de construcción de los cuadernos 4A y 4B hasta el paso 2, página 22). Cambia el número de álabes de la Turbina hidráulica quitando tres alabes y aplica el procedimiento descrito en los párrafos anteriores. Mantén la misma presión hidráulica que antes. En primer lugar, pronostica cuantos joules (J) acumulara la Turbina hidráulica tras un periodo de 120 segundos a intervalos de 20 segundos (s.). A continuación, representa tus pronósticos gráficamente utilizando un sistema de coordenadas, como se muestra en la ilustración de la derecha. Por ultimo, investiga cuantos joules puedes acumular durante un periodo de 120 segundos. Lee y anota tus resultados a intervalos de 20 segundos. Representa gráficamente tus resultados utilizando el mismo sistema de coordenadas que utilizaste para representar tu pronóstico. Recuerda restablecer el Medidor de consumo antes de cada investigación. 65
Identificación de variables Identifica al menos tres variables, explicando claramente cómo afecta cada una de ellas a la eficiencia de la Turbina Hidráulica 2.2. Estación solar Los paneles solares ofrecen la posibilidad de convertir la energía solar en energía eléctrica. Se usan para generar electricidad destinada a grandes redes de servicio público, satélites especiales y emplazamientos aislados (pequeñas comunidades o casas). Construye la Estación solar (Sigue las Instrucciones de construcción de los cuadernos 2A y 2B hasta el paso 15, pagina 30). Prueba el funcionamiento del modelo. La fricción se puede reducir aflojando los cojinetes. Conecta correctamente los enchufes presionándolos firmemente. Asegúrate de restablecer a cero la lectura en joules (J) antes de llevar a cabo las pruebas. Coloca el Panel solar LEGO bajo el centro de la fuente de luz. 66
Cambio de ángulo En primer lugar, pronostica los niveles medios de voltaje (V) y corriente (A) que generará la Estación solar al colocarla en posición perpendicular a la fuente de luz, a una distancia de 15 cm/ 6 pulgadas. Recuerda restablecer el Medidor de consumo antes de cada investigación. A continuación, investiga los niveles medios de voltaje y corriente que genera la Estación solar al colocarla en posición horizontal. Asegúrate de esperar a que se estabilicen las unidades del Medidor de consumo antes de anotar las lecturas. Lee y anota tus resultados. Por último, aplica el mismo procedimiento tras colocar la Estación solar en posición diagonal y posición vertical en relación con la fuente de luz. Identificación de variables Identifica y anota al menos tres variables, explicando claramente cómo afecta cada una de ellas a la eficiencia de la Estación solar. 67
Optimización de variables Basándote en las variables que has identificado, optimiza la Estación solar para maximizar la potencia que genera. Explica las variables qué has modificado y su efecto, y anota los resultados. Toma nota de ellas en esta hoja de trabajo y haz constar los preparativos, por ejemplo, tomando una fotografía o haciendo un boceto. Recuerda restablecer el Medidor de consumo antes de cada investigación. 2.3. Vehículo solar Los vehículos solares aprovechan la capacidad de los paneles solares para convertir la energía solar en energía eléctrica. Por su parte, el motor tiene la capacidad de convertir la energía eléctrica en energía mecánica que permite mover el vehículo. Construye el Vehículo solar (Sigue las Instrucciones de construcción de los cuadernos 5A y 5B hasta el paso 24, pagina 38). Prueba el funcionamiento del modelo. La fricción se puede reducir aflojando los cojinetes. Conecta correctamente los enchufes presionándolos firmemente. Coloca el Panel solar a una distancia adecuada de la fuente de luz (al menos a 8 cm/~3 pulgadas para evitar el exceso de temperatura). Coloca el Panel solar bajo el centro de la fuente de luz. Sobre una superficie plana y uniforme, marca una línea de salida y una línea de llegada separadas 100 cm/~40 pulgadas. Empuja con cuidado el Vehículo solar hacia delante para ponerlo en marcha si es necesario. 68
Desplazamiento con diferentes relaciones de engranaje En primer lugar, pronostica la velocidad que desarrollará el Vehículo solar al recorrer la pista con una relación de engranaje de 5:1. A continuación, investiga qué velocidad desarrolla el Vehículo solar al recorrer la pista con la relación de engranaje de 5:1; mide la velocidad en metros por segundo (m/s) aplicando la siguiente fórmula: Por último, reconstruye el Vehículo solar y aplícale el procedimiento descrito en los párrafos anteriores con una relación de engranaje de 3:1. (Sigue las Instrucciones de construcción de los cuadernos 5A y 5B hasta el paso 4, página 42). Desplazamiento con ruedas pequeñas (Sigue las Instrucciones de construcción de los cuadernos 5A y 5B hasta el paso 6, página 44). En primer lugar, pronostica la velocidad que desarrollara el Vehículo solar al recorrer la pista con una relación de engranaje de 3:1 y tres ruedas pequeñas idénticas. A continuación, investiga y calcula la velocidad del Vehículo solar reconstruido. Por ultimo, compara la nueva configuracioń del Vehículo solar con la anterior, formada por una relación de engranaje de 5:1 y dos ruedas 69
traseras grandes. Recopila tus resultados a continuación. Observa detenidamente y analiza tus resultados. Escribe tu conclusión. 2.4. Turbina eólica Las turbinas eólicas tienen la capacidad de convertir la energía cinética del viento en energía eléctrica. Se usan para generar electricidad destinada a grandes redes de servicio público y emplazamientos aislados, como granjas rurales. Construye la Turbina eólica (Sigue las Instrucciones de construcción de los cuadernos 3A y 3B hasta el paso 18, página 43). Prueba el funcionamiento del modelo. La fricción se puede reducir aflojando los cojinetes. Conecta correctamente los enchufes presionándolos firmemente. Asegúrate de restablecer a cero la lectura en joules (J) antes de llevar a cabo las pruebas. 70
Seis álabes y distintas distancias En primer lugar, pronostica el voltaje (V) y la potencia (W) que generará la Turbina eólica al situarla a una distancia de 30 cm/ ~ 12 pulgadas. A continuación, investiga y lee los niveles medios de voltaje y potencia generados por la Turbina eólica. Lee y anota tus resultados. Recuerda restablecer el Medidor de consumo antes de cada investigación. Por último, apaga el ventilador y cambia la distancia a 15 cm/ ~ 6 pulgadas. Tras hacerlo, aplica el procedimiento descrito en los párrafos anteriores. Tres álabes y distintas distancias (Sigue las Instrucciones de construcción de los cuadernos 3A y 3B hasta el paso 1, página 44). Apaga el ventilador y quita tres álabes de la Turbina eólica. En primer lugar, pronostica el voltaje (V) y la potencia (W) que generará la Turbina eólica al situarla a una distancia de 30 cm/ ~ 12 pulgadas. A continuación, investiga y lee los niveles medios de voltaje y potencia generados por la Turbina eólica. 71
Lee y anota tus resultados. Recuerda restablecer el Medidor de consumo antes de cada investigación. Por último, apaga el ventilador y cambia la distancia a 15 cm/ ~ 6 pulgadas. Tras hacerlo, aplica el procedimiento descrito en los párrafos anteriores. Identificación de variables Identifica y anota al menos tres variables explicando claramente cómo afecta cada una de ellas en la eficiencia de la turbina. 72
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