\,:' ::l; - Carolina Curriculum

@ TERÃry c. MccRÊ¡y'SlVlfHSoNlAN lNSrlTUTloN
l:a,
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PARTE
LEGGIÓN II El Plano lnclinado
Ejercicio 1 1.1 Midiendo las Fuerzas de un Carro en un
Plano Inclinado
Ejercicio 11.2 Midiendo el Trabajo de un Carro en un
Plano Inclinado
LECCTÓN t2
LECC|ÓN r3
La Polea
Ejercicio 12.1 Utilizando las Poleas para Efectuar un Trabajo
La Palanca
Ejercicio 13.1 Equilibrando una Palanca
Ejercicio 13.1 Levantando un Trineo con una Palanca
LECCIÓN 14 La Ventaja Mecáníca de las Máquinas
Ejercicio 14.1 Calculando laVentaja Mecánica
LEcclÓN l5 La Eficiencia de las Máquinas
Ejercicio 15.1 Calculando la Eficiencia
Máquinas
LECCIÓN 16 Evaluación de las Máquinas: Un Reto de Diseño
Tecnológico
Ejercicio 16.1 Escogiendo la Máquina para el Trabajo
100
t02
104
108
t12
120
r22
t23
130
134
140
r42
148
151

TECCIóNl
1
El Plano Inclinado
Los p/anos inclinados hacen la vida más fácil
100 STC/IIS" Ernncfu, Magumas y MovrrvrrnNro
INTRODUCCION.
¿Algunavez has utilizado una máquinapara
realizar un trabajo? ¿Qué clase de máquina era esa?
¿Qué hizo por ti? ¿Qué hacen exactamente las
máquinas?
En las siguientes tres lecciones, investigarás estas
preguntas examinando cómo funcionan tres
máquinas simples los planos inclinados, las
poleas y las palancas. - El entender las máquinas
simples hará que entiendas máquinas más
complejas, tales como las excavadoras,las grrlas y
las bicicletas. Más adelante en este módulo, tendrás
la oportunidad de utilizar simultáneamente una
máquina y un motor.
Empezarás tu investigación sobre las máquinas
centrando la atención en el plano inclinado. Los
planos inclinados son las rampas. Las encuentras
por dondequiera. Muchos lugares tienen rampas
para ayudar a entrar y salir de los edificios a las
personas físicamente discapacitadas. Algunas veces
se utilizan las rampas para mover cargas pesadas. Si
necesitaras levantar a cierta altura una carga
pesada, ¿Será más frcil que la levantes directamente
hacia arriba o por un plano inclinado? Piensa en
eso en tanto realizas esta investigación.
OBJEÍIVOS DE ESTA LECCIóN
Aprender cómo funciona un plano inclinado,
Analizar cómo la fuerza para tirar de una
carga hac¡a arriba en un plano lncllnado
depende del ángulo de lncllnaclón.
Gomparar el trabajo reallzado al tirar de una
carga en un plano lncllnado con el que se
realiza al levantar la carga directamente hacia
arriba.
L
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I
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t
I
(.

Para Empezar
t.
2.
3.
Repasa lo que escribiste en tu cuaderno de
ciencias acerca de la fuerza de fricción en la
Lección 6. Posteriormente coméntalo con tu
compañero de laboratorio y con la clase.
Comenta las siguientes preguntas con la
clase:
A. ¿,\lgunø ocøsión høs observado que se
utilice una rampø para mover un objeto o una
persona a una platøforma o ø unø posición
más elevødø? ¿Si es øsí, en donde fue eso?
B. ¿Teníøl.a rømpa un óngulo suave o uno
empinado?
C. ¿Por qué crees que se utilizó unø rømpø?
Ten a la mano tu cuaderno de ciencias a fin
de que anotes tus datos y respuestas a las
preguntas de los Ejercicios 11.1 y 1I.2.
MATERIALES PARA LA
IECCÉN fl
Para ti
1 copia de la Hoja
delAlumno 11.1:
Fuerzas sobre un
Carro en el Plano
lnclinado
1 copia de la Hoja
delAlumno 11.2:
¿Qué Trabajo se
Realiza al Utilizar
un Plano
lnclinado?
Para tu grupo
1 plano inclinado
(tabla de madera)
1 doble tablero
perforado con
gancho en curva
1 trineo de K'NEX@
(de la Lección 8)
1 montaje de
tablero perforado
1 clip grande
1 báscula de
resorte de 0 a
2.5 N
1 báscula de
resorte de 0 a 10
N
1 regla de un metro
trozos de cinta
adhesiva
partes adicionales
de K'NEX@ para
ensamblar ruedas
(verApéndice A:
Directorio de
Piezas de
K'NEX@):
4 conectores
grises (C1)
2 varillas rojas
(R6)
4 ruedas
pequeñas (W1)
STC^,ÍS" E¡nncfu, Megurnas v Movr¡¡ltnro 101

I l¡ccÉt 11 Er Pre*o lNcuN¡no
I
EJERCtCto 11.1
Midiendo las Fuerzas de un
Carro en un Plano lnclinado
PROCEDIMIENTO
t . En este ejercicio, utilizarás el trineo que
construiste en la Lección 8. Sujeta una
báscula de resorte al conector naranja del
trineo y mide lafuerza necesaria para tirar
del trineo con una velocidad uniforme de
un lado al otro de la mesa. Registra esta
fuerza en tu cuaderno de ciencias.
2. ¿Por qué es necesaria esta fuerza para
mover el trineo?
3. Ahora instala las ruedas a tu trineo para
convertirlo en un carro , tal como se
muestra en la Imagen I 1. I .
,.. w1
.'ou@
lmagen 11.1 Cómo instalar las
ruedas al trineo de K'NEX@
para constuir un carro
LO2 STC/À4S" Eunncfu, MagurNas v Movrurr¡,tro
4.
5.
6.
Utiliza la báscula de resorte para medir la
fierza necesaria para tirar del carro con una
velocidad lenta y constante sobre la mesa.
Anota la fuerza en tu cuaderno de ciencias.
A la fuerza que empleas para tirar del trineo
o el carro se le llama fuerza de esfuerzo.
¿Cómo comparas las fuerzas de esfuerzo
necesarias para tirar del carro y del trineo?
¿Por qué hubo una diferencia entre las dos
fuerzas?
Utilizando el gancho de doble asa, sujeta el
plano inclinado al tablero perforado, tal
como se muestra en la Imagen 11.2. Ahora
coloca el carro en el plano inclinado. Mide y
registra la fuerza requerida para detener el
carro en el plano. ¿Quien creala fuerza en el
plano inclinado?
R6

t
t
I
I
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I
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(
7. Imagina que tiraste del carro hacia arriba
por el plano inclinado que observas en la
Imagen 11.2. ¿Cuál serla la diferencia entre
lafaerzanecesaria para tirar lentamente del
carro hacia arriba con una velocidad
uniforme por el plano inclinado,
comparada con la faerzanecesaria para
mover el trineo sobre la mesa? Explica tu
razonamiento.
8.
9.
Haz una prueba de tu pronóstico y anota
los resultados.
Si se incrementa el ,áttgulo de inclinación
del plano inclinado, ¿qué crees que ocurrirá
con la fuerzade esfuerzo requerida para
f magen 11.2 El plano inclinado asegurado al tablero
pertorado a una altura de 7 hoyos de la mesa.
10.
7.
l¡ccló¡ ú El P¡¡¡¡o h,¡cr,r¡r¡oo
mover el carro hacia arriba? Desarrolla tu
pronóstico con tus compañeros de
laboratorio y regístralo en la Hoja del
Alumno ll.1: Fuerzas sobre un Carro en el
Plano Inclinado.
Diseña un procedimiento para probar tu
pronóstico. Utiliza equipo de la lista de
materiales asignados para este ejercicio.
Describe tu procedimiento en el espacio
indicado de tu hoja del alumno.Verifica
que tu procedimiento describa la manera
en que medirás el ángulo del plano
inclinado.
Dibuja una tabla de datos en la hoja del
alumno para registrar tus mediciones.
Lleva a cabo tu
procedimiento y prueba tu
pronóstico.
Examina tus resultados y
junto con tu compañero
decidan la manera en que
analizar ân sus datos. Explic a
o muestra el análisis de tus
datos en la hoja del alumno.
En tu hoja del alumno,
apoyado en tus datos,
redacta una conclusión
acerca del ángulo del plano
inclinado y de la fuerza de
esfuerzo para mover el carro
por el plano.
STC/À{S' ENnncf¡, M.agurrvns v Movrum.lro 103

I r-eccróru 11 Er Pr.¡No lNcr.rN¡.oo
l
EIERC|CIO tt.2
Midiendo el Trabajo de un
Carro en un Plano lnclinado
PROCEDlMlEI,¡TO
t . Registra tus datos, c¡ílculos y respuestas de
este ejercicio en la Hoja del Alumno 11.2:
¿Cuál es el Tiabajo Realizado Utilizando un
Plano Inclinado?
2. En este ejercicio, se te solicitó levantar en
varios intentos un carrito o carga, a una
distancia de 0.10 metros (m). Esta distancia
vertical a la que levantas el carro se le llama
distancia de carga. Lafierza que necesitas
emplear para levantar el carro de manera
vertical se llama fuerza de carga. La Imagen
11.3 muestra cómo medir lafterza de carga
y la distancia de carga.
Distancia
de carga.
Fueza de carga
f magen 11.3 Cómo medir la fuerza y la distancia de carga.
3,
4.
Utiliza la báscula de resorte para medir la
fiierza necesaria para levantar el carrito de
manera vertical a una distancia de 0.10 m.
Utilizalafuerza de cargay la distancia de
cargaparacalcular la cantidad de trabajo
requerido para levantar el carrito.
En lugar de levantar el carro directamente
hacia arriba, imagina que tiras de el por el
plano inclinado hasta alcanzar una altura
vertical de 0.10 m. ¿El trabajo empleado
para levantar el carro por el plano inclinado
será mayor, igual o menor que el que
utilizaste para levantarlo directamente
LO4 STC/[,ÍS" BNnncfu, MapuINas v MovrurnNro
5.
6.
7.
hacia arriba? Anota tu pronóstico y explica
tu razonamiento.
Prepara el tablero y el plano inclinado de tal
manera que el plano lo fijes al hoyo 7,
contando desde la parte inferior del tablero.
Coloca el carro en el plano inclinado y
sujétalo de tal manera que no se deslice por
el plano. Comenta con tu grupo cómo
puedes decir que el carro recorrió la
distancia de carga (0.10 m verticalmente) al
tirar de él hacia arriba por el plano. Comenta
tus ideas con la clase.
Enseguida tira del carro hacia arriba por el
plano inclinado de tal manera que recorra
una distancia de carga de 0.10 m. Mide la
distancia que recorrió el carro por el plano
inclinado. Esta distancia es la distancia de
esfuerzo . La báscula mide la fuerza de
esfuerzo necesaria pantirar del carro por el
plano inclinado. La Imagen 11.4 muestra la
fiie:rza de esfuerzo y la distancia de esfuerzo
en un plano inclinado. Registra lafiierza de
esfuerzo y la distancia de esfuerzo del plano
con este angulo.
¿ Cuál es la comparación entre el trabajo
realizado paratirar del carro por el plano
inclinado con el trabajo realizado para
levantar la carga verticalmente?
8. Repite las mediciones de la fuerza de
esfuerzo y la distancia de esfuerzo del plano
inclinado con diferentes ángulos. Coloca el
plano inclinado en cuatro diferentes ángulos
y en cada ocasión registra lafuerzayla
distancia de esfuerzo para levantar el carro
0.10 m por el plano inclinado. La Imagen
11.5 muestra diferentes planos inclinados en
los que la distancia de carga es una constante
de 0.10 m mientras cambia el ángulo de
inclinación. Con cada ángulo, mide la fiierza
y la distancia de esfuerzo mientras levantas el
carro por la distancia de carga (0.10 m) en
cada intento.

9.
10.
de
a"rn"1
Completa la Tabla 1 en la Hoja del Alumno
11.2 calculando el trabajo que realizaste
cadavez que empleaste la fuerza de
esfuerzo en el plano. Recuerda:Utiliza
newtons (N) para medir la fuerzay metros
(m) para la distancia. Calcula el trabajo en
newton-metros (N-m) o joules (J). Si una
faerzade 1 N mueve un objeto I m,
entonces se realiza un trabajo de 1 N-m o 1
|. Asegurate de utilizar las unidades
correctas en tu tabla de datos.
¿Cuál es la comparación entre el trabajo
realizado para tirar del carro por el plano
inclinado y el que se necesitó para levantar
el carro verticalmente? Con el resto de la
clase, desarrolla una explicación para tus
resultados. Registra tus respuestas en tu
cuaderno de ciencias.
lmagen 11.5 Sl se utiliza la misma distancia de carga, la
distancia de esfuerzo cambia cuando cambia el ángulo del
plano inclinado. ¿Qué sucede con la fuerza de esfuerzo
cuando cambia el ángulo del plano inclinado?
[EcclóN 11 El Puno I¡lcr-rr,l¡no
lmagen 11.4 La fuerza y la distancia de
esfuerzo en un plano inclinado
REFTB0óN SOBRE tO QUE HIGISTE
Contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno
de ciencias.
A. En bøse ø los resultados de estos ejercicios,
¿Cómo definirías unø mdquina?
B. Segun tu punto de vistø, ¿El pløno inclinødo
es una móquina?
C. ¿Por qué lns rømpûs para løs personøs con
discapøcidød físíca son lørgøs y tienen un
ángulo suøve, enlugør de ser cortasy
empinadøs?
D. Imaginø que repetiste el Ejercicio 11.2 con
un trineo en lugar de un cørrito, ¿Obtendrías
resultødos diferentes? Si es øsí, ¿En que serían
diferentes?
Distancia de carga I ^ t
STC/IIS' Exnncí.! Magurnas v Movrlrr¡nro 105
I

I LEcclór 11 Er Pr-eNo INcr-r¡r¡¡o
l
Ruta de Escape en Johnstown
Hace aproximadamente un siglo,la pequeña
ciudad de Johnstown, Pennsylvania, estaba
esperando que ocurriera un desastre. Como
muchas otras ciudades Americanas, fohnstown se
había establecido en el valle de un río. El Río Little
Conemaugh, que atravesaba la ciudad, siempre
había amenazado producir inundaciones. Cuando
la ciudad creció,los márgenes del río se redujeron
para dar espacio a más construcciones. Las
posibilidades de inundaciones se incrementaron.
La Presa South Fork, que contenía el río y
formaba un lago 22 kilómetros río arriba, tenía un
pobre mantenimiento.
Mayo de 1889 fue un mes lluvioso en Johnstown.
A las 4:00 P.M. del 31 de Mayo, la presa se rompió
y dejó escapar 20 millones de toneladas de agua
El daño por las inundaciones en Johnstown, Pennsylvania, en 1889
l.OG STC/I{S' BNenctu, Magurnas v MovrurnNro
en el angosto valle. La inundación resultante y los
incendios mataron más de 2,200 personas.
Encontrando una Solución
La gente de Johnstown sabía que podría ocurrir
de nuevo un desastre como la inundación de
1889. Necesitaban un plan. Decidieron que la
solución sería tener una ruta râpida de escape en
caso de otra inundación. Pensaron que un plano
inclinado, sería la solución.
Contrataron la Compañía Cambria Iron para
construir el plano inclinado. Dos años más tarde,
el trabajo estuvo terminado. El plano inclinado,
que medía cerca de 300 metros de longitud, fue
=z c
z
¿
3
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I o6zTo

I
I
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t
diseñado como un ferrocarril
modificado. Para ajustarse a
lo empinado del valle, el
plano inclinado se construyó
con una cuesta del 71 por
ciento. Esto le hizo ganar un
lugar en El Libro Guinness de
los Records Mundiales como
el plano vehicular inclinado
más empinado del mundo.
Viajar en un carro de
ferrocarril por una pendiente
tan empinada sería
demasiado incomodo. Para
hacer este viaje más fácil,los
carros fueron especialmente
diseñados paru viajar a nivel,
tanto al subir o al descender
al valle. Cada carro puede
llevar hasta 15 toneladas de
car ga, incluyendo personas,
bicicletas, carros y -
originalmente - caballos y
carretas.
Hoyen día el plano
inclinado de Johnstown es
ante todo una atracción
turística. Aunque durante las
inundaciones de 1936 y 1997,
fue utilizado exitosamente
para evacuar a los residentes y
para transportar personal de
rescate, equipo y suministros
al valle. ¡
PREGUNTAS
l. ¿En qué partes del mundo
además de Johnstown,
Pennsylvania, crees que
podrías encontrar planos
inclinados vehiculares?
2. Visita el Internet y trata de
encontrar un ejemplo de
otro plano inclinado
vehicular . ¿Dónde se
encuentra? ¿Qué tan empinado está? ¿Qué
longitud tiene?
El Plano Vehicular Inclinado de Johnstown
LEcclóN 11 Er, Pr¿¡o l¡¡cr,uc¡oo
STC/À,ÍS' B¡qnncfÀ MagtnNas r MovIMIENTo LO?
I

Ecc,óNl
2
La Polea
Las poleas son muy útiles cuando necesitas izar una vela.
1O8 STC^4S' Enpncfa, MaqurNas v Mowurnwro
É
=
d
û
å
o
rnrRooucc¡ón.
En la Lección 11, mediste fuerzas y distancias y
calculaste el trabajo sobre un plano inclinado.
Utilizaste el plano inclinado para levantar de una
manera más fácil una carga hasta una cierta altura.
Pero los planos inclinados no funcionan en todas
las circunstancias. Por ejemplo, imagina que
necesitaras levantar una carga a una gran altura
pero no tuvieras espacio para una rampa
suficientemente larga. Necesitarías otro tipo de
máquina pararealizar el trabajo. En esta lección,
utilizarás una máquina diferente para levantar el
trineo. Esta máquina será un sistema de poleas.
OBJETIVOS DE ESTA LECCIóN
Entender cómo funcionan las poleas.
Gonstrulr diferentes slstemas de poleas y
utlllzarlas para levantar una carga.
Anallzar la relación entre la fuerza y la
dlstancla de esfuerzo en los slstemas de
poleas.
Gompartir tus observaclones acerca del los
sistemas de poleas con tus compañeros de
clase.

Para Empezar
1",
2.
Describe una situación en la que necesitaras
levantar una carga a cierta altura pero donde
no fuera práctico el plano inclinado.
Comenta tu respuesta con tus compañeros y
posteriormente con toda la clase.
Estudia las fotos de "I]sos de las Poleas", en
las páginas 110 y 111. Posteriormente
Contesta las siguientes preguntas en tu
cuaderno de ciencias:
A. ¿Qué es una polea?
B. ¿Cómo te øyudøn løs poleas ø levøntar unø
cørga?
C. ¿Qué determinø cuántø cørgø puede
levøntør una poleø?
MATERIALES PARA LA
LECCÉN 12
Para ti
1 Copia de la Hoja
delAlumno 12.1:
¿Cómo se Utiliza
un Sistema de
Poleas para
Realizar un
Trabajo?
Para tu grupo
1 trineo de K'NEX@
(de la Lección
11)
1 montaje de
2
1
1
2
tablero perforado
clips grandes
báscula de
resorte de 0 a
2.5 N
báscula de
resortede0al0
N
trozo de cuerda
reglas de madera
partes de
K'NEX@ para
montajes de una
polea móvily una
fija
(verApéndice A:
Directorio de
Partes de
K'NEX@):
10 conectores
grises (C1)
4 conectores
rojos (C4)
6
6
2
I
6
4
2
4
conectores
morados (C6)
conectores
azules (C7)
conectores
amarillos (C10)
varillas blancas
(R2)
varillas azules
(R3)
varillas rojas
(R6)
varillas grises
(R7)
ruedas grandes
(w2)
STC/À{S" E¡¡nncí4 MaquIr.ns v MovrurpNro 1O9

I
reccror rl Ln Porer
USOS DE LAS POLEAS
al0 STC/IÍS" ENnncfu, Maqulnas v Movrlrrnr¡to
Las poleas se util¡zan
frecuentemente para elevar
objetos a grandes alturas.
Una polea es una cadena o
cuerda enrollada en una
rueda. Una polea puede
cambiar ya sea la cantidad
de fuerza de esfuerzo
necesaria para realizar un
trabajo o la dirección en la
que se aplica ese esfuerzo.

La cantidad y la resistencia
de las cuerdas en un
sistema de poleas determina
la capacidad de carga que
puede levantar un sistema.
Las poleas como la de esta
grúa hacen posible
construir rascacielos.
Los astilleros utilizan grúas
y poleas para cargar y
descargar cargamentos.
LECCIóN üI L¡. POIEE
STC/[{S' Exonctu, MapuIxas v MovrurnNT o l.JLt

I
reccron 12 Le Poren
EIERC|CIO 12,2
Utilizando las Poleas
para Realizar un Trabajo
PROCEDIMIENTO
1. En esta leccién, fabricarás una variedad de
montajes de poleas utilizando partes de
K'NEX@. Primero, necesitas construir los dos
montajes de poleas mostrados en las
Imágenes I2.l y 12.2. Tu maestro tiene un
modelo de cada montaje para que los
estudies.
POLEA FIJA, VISTA FRONTAL
lmagen 12.1 Montaje de polea fija
tlt2 STC/À{S' B¡.¡nncf¡, MaguNas v Mov¡urr¡¡ro
lmagen 12.2 Montaje de
polea móvil con el trineo
enganchado
i
l"
{
I
{-.
(

I
1
i
fl
i
2.
Engancha el trineo al montaje de la polea
móvil. Pesa la combinación de la polea y el
trineo (ver Imagen 12.3).Paralevantar el
montaje de la polea, ¿Qué fuerza de carga
debes emplear? Registra lafircrza de carga
en la Thbla 1 de la Hoja delAlumno 12.1:
¿Cómo Se Utiliza un Sistema de Poleas para
Realizar un ïabajo?
f magen 12.3 Pesando el montaje de polea móvil y trineo
3.
4.
LEOCIóN Íl [¿ Po¡,m
Comenta con tu compañero por qué es
necesario incluir el peso de la polea móvil
en tu medición de lafuerza de esfuerzo.
Prepara una polea fija sencilla con el
montaje de la polea fija enganchada al
tablero, tal como se muestra en la Imagen
lz.4.Utlizasuficiente cuerda de tal manera
que la combinación de polea móvil y trineo
descanse en el piso cuando la cuerda llegue
a la polea.
lmagen 12.4 Levantando Ia combinación de polea
móvil y trineo utilizanda una polea fija sencilla
STC/MS' Exoncf.r, Megurwas y Mov¡MIENTo 1:13
I

LEccÉN 1íl L¡ Por,Be
7". Levanta la combinación de polea móvil y
trineo a una velocidad constante hasta una
altura de 0.10 m (10 cm) sobre el piso (ver
Imagen I2.4).Trabaja como equipo para
medir y registrar lo siguiente en tu hoja del
alumno:
o altura a la que se levanta la carga
(Registra esto como D istancia de
Carga ).
o cantidad de fuerza que registra la
báscula de resorte cuando un miembro
del equipo levanta la carga (Esto es
F uerza de Esfuerzo ).
o distancia que recorre la mano del
compañero mientras levanta la carga
0.10 m (Esto es D istancia de Esfuerzo ).
lmagen 12.5 Montaje de polea
fija sencilla y móvil sencilla
tL4 STC/MS' ENERcíI, Mapurwas v Movrutnrrro
lmagen 12.6 Montaje de polea
fija doble y móvil sencilla
$. Contesta las siguientes preguntas en tu
cuaderno de ciencias:
A. ¿Cómo comparøs lø fuerzø que empleøste,
con el peso de lø combinøción de lø poleø
móvil y el trineo?
B. ¿En que dirección tiró de la cuerdø el
compøñero de equipo pørø levantør el trineo?
7. Coloca los siguientes tres sistemas de poleas,
uno a la vez, tal como se muestra en las
Imágenes 12.5,12.6y 12.7. En cada
configuración, mide lafuerzay la distancia
de esfuerzo necesarias para levantar la
combinación de polea móvil ytrineo a una
altura de 0.10 m. Añade estos datos a la Täbla
1 de la Hoja del Alumno 12.1.
lmagen 12.7 Montaje de polea
fija doble y móvil doble

8. Calcula en la Täbla 1 de la hoja del alumno
el trabajo de entrada de cada montaje de
poleas. El trabajo de entrada es el que
realizas para levantarla carga. Para calcular
éste, multiplica la fircrza de esfuerzo por la
distancia de esfuerzo. Muestra tu trabajo en
la columna "Cálculos".
REFLÐ(IóN SOBRE t0 QUE HTCISTE
1,. Comenta las siguientes preguntas con tus
compañeros de laboratorio y registra las
respuestas de tu grupo en tu cuaderno de
ciencias:
A. ¿Qué observøste acercû de lø fuerzø de
esfuerzo con lns diferentes combinøciones de
poleøs?
B. ¿Qué ocurrió con la distøncia de esfuerzo
al cømbiør los sistemas de poleøs?
2.
leccló¡r 12 L^ Por.B¡. I
C. ¿Qué indican tus datos øcerca de la
reløción entre lø fuerzø y la distønciø de
esfuerzo?
D. Observø eltabøjo de entrødø reøIizødo
en cødø intento. ¿Es igual o diferente?
Comenta esta preguntø con ln cløse.
E. ¿Cambió lnfuerza de cørga en cadø
ocasión? ¿Cømbió eltrøbajo realizødo para
leyantør la cørgø en cadø ocasión?
En base a 1o que has aprendido en este
ejercicio, redacta una definición de
"máquina" en tu cuaderno de ciencias.
STC^,ÍS" ENnncfu, MagurNas v Movr¡¡rnN,o 115
I

I
reccron 12 Lr Porer
¡suBlEND0!
Ocurrió en Mayo de 1854. Se
realizabala Feria Mundial en
NuevaYork. Se mostraron los
inventos más recientes de
muchos países. Las multitudes
estaban asombradas con las
promesas de la tecnología.
Se reunió una multitud
alrededor de un elegante
hombre alto de sombrero de
copa. Montó una plataforma.
Mientras la gente observaba,
se levantó la plataforma
lentamente por medio de una
cuerda enganchada a un
tambor movido por un motor.
Cuando la plataforma había
ascendido a una considerable
altura sobre la multitud, otra
persona de pie en un tablado
sobre la plataforma,
repentinamente se acercó y
cortó la gruesa soga que
sostenía la plataforma. La
multitud contuvo el aliento.
La plataforma se
desplomô-pero solo pocos
centímetros. Luego se detuvo.
"¡Sin peligro, señoras y
señores, sin peligro!"
anunciaba el hombre de la
plataforma.
116 STC^{S" Er.¡nncÍA Maqulnas v Movrlrrnxto
Elisha Otis demuestra su "elevador de seguridad" a una multitud atónita.

z
2
4
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U óa6Éoo
t" ¡ ã :.'-'t.r .ã1=¡ã f-''¡:i? I
-
,l:.+ËÌi .i-.¡ri.X Fa.lfe lã{r\,:#
El hombre de la plataforma era Elisha Otis, y
con mucho orgullo acababa de demostrar su
invento - el elevador de seguridad. Su aparato
llegaría a ser el primer elevador prlblico para
personas. Solamente tres años después de su
èspectacular demostración' se puso en servicio el
primer elevador prlblico de pasajeros en una
tienda de departamentos de NewYork. Por el año
1873, más de 2,000 elevadores Otis se utilizaban
en edificios, hoteles y tiendas departamentales.
Un Elevador Hecho para un ReY
Los primeros elevadores fueron para levantar algo
más que plataformas. Hace más de 2,000 años,los
Romanos describían plataformas de carga que
utilizaban poleas y tambores giratorios. La energía
de estos aparatos era suministrada por hombres o
ffi
JJ
.-i
tEcctóN 1jl L,r Poren
Este dibujo muestra cómo los
primetos elevadores eran
utilizados para levantar
personas en un ediftcio de un
piso al siguiente.
animales. En 1743, el Rey de Francia Luis XV tenía
un elevador privado construido en su palacio de
Versalles. Era operado utilizando lafircrza
humana. Los sirvientes tiraban de las cuerdas para
subir y bajar al rey. Los contrapesos ayudaban a
equilibrar el peso del rey mientras se movía de un
piso al otro.
Estos primeros elevadores tenían un diseño
sencillo. La cabina estaba suspendida por una
cuerda o cable que corría sobre una polea en la
parte superior del eje del elevador. En el otro
extremo del cable se encontraba un contrapeso
que mantenía el equilibrio con el peso de la
cabina más el peso promedio de la carga que
transportaba el elevador. La cabina y el
contrapeso pasaban entre unos rieles para evitar
que se balancearan sin control.
STC/À.ÍS' Eroncí¡, MaqutNas r Movtnrn¡,no 717
I

LECCIóN üI L¡ POr-O¡
Aplicando los
Frenos
A principios del año
I 830, los elevadores de
carga eran de uso
común. Pero todos
estos elevadores,
incluyendo el que
utilizó el Rey Luís XV,
tenían un gran
inconveniente: Si la
cuerda que los
suspendía se rompía, el
elevador terminaba
estrellándose en el piso.
No existía algo que
amortiguara o
detuviera su caída.
Esta es larazôn por la
que el invento de Otis
fue tan importante. Su
elevador de seguridad
tenía algo que los
anteriores no teníanun
freno. Si la cuerda se
rompía, una cuerda
largaforzaba a dos
seguros a bloquearse en
la guía de los rieles.
Estos seguros evitaban
que el elevador se
desplomara.
Nuevas Formas
de Energía
Los primeros
elevadores de pasajeros
funcionaban con
máquinas de vapor.
Con el paso de los años,
se utilizaron otras
fuentes de energía. Se
utilizó la presión del
agua. El invento de los
elevadores eléctricos,
como el aparato de
1 ^+{Èþ* flÍ
'r"r'r -t$' -+
\ _.
^r' - ,/4 ..^ , i:
"..-', {*-i*
.... . .;-.:
seguridad de Otis, fue un avance importante en la
tecnología de los elevadores.
El invento de los elevadores eléctricos para
pasajeros tuvo una gran efecto en la vida de la
ciudad. Antes de que fueran utilizados,la mayoría
flA STC/À,ÍS" ExrncÍ¡, Maqurnas v Movlmrnnro
,ö
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Ì.
':Èí' rìq'
ls:$::' t"'-.9'*-. '
\. ..:. "
Este elevador era utilizado cerca de 1900 para transporlar a los mineros a las minas
muy adentro de la tiena.
de los edificios solo eran de cuatro pisos. ¡La gente
ya no tendría que enojarse y jadear al dirigirse a
las escaleras! La falta de materiales de
construcción adecuados era otra desventaja para
construir edificios elevados.

Gambiando el
Paisaje-Y la Vida de
la Gente
A principios del siglo XX,la
palabra "rascacielos" hizo su
aparición en el lenguaje
Inglés. Se construían edificios
más y más elevados-¡
gracias a los elevadores, la
gente pudo subir a lo más
alto fácilmente. Se añadieron
mejoras como las puertas
automáticas, una
característica de nivelación
automática y mayores
velocidades. Los elevadores
modernos viajan hasta 600
metros por minuto.
Actualmente puedes subir y
bajar alo alto del
Monumento a Washington o
al Edificio Empire State en
pocos minutos, gracias a los
elevadores eléctricos. Y
gracias a Elisha Otis, puedes
tener un viaje seguro en
ambas direcciones.¡
PREGUi,ITAS
1. ¿Cómo se utilizan las
poleas en los elevadores?
2. ¿Cuâl es la función de un
contrapeso en un
elevador?
3. ¿Cuál ha sido la
influencia de los
elevadores en el diseño
de los edificios?
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tEcctóN 12 Ln Poren
Los elevadores seguros han hecho práctica la vida y el trabaio en los grandes
edificios.
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I
STC/IVIS" ENnncf¡, MaqurwRs v Movrurnnro 119
I
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Ecc,óN13
La Palanca
La gimnasta Estadounidense Dominique Dawes trabaja en la
bana de equilibrio en los Juegos Olfmpicos de Verano de 1996
en Atlanta, Georgia. Su equipo ganó la medalla de oro.
t:zO STC/À,íS" ENBnch, MaguINas v Mout',ll¡Nro
o
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ô
ôÌ
ô
=ò
INTRODUCCIóN.
¿Alguna vez has jugado en un subibaja, o has
utilizado un destapador o una caña de pescar? Si es
así, has utilizado una palanca. En las Lecciones 11 y
12, aprendiste cómo funcionan los planos
inclinados y las poleas. En esta lección, analizarâs
cómo funcionan las palancas para equilibrar y
levantar cargas.
OBJETVOS DE ESTA LECCóN
Aprender cómo funclonan las palancas.
Equllibrar carEas en una palanca.
Determlnar la relación entre la fuerza y la
dlstancla de esfuerzo en las palancas.
Compartir con otros lo que aprendas acerca
de las palancas.

Para Empezar
t.
2.
3.
Comenta la siguiente pregunta con tu clase:
¿Qué significa equilibrar algo?
Haz un dibujo de algo que esté equilibrado y
compártelo con la clase.
Describe cómo podrías utilizar una palanca
para levantar una roca del suelo. Elabora un
diagrama que muestre cómo realizar este
objetivo. ¿Cuáles son las partes importantes
de la palanca en tu diagrama?
MATERIALES PARA tA
LECCIóN ß
Para tu grupo
1 montaje de tablero
perforado
1 palanca de tablero
perforado
1 soporte de tablero
perforado
1 trineo de K'NEX@ (de
I I1
1
1
1
la Lección 12)
clips grandes
rondanas grandes
trozo de cinta
adhesiva
balanza de resorte de
0a10N
regla de un metro
trozo de cuerda
STC/lvfS" E¡,¡nnciA, MagurNas v MovrmrENro U2L

I
rrccroH es L¡ P¡..¡¡c¡
BERCICIo 13.1
Equilibrando una Palanca
PROCEDIMIENÍO
1,. Ten a la mano tu cuaderno de ciencias para
que puedas registrar tus datos y respuestas.
2. Prepara el tablero y la palanca tal como se
muestra en la Imagen 13.1.
f magen 13.1 Montaje del tablero y la palanca
3. En este ejercicio, colgarás rondanas en los
brazos de una palanca y la equilibrarás. La
Imagen 13.2 muestra cómo unir las
rondanas con los clips cuando se cuelgan en
un brazo de la palanca.Utiliza.un clip para
cada rondana,
U22 STC/À{S" Exnncí¡" Megutnas v MovTMIENTo
lmagen 13.2 Rondanas unidas con clips
4. Coloca cuatro rondanas con su clip, tres
hoyos a la izquierda del punto central, tal
como se muestra en la Imagen 13.3.
lmagen 13-3 Cuatro rondanas colgadas a tres hoyos de
dÍstancia del punto central

5. Cuando las cuatro rondanas con su clip se
encuentran a la izquierda tal como se
muestra en la Imagen 13.3, ¿por qué la
palanca no se equilibra? Coloca cuatro
rondanas en el lado derecho yverifica si de
esta manera se equilibra la palanca. ¿Dónde
están colocadas las rondanas del lado
derecho?
6.
7.
8.
9.
Retira las cuatro rondanas del lado derecho.
Deja las cuatro rondanas del lado izquierdo.
Coloca tres rondanas en algrln lugar de la
derecha para equilibrar las cuatro de la
izquierda. ¿Dónde las colocaste?
Intenta equilibrar otras combinaciones de
rondanas. Elabora una tabla para registrar
los resultados en tu cuaderno de ciencias.
¿Qué factores determinan si dos conjuntos
de rondanas equilibrarán una palanca?
Confirma tu respuesta con evidencia de tus
datos.
¿Qué regla general puedes inventar para
describir cómo equilibrar rondanas en una
palanca? Escribe tu regla en tu cuaderno de
ciencias.
EtERCICIo 13.2
Levantando un Trineo Gon
una Palanca
PROCEDIM¡ENTO
7.. En este ejercicio, utilizarás una palanca para
levantar tu trineo. Prepara el montaje del
tablero con la palanca el trineo, la báscula
de resorte ylareglade un metro, tal como
se muestra en la Imagen 13.4. El trineo
deberá engancharse a un extremo de la
palanca. (Verifica que la báscula marque
cero cuando se encuentre suspendida al
revés, como en el caso de este ejercicio. Si la
báscula ha sido calibrada al derecho y se
utiliza al revés, los resultados serán falsos).
Mientras realizas este ejercicio, anota tus
2.
3.
lrccrór r¡ Ln P¡u.nce
mediciones en una hoja del alumno o en tu
cuaderno de ciencias, como te lo indique tu
maestro.
Mide una distancia de 0.10 m a partir de la
superficie de la mesa, en el borde del
tablero donde se encuentra enganchado el
trineo y coloca un trozo de cinta adhesiva
ahí (ver Imagen 13.4). Esto indicalø
distøncia de cørgø-la distancia a la que se
levantará el trineo en cada ocasión.
Mide la faerzaque tiene que emplear la
palanca para levantar la carga.
Distancla de Carga
(0.10 m)
lmagen 13.4 Montaje del levantamiento del trineo
con la palanca
STC/lvfS" E¡.¡nncí.t MagurNns v Movrutnnro U23
I

tEcclóN 1Íl LePeLeNce
7-. Investigarás la relación entre la fuerza de
esfuerzo que empleas para levantar el trineo
y la distancia de esfuerzo-la distancia en la
que tiras de la báscula de
resorte. Es importante
medir la distancia y la
fierua de esfuerzo
correctamente (ver
Imagen 13.5).
Distancia de
Carga
lmagen 13.5. Distancia y fuerza de esfuerzo cuando
utilizas la palanca
5. Sujeta la báscula de resorte al extremo de la
palanca en el lado opuesto del trineo.
6. Tira de la báscula ylevanta 0.10 m el trineo.
Observa la lectura defuerza en la báscula
mientras utilizas la palanca para levantar el
trineo. Registra lafuerzay la distancia de
esfuerzo en la Tabla 1 de tu hoja del
alumno.
1:24 STC/I\,{S" ENnnotu, Magurnas r MovrMrtNro
de esfuerzo
7,
8.
Engancha la báscula en diferentes posiciones
del punto central. Mide y registra la distancia
ylafuerza de esfuerzo para levantar el trineo
0.10 m en cada intento.
¿Qué ocurre con la faerua de esfuerzo
cuando cambia la distancia de labáscula de
resorte al punto central? Contesta esta
pregunta en tu cuaderno de ciencias.
Posteriormente coméntalo con tus
compañeros de clase.
REFLENóN SOBRE tO QUE HrclsTE
L. Contesta las siguientes preguntas en tu
cuaderno de ciencias:
A. En bøse ø los resultados de estø lección,
describe cómo equilibrøríøs dos grupos de
rondønas en una pøløncø de tøblero.
B. ¿La cantidad de trøbajo realizødo por lø
paløncø cuøndo se leyøntó el trineo fue igual
o diþrente en cadø intento? Explicø tu
røzonømiento.
C. ¿Cómo comparas el trøbøjo que realizaste
en cødø ocasión con el trøbøjo realizado por
lø pøløncø en el trineo?
D. ¿Estás de acuerdo o no, con el siguiente
enunciødo?: Lø pølanca es otro ejemplo de
unø mãquinø simple. Proporcionø evidenciø
que apoye tu respuesta. Comenta con lø clase
tu respuestø a esta preguntø.
2, Comenta con la clase, las ventajas y
desventajas de utilizar las palancas.

tEcctóN r.Ít Ln P¡unc¡.
"-$*,M"HNCAS
D2-3
La palanca es una de las
herramientas que siempre
encontrarás más a la mano.
Con una palanca, un niño que
pese 200 newtons puede
realizar tanto trabajo como un
levantador de pesas que pese
1,000 newtons
La gente ha utilizado las
palancas por miles de años.
Siempre se han maravillado de
su potencia. De hecho, el
inventor Griego Arquímedes
dijo en una ocasión, "Dame un
punto de apoyo y moveré la
tierra".
Por supuesto que estaba
bromeando. Nadie podría
construir una palanca
suficientemente grande como
para levantar el plantea. Sin
embargo, las palancas se
utilizan a diario para cientos
de tareas.
Una palanca es una máquina
simple. Existen tres clases de
palancas-de primera, de
segunda y de tercera clase.
Estudiándolas podrás decir, es
tan fácil como contar L,2,3.
Palancas de Primera
Glase:
¡Adelante, Obse¡va!
Si en alguna ocasión montaste
un subibaja, tuviste un
contacto con una palanca de
primera clase. Un subibaja es
una palanca simple. La tabla
gira sobre un soporte central o
Un subibaja es un ejemplo de una palanca de primera
clase. ¿Dónde se encuentra el eje central (fulcro) de esta
palanca?
aPlwDE WORI-D PHOTOS
STC/À,IS" Ew¡ncí¡, MagurNas v Movrlunnro 7:25
I

LECCIóN 13 LA PALANCÁ
ñrlcro. La tabla sube o baja,
dependiendo del peso que se
encuentre en cada extremo y de
la posición de los mismos.
Imagina que tu hermano de
18 años se encuentra en un
extremo de la tabla. Pesa cerca
de 900 newtons. Tu te
encuentras en el otro extremo.
Pesas cerca de 500 newtons.
Incluso si tu hermano pesa 400
newtons más que tú, puedes
levantarlo si te sientas en la
parte más alejada del centro de
la tabla. Esto es porque el
subibaja funciona como una
palanca. Multiplica el esfuerzo
que proporcionas para levantar
la carga (tu hermano).
A las palancas tales como el
subibaja, en las que el fulcro se
encuentra entre la carga y el
esfuerzo les llamamos de
"primera clase". Con estas
palancas, empleas una fuerza en
la dirección opuesta a la que
quieres que se mueva lacarga:
En otras palabras, para hacer
que tu hermano se mueva hacia
arriba tienes que empujar hacia
abajo.
Palancas de Segunda
Glase: Levantando una
Garga Pesada
Una carretilla es un buen
ejemplo de una palanca de
segunda clase. En este caso, la
carga se encuentra entre (la
luerza de) el esfuerzo y el fulcro,
que resulta ser la rueda de la
carretilla. Con una palanca de
segunda clase tal como una
carretilla, puedes emplear una
fuerzaen la misma dirección
que la faerzaque realiza el
trabajo (una gran diferencia del
subibaja).
U26 STC^,ÍS' Ernncfu, Magurras r MovrMrENTo
Imagina que tu vecino de al
lado está haciendo algunos
cambios. Colocó tres sacos de
grava de 25 kilogramos cada
uno en su carretilla. Los sacos
pesan un total de-¡740
newtons! Ahora te pide que le
des una mano yle lleves los
sacos. ¡No hay problema! Te
diriges a la carretilla tomas las
manijas y levantas la carga
también. Das un pequeño
empujón y empiezas a avanzal
La carretilla, que actria como
una palanca de segunda clase, te
permite levantar lacarga de740
newtons empleando una fuerza
hacia arriba mucho menor que
740 newtons.
Palancas de Tercera
Glase:
Yendo a Pescar.
Cuando utilizas una palanca de
tercera clase, puedes mover una
carga auna gran distancia
empleando una gran fuerzaen
una distancia pequeña. Esto es
porque estas palancas
amplifican la distancia.
Una caña de pescar es un
ejemplo de una palanca de
tercera clase. El fulcro se
encuentÍa cerca de la
manija---

coRBrsÆrcluRE PREss
Lado opuesto: Una carretilla
utiliza los principios de las
palancas de segunda clase
para mover una carga con
mayor facilidad. ¿Dónde se
encuentra el eje central (fulcro)
de esta palanca?
Aniba: Los pescadores
aprovechan los principios de
una palanca de tercera clase
para sacar los peces del agua.
¿Dónde se encuentra el fulcro
de esta palanca?
lzquierda: Los brazos son
palancas de tercer grado.
¿Dónde se encuentran el
fulcro de estas palancas?
tEcclóN 13 [,¡. Peu.¡rc¡
STC^,{S' E¡¡enci[ Magurnas v Movrurnwro U27

I
reccron 13 LA PALANCA
ALE,XANDE,R CALDE,R:
Inventando el Arte en Movimiento
Este móvil, moviéndose con la brisa, capta incluso la
atención de una bebé.
,l
'*rr i
Si crees que los artistas y los científicos son dos
clases de personas totalmente diferentes, necesitas
conocer a uno de los más famosos escultores
Americanos del siglo XX. Su nombre era
Alexander Calder. Entre sus más conocidas
creaciones están los móviles-esculturas que se
mueven hechas de madera, metal u otros
materiales, unidos por cuerdas y suspendidos en
el aire.
7t2A STC/MS' ENnncía, Maqurnas v Movrrrrror.¡ro
*
Los móviles son populares en la actualidadpodrías
encontrar uno suspendido sobre la cuna
del bebé de tu hermana. Pero Calder fue el genio
que los inventó.
Un buen móvil debe ser hermoso, pero también
tiene que tener equilibrio. Esto requiere
conocimientos de ingeniería como también
habilidad artística.
Primero,la belleza. La inspiración de Calder fue
la obra de otro artista, Piet Mondrian, cuyas
pinturas frecuentemente mostraban cuadros
coloridos y líneas negras. Cuando Calder observó
los cuadros de Mondrian, dijo que le gustaría que
tuvieran movimiento.
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Las obras
del pintor
Holandés Piet
Mondrian
inspiraron a Calder a
crear sus móviles.

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LEc'óNl 4
LaVen taja Me cânica de las
Máquinas
La ventaja mecánica de un sistema de poleas hace posible que
estos hombres levanten un camión volcado.
130 STC/1V{S" Ennncfa, Maqurnas v Movrurnvro
E.
È
&
z
I
ø o
INTRODUCCION.
Desde la Lección 11 hasta la 13, estudiaste tres tipos
de máquinas simples. Observaste que las máquinas
hacen el trabajo más fácil reduciendo la ftierza de
esfuerzo que se necesita pararealizar un trabajo.
¿Es alguna máquina mejor que la otra? ¿Cómo
puedes comparar las diferentes máquinas? ¿Acaso
puede la misma máquina funcionar de la misma
manera bajo diferentes condiciones? En esta
lección, investigarás estas preguntas y aprenderás
una forma de comparar las máquinas. En la
Lección 15, aprenderás otra manera de
compararlas.
OBJETIVOS DE ESTA TECCION
Galcular la ventaja mecánica ideal de los
planos inclinados y los sistemas de poleas.
Calcular la ventaJa mecánlca real de los
planos lncllnados y los sistemas de poleas.
Gomparar la ventaja mecánica real e ldeal,

Para Empezar
1. Imagina que alguien te pregunta, ¿Cuál es la
mejor máquina: el plano inclinado,la polea
o la palanca? Contesta la pregunta en tu
cuaderno de ciencias. Explica cómo
decidirías cuál es la mejor máquina.
Prepárate a compartir lo que escribiste con la
clase.
l. Lee "Ventaja Mecánica", en las páginas 132-
133.
3. En tu cuaderno de ciencias, describe la
diferencia entre la ventaja mecánica ideal y
real.
4. Comenta con la clase por qué alguien
quisiera conocer la ventaja mecánica de una
máquina sobre otra.
MATER¡ALES PARA LA
LECCÉN 14
Para ti
Tu Copia de la Hoja
delAlumno 11.2
¿Cuál es elTrabajo
Realizado Utilizando
un Plano lnclinado?
Tu Copia de la Hoja
delAlumno 12.1
¿Cómo se Utiliza un
Sistema de Poleas
para Realizar un
Trabalo?
1 copia de la Hoja del
Alumno 14.1La
Ventaja Mecánica de
las Máquinas
STC/ì,{S' Br.¡rncí¡, Magunas y MovlurnNto 131

I
reccrON r+ Le vrNre.¡e Mrc.{NrcA DD LAs M.lgurNes
LA VENTAJA MECÁNICA
Una manera de comparar las máquinas es calculando su ventaja
mecán¡ca. Una máquina tiene dos clases de ventajas
mecánicas-la ideal y la real. ¿Cuátl es la diferencia? La ventaja
mecánica ideal indica qué tanto incrementa Ia distancia de
esfuerzo una máquina cuando realiza un trabajo. La ventaja
mecánica real indica qué tanto reduce la fuerza de esfuerzo una
máquina cuando reallza un trabajo, tal como se muestra en el
siguiente ejemplo.
lmagina que una máquina tiene una ventaja mecánica ideal de
4.0. ¿Qué significa eso? Significa que la distancia de esfuerzo
necesaria para levantar una carga debe ser 4 veces mayor que Ia
distancia de carga. Gomo sabemos, la distancia de carga es la
altura a la que quieres levantar un obieto-por ejemplo, un trineo.
Si quisieras levantar 0.10 metros eltrineo, tendrías que emplear
una fuerza de esfuerzo por una distancia de 0.40 metros.
Ahora imagina que la misma máquina tiene una ventaja
mecánica real de 3.0. Esto quiere decir que necesitaría 4.0
newtons de fuer¿a para levantar una carga que pese 12.0
newtons. Otra manera de describir la ventaja mecánica real es
diciendo que la máquina incrementa la fuerza de esfuerzo por un
factor de 3.
La ventaja mecánica se basa en lo que aprendiste en las
lecciones anteriores: Las máquinas reducen la fuerza de esfuerzo
e incrementan la distancia de esfuerzo. En este ejemplo, la
ventaja mecánica real es menor que la ventaja mecánica ideal
calculada para la misma máquina. ¿Puedes
pensar cuál es la
razón?
En las primeras investigaciones que observaste, las máquinas
pueden montarse de diferentes maneras. Gada montaje tiene dos
clases de ventaja mecánica-idealy real. En esta lección,
calcularás la ventaja mecánica idealy real de los diferentes
montajes de planos inclinados y sistemas de poleas que
realizaste en las Lecciones 11 y 12. Para conseguir esto, llevarás
Ventaja mecánica ideal =
Ventaja mecánica real =
Distancia de esfuerzo Distancia de esfuerzo
DÍstancia de carga
Fuerza de carga
Fuerza de esfuerzo
L32 STC/IVIS" E¡¡nncf¡, MagurNas v MovrMrENTo
Distancia levantada
Peso del trineo
Fuerza de esfuerzo

Observa las dos ilustraciones-una de un plano inclinado y otra
de una polea-para un repaso de cómo medir las fuerzas y las
distancias de un plano inclinado y de una polea.
de
Distancia de esfueno y distancia de carga en un plano inclinado
þ"","
Fuerza de esfuezo y distancia de esfuezo en un sistema de poleas
LEcctóN t4 Ln Vnr.nnJe MecÁNrcA DE LAs MÁgurNrs
ErnncÍ4, MaqurNas v Movr¡¡rnNT o 133
I

I
reccrOnl4 LavrureleMncÁucrnnr-esMÁqurnes
ElERCtClo 14.1
Galculando la Ventaja
Mecánica
PROCEDIMIENÍO
t . Utilizalos datos de la distancia de esfuerzo y
de carga que obtuviste en el Ejercicio 11.2 y
que registraste en la Hoja del Alumno 11.2
(Tabla 1) para calcular la ventaja mecánica
ideal de cada pendiente del plano inclinado.
Registra tus datos y cálculos en la Täbla I de
la Hoja del Alumno 14.1: LaVentaja
Mecánica de las Máquinas.
2. IJtilizalos datos delafierza de esfuerzo y de
lafuerza de carga en la Hoja del Alumno
Il.2 para calcular la ventaja mecánica real de
cada pendiente del plano. Registra tus datos
en la Täbla 2 dela Hoja del Alumno 14.1.
Posteriormente utiliza lagrâfica en blanco de
la hoja del alumno para elaborar una gráfica
de la ventaja mecánica real contra la
pendiente del plano inclinado.
3. Contesta las siguientes preguntas en tu
cuaderno de ciencias:
A. ¿Cuál pendiente tiene lø mayor ventøja
mecánicø real?
B. ¿Cudl pendiente tiene lø mayor ventøja
mecánica ideøl?
4. Utilizalos datos que obtuviste en el Ejercicio
12.1 y que registraste en la Hoja del Alumno
I2.l para calcular la ventaja mecánica ideal y
real de los sistemas de poleas que
ensamblaste. Registra tus datos en las Tablas
3 y 4 de la Hoja del Alumno 14.1.
L34 STC/À4S' EwrncÍ¡, MagurNas v Movrurnxro
5. En tu cuaderno de ciencias, contesta las
siguientes preguntas basándote en tus datos
de las poleas:
A. ¿Cuól polea tiene lø mayor ventøjø
mecónica ideøl?
B. ¿Cuól tiene la menor ventøjø mecónicø
real?
C. ¿Por qué te gustøríø utilizar unø poleø que
tuviera una ventajø mecánica pequeña?
REFrB(|ON SOBRE t0 QU¡ H|C|STE
Escribe tus respuestas a las siguientes preguntas
en tu cuaderno de ciencias:
A. Investiga løs ventøjøs mecánicøs de los
planos inclinødos y de las poleøs. åQué
pøtrones observøs cuando compøras lø ventaja
mecánica ideøl con la reøl? ¿Cómo puedes
explicar esto s pøtr ones?
B. ¿Qué indica la wntaja mecónica reøl acercø
de la utilidød de unø móquina?
C. En lø Lección lj, no cølculøste la ventøjø
mecánica de las pøløncøs que estudiøste.
¿Cómo podrløs compørør Iøs ventajas
mecánicøs ideøl y reøl de lø pøløncø con løs de
la polea y el plano inclinado? Explicø tu
razonamiento.
\:

La Têcnolo{ía
Secteta de la
Carretilla
La carretilla no es una máquina complicada. Es
básicamente una palanca de segunda clase. El eje
de la rueda es el fulcro, el esfuerzo para levantar la
carga se aplica en los extremos de los brazos y la
carga se encuentra entre los dos.
La gente en Europa Occidental ha utilizado las
carretillas por lo menos 700 años. El primer
registro de el uso de una carretilla en el mundo
octidental se encuentra en un vitral de la Catedral
de Chartres en Francia, que fue construida en la
primera parte del siglo XIII.
¿Garretillas en la Guerra?
Pero no te engañes-¡las carretillas han existido
mucho antes que eso! Fueron utilizadas en China
al menos mil años antes que aparecieran en el
vitral de Chartres. En esa época,las instrucciones
de cómo construirlas se guardaban en secreto.
¿Por qué?. Porque las carretillas eran el arma
secreta militar de China. Algunas carretillas eran
Esfuezo
tEcclóN 14 Le Venre:e Mec.4nIce no r,es M.ÁgutN.e.s
Si /os brazos de esfa
carretilla fueran más
largos, ¿Sería mëts dificil o
más fácil levantar la
carga? ¿Por qué?
utilizadas para transportar a los oficiales; otras
para transportar equipo militar o víveres. Los
èjércitos de China tenían "brigadas de carretillas"
especiales, así como los ejércitos modernos tienen
brigadas de tanques. Una tarea de las brigadas de
carretillas era transportar las armas con las que se
peleaba en terrenos accidentados donde otros
vehículos no podían llegar.
Los Chinos inclusive utilizaban las carretillas
para proteger los pies de los soldados de aquellos
(ue montaban a caballo. Se utilizaron cientos de
carretillas para formar barreras de protección
alrededor de los campos militares-muy parecido
a la manera en que los colonizadores de América
formaban un circulo de diligencias para
protegerse de un ataque.
STC^{S' Ex¡ncfu, MaqutNas v Mou*rInNro 135
I

5
E
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I
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LEcclóN 14 Le VeMe.¡e MecÁNrcn no r,,A.s M-ÁqurNes
Carretillas en la Paz
Actualmente, las carretillas son utilizadas con
propósitos pacíficos. Por ejemplo, es una de las
herramientas esenciales del jardinero. Las
carretillas modernas tienen una variedad de
formas y tamaños, cada una adecuada para una
tarea específica.
Las carretillas tradicionales, cuya función es la
de palancas de segunda clase, son utilizadas para
transportar objetos como la tierra en los jardines
o los ladrillos en los sitios de construcción.
Las carretillas que deben llevar cargas pesadas se
construyen de una manera diferente. Las ruedas se
colocan más lejos de las manijas y la carga se
coloca directamente sobre el eje. Esto significa que
una fuerza de esfuerzo menor puede levantar una
carga muy pesada.
La carretilla es algo sencillo. Pero tiene su
historia. Por lo que, si te aburres cuando tu madre
te pide que transportes el abono de un lado a otro
mientras le ayudas en el jardín, ¡solamente
imagina que estás transportando un cargamento
de un antiguo caudillo Chino! ¡
€.rt:
.,
r¡
T
136 STC/À,íS' Bnnncla, Magurxas v Movrur¡Nro
¿Muy diflcil de empujar? Algunas carretillas Chinas tenían
velas que les ayudaban a circular.
PREGUI.TTAS
1. ¿De qué clase de palanca es una carretilla?
2. ¿Cómo se han utilizado las carretillas a través
de los siglos? Elabora un breve resumen.
Las carretillas pueden inclusive
transportar gente.

tEcclóN 14 L¡ Vo¡lr¡Je MBCÁNrCA DE I-es MLgulNes
OTRAS MAQUINAS SIMPTES
[a Cuña, el Torn¡llo, la Rueda y el Eie
En la Lección 11, estudiaste el plano inclinado,
que es un tipo de máquina simple. En las
Lecciones 12 y 13, aprendiste acerca de la polea y
la palanca, otros dos tipos de máquinas simples.
En total son seis máquinas simples. Las otras
tres son la cuña, el tornillo y la rueda y el eje. Cada
una de ellas tienen cosas en común con las otras
tres máquinas que estudiaste en clase. Todas
pueden hacer el trabajo más fácil reduciendo la
fuerza de esfuerzo d. realizar una tarea, mientras
incrementan la distancia de esfuerzo. Con un
pequeño esfuerzo obtienes un mayor resultado.
La Cuña
Como la palanca, una cuña
aumenta lafuerza. Como
un plano inclinado, una
cuña se utilizapara
mover un objeto con
relación a otro. Pero
en tanto un plano
inclinado se utiliza
para mover un
objeto sobre una
superficie, una
cuña se utiliza para
mover un objeto
dentro, o incluso a
través de otro
objeto.
La forma más
Una cuña puede ser utilizada
para partir madera
sencilla de una cuña es un cincel. El cincel es una
de las máquinas más antiguas conocidas por el
hombre.
Un hacha es una cuña con un mango. Por
ejemplo, piensa en lo que ocurre cuando utilizas
un hacha para partir un tronco. Si puedes aplicar
suficiente faerza (¡y eso no es fácil!) el tronco se
partirâen dos partes. ¿Pero qué pasa desde el
punto de vista de las fuerzas físicas?
La hoja de un hacha es una cuña que tiene dos
planos inclinados (uno en cada lado de la hoja).
Cuando golpeas el tronco con un hacha,lafuerza
que empleas empuja la hoja del hacha dentro del
tronco. Esto aplica una fuerza a la madera en
ambos lados de los planos del hacha dando como
resultado una gran fiierza lateral que parte la
madera poco a poco. Repite este movimiento
suficiente nrlmero de veces y partirás el tronco.
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Los alpinistas en el hielo dependen de las cuñas para
introducirlas en el hielo y sosfenerse.
STC/MS' ÐNnncfu, MaqurNas v MovrrvIInuTo L37
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rrccrOn* [,evonre¡eMecÁNTclDELÁ.sM.Águnus
Las hachas tienen otros usos. Por ejemplo,los
escaladores utilizan los picos de sus hachas en el
hielo. El hielo se resquebraja mientras el hacha
forma una pequeña grieta en é1. Después de eso, el
hacha se sostiene en su lugar por medio de la
fricción y los afilados dientes en el extremo de la
hoja. Los alpinistas utilizan sus hachas para el
hielo mientras avanzan utilizando una cuerda.
Estas hachas proporcionan un mejor apoyo que
solo las manos.
El tornillo
Un tornillo es un plano inclinado acondicionado
alrededor de un cilindro. Cuando giras un
tornillo, empujas hacia delante un material en un
plano inclinado. Un tornillo puede utilizarse para
levantar un objeto o para sujetar un objeto a otro.
Un tornillo aumenta lafaerza de impulso (o de
levantamiento).
Tiene que girar
suficientemente antes
de que se desplace
hacia delante una
corta distancia.
Piensa en lo que
ocurre cuando colocas
un tornillo en un trozo
de madera. ¡Tienes que
dar muchos giros! Esto
El tornillo es otro ejemplo
de una máquina simple.
significa que la
pequeña faerzade
esfuerzo que realizaste
para girar el tornillo act{ta a través de una gran
fuerza de distancia. Cadavez que giras el tornillo,
se desplaza con gran firctza dentro de la madera
una pequeña distancia.
Los tornillos son versátiles. Incluso pueden
utilizarse para levantar el agua. El tornillo de
Arquímedes es un famoso invento de la
antigüedad. Se utilizaba para sacar el agua de los
manantiales pararegar los campos. El aparato
consistía de un plano inclinado, en forma de
tornillo, que se montaba dentro de un cilindro
ajustado. Cuando el operador giraba una
manivela en la parte superior del tornillo, el agua
podía sacarse con mucho menos esfuerzo que si se
sacara directamente.
138 STC/l,fS' Er.¡rncfu, Magurwas v MovrMrDNTo
El tomillo de Arquímedes a¿ln se utiliza en la
actualidad. Aqul tienes uno que mueve plásticos a
través de una moderna planta de reciclaje.
La Rueda y el Eje
La rueda y el eje trabajan como una palanca que
gira360 grados alrededor de un punto fijo. El
aumento de fuerza ocurre a causa de la
La rueda y el eje
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diferencia de tamaño entre la rueda y el eie.
Mientras más grande es la rueda en comparación
con el eje, es mayor la distancia que recorre el aro
de la rueda comparada con la distancia del aro del
eje. Puesto que la rueda recorre una distancia
grande comparada con el eje, la fiterza necesaria
para mover la rueda es pequeña comparada con la
fierzaempleada por los ejes.
Cadavez que abres una llave del agua, estás
utilizando una rueda y un eje. Aplicas una
pequeña fuerza alallave para abrirla. Esta
pequeñafueÍzacteaunafierzamayor en el eie y
abre una válvula, ocasionando que fluya el agua.
Como todas las máquinas,la rueda y el eje hacen
posible realirar un trabajo pesado con un
pequeño esfuerzo.
Las ruedas ylos ejes se utilizan en muchos otros
aparatos, tales como los abrelatas,las bicicletas y
los relojes. Algunos son fáciles de observar; otros
trabajan tras bambalinas. Ya sea que los veas o no,
si una máquina está encendida, probablemente
hay ruedas y ejes funcionando.
PARA INVESTIGAR MÁS A FONDO
Probablemente quieras visitar el sitio Web de
STC/MS, http://www.si.edu/nsrc. Ahí encontrarás
enlaces donde puedes aprender más acerca de las
máquinas simples.
LEcclóN t4 Ln Vei.rrnl.r MecÁNrcA DE LAS MÃgurnes
Las ruedas y los ejes se utilizan para abrir y cenar
válvulas de fodos tamaños.
STC/À,ÍS" ExnncÍ.t Megurnas v MovturtNto 139
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LEcc,o*15
LaEficiencia de las Máquinas
¿Un tren más eficiente? Este tren utiliza la levitación magnética
para reducir Ia fricción entre el tren y las vlas. Su drseño elegante
también reduce la fricción del aire (esistencia). Al reducir la
fricción el tren viaja eficìentemente a grandes velocidades.
L4O STC^4SrM E¡qencf¡, Maguwas v MovrMrnNlo
rnrRooucc¡ón.
En la Lección 14, aprendiste a calcular la ventaja
mecánica de una máquina. Descubriste que una
máquina con una gran ventaja mecánica puede
ayudarte a levantar una carga pesada con un
pequeño esfuerzo. ¿Quiere decir también que la
máquina es eficiente? ¿Qué se requiere para que
una máquina sea eficiente? ¿Cómo medirías la
eficiencia? En esta lección, tendrás una
oportunidad de aprender lo eficientes que son los
planos inclinados y las poleas.
oBJErNos DE EsrA uccrór
Aprender a calcular la eficiencla de las
dlferentes máqulnas.
Galcular la eflclencla de los planos inclinados
y de los slstemas de poleas,
Comparar la eflclencia de un plano lncllnado
al camblar el ángulo de lncllnaclón.
Gomparar la eflclencla de los diferentes
slstemas de poleas.
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EL SIGNIFICADO DE EFICIENCIA
La palabra "eficiencia" se utiliza para describir el trabajo que
obtienes de una máquina comparado con eltrabaio que realizas
en esa máquina. Una máquina eficiente entrega mucho más
trabajo que el que realizas en ella. De otra manera, si empleas
mucho trabajo en una máquina y obtienes poco trabajo de ella,
entonces dirías que esa máquina no es muy eficiente, o que es
"ineficiente".
Para calcular la eficiencia de una máquina, divide el trabajo de
salida entre el trabajo de entrada, tal como se muestra en la
siguiente ecuación:
(Fuerza de carga x Distancia
Trabajo de salida de carga)
Eficiencia =
Trabajo de entrada (Fuerza de esfuerzo x Distancia
de esfuerzo)
Los científicos frecuentemente describen la eficiencia
utilizando porcentajes; por ejemplo, una máquina se dice que es
"30 por ciento eficiente". Esto quiere decir que el trabaio de
salida es el 30 por ciento del trabajo de entrada. Para calcular la
eficiencia como un porcentaje, utiliza esta ecuación:
Eficiencia (%) =
Trabajo de salida
Trabajo de entrada
x10OYo
¿Gómo comparas la eficiencia de varias máquinas? La tabla
inferior muestra la eficiencia de diferentes máquinas, motores y
otros objetos. ¿Cuátl es la máx¡ma eficiencia que puede tener una
máquina? ¿Qué quiere decir eso? P¡ensa en estas preguntas
mientras trabajas en esta lección.
Eficiencia de Algunos Aparatos Comunes
Objeto
Foco incandescente
Eficiencia
( energía de salida útil /energía de entrada )
(%l
Motor automotriz (gasolina) 25
Planta de energía nuclear
Pequeño motor eléctrico 63
5
30
MATERIALES PARA LA
LECC|óN 15
Para ti
Tu copia de la Hoja
delAlumno 11.2:
¿Cuétl Es elTrabajo
Realizado Utilizando
un Plano lnclinado?
Tu copia de la Hoja
delAlumno 12.1:
¿Cómo se Utiliza un
Sistema de Poleas
para Realizar un
Trabajo?
1 copia de la Hoja del
Alumno 15.1:La
Eficiencia de las
Máquinas
STC/I,ÍSTM ElqnnclL Maqurnas v MovIMIENTo L41'

I
recoOH 15 LÁ. EFrcrENCrÁ. oe ms MÃpurtus
Para Empezar
7..
2.
Comenta con la clase por qué alguien
desearía conocer la efitiencia de una
máquina.
Lee "El Significado de Eficiencia'l en la
páryinal4l.
EtERC|Clo 15.1
Calculando la Eficienc¡a
PROCEDIMIENTO
t-. Utilizarás para esta lección los datos que
obtuviste en las Lecciones 11 y 12.Ufiliza
los datos de la fuerza y la distancia de carga
que registraste en la Hoja del Alumno 11.2
para calcular el trabajo de salida al mover el
trineo sobre el plano inclinado. Anota estas
mediciones en la columna de "Trabajo de
Salida" de la Täbla 1 de la Hoja del Alumno
15.1.
2. En la Täbla 1 de la Hoja del Alumno 15.1,
registra el trabajo de entrada de cuatro
diferentes ángulos del plano inclinado. Para
hacer este paso, utiliza la columna "Trabajo"
de la Tabla I de la Hoja del Alumno 11.2.
3. Utiliza la información del trabajo de
entrada y de salida que anotaste en la Tabla
1 y calcula la eficiencia del plano inclinado
con cada ángulo. Expresa tu respuesta en
forma de porcentaje.
4. Contesta esta pregunta en tu cuaderno de
ciencias:
¿Cuól es tu conclusión øcerca de la eficiencia
delplnno inclinødo que utilizøste enlø
Lección 11?
L42 STC/lv{SrM BNnncf¡, Magurras v Movrlrrwro
7,.
2.
Ahora utiliza los datos obtenidos en la Hoja
del Alumno l2.I para calcular la eficiencia
de los sistemas de poleas. Registra tus
cálculos en la Täbla 2 dela Hoja del Alumno
1s.1.
Contesta esta pregunta en tu cuaderno de
ciencias:
En bøse a tus datos de løs poleas, ¿cuâl montaje
de poleas es el mâs eficiente?
REFTE(¡óN SOBRE tO QUE HICISTE
Contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno
de ciencias. Prepárate a comentar tus respuestas
con la clase.
A. Examinølø eficiencia delos plønos
inclinados y de l.as poleøs. ¿Observøs algún
pøtr ó n? ¿Puedes explicarlo?
B. En la Lección 13 no cølculøste lø eficiencia
de løs pøløncøs. ¿Cómo crees que será su
eficienciø? Explicø tu razonamiento.
C. ¿Qué preferirlas, unø móquinø con unø
enorme ventøja mecânicø o une con unø
eficienciø elevada? ¿Por qué?

Aprovechando la
Fuerua de la Naturaleza
James Watt y lu
Máquina de Vapor
Desde mediados hasta finales del siglo XVIII,los
trabajadores de Europa Occidental y de América
empezaron aatilizar aparatos eléctricos en lugar
de las herramientas manuales y las máquinas
simples. Este cambio en el uso de la energía,
conocido como la Revolución Industrial, tuvo un
impacto importante en la vida de las personas.
Fue tan importante como cualquier movimiento
político tal como la Revolución Americana o la
Francesa.
Los científicos e inventores jugaron un papel
importante en la Revolución Industrial. Sus
inventos produjeron grandes cambios en la
sociedad, los cuales posteriormente cambiaron el
punto de vista de los científicos. Los científicos ya
no fueron solamente filósofos y observadores
naturales; después de la Revolución Industrial,los
científicos llegaron a ser figuras priblicas cuyos
trabajos influyeron en la sociedad.
lames Watt representa el eslabón entre la
ciencia experimental y su aplicación tecnológica.
La máquina de vapor mejorada de Watt tuvo una
influencia importante en el transporte,las
comunicaciones y la industria; por lo que, fue uno
de los inventos de más grande alcance de la
Revolución Industrial.
Watt nació en Escocia en 1736. Su educación fue
tanto culta como práctica. Estudió Griego, Latiny
matemáticas y trabajó fabricando modelos en el
taller de carpintería de su padre. Después de un
aprendizaje en la fabricación de instrumentos
matemáticos tales como cuadrantes, brrljulas y
básculas, Watt abrió su propia tienda en Glasgow.
Muy poco después, tuvo la oportunidad de
examinar y probar la máquina de vapor de
James Watt (1736-1819)
LECCIóN 15 Ll EFrcrol.lcre oe ms M,Águrues
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':t ,
Newcomen adquirida por la Universidad de
Glasgow
La máquina de Newcomen, creada por Thomas
Newcomen en 1712, utilizaba el vapor-su
expansión y compresión- para mover un pistón
para adelantey paru detrás. El pistón estaba
conectado a una máquina que bombeaba agua de
las minas de carbón. La máquina de Newcomen
era al mismo tiempo primitiva e ineficiente;
requería una gran cantidad de combustible
(carbón) para generar el vapor que causaba el
movimiento del pistón.
Watt para fabricar una máquina más eficiente
empezó a experimentar con el tamaño de la
caldera y sus conexiones. Eventualmente retiró la
cátmara de condensación a mayor distancia de la
câmara de calentamiento de tal manera que las
ciámaras se conservaran siempre calientes.
Periódicamente, Watt tuvo que interrumpir su
invención para regresar a la topogra(raparaganar
suficiente dinero para mantener a su familia. Sin
embargo, aseguró la patente de sus avances y se
asoció con un rico comerciante Inglés, Matthew
Boulton, para obtener fondos para sus proyectos.
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STC/lv{SrM ENnncí¡, MegurNas y Movrlr¡nNro 143
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reccrOn 15 L¡. Errcrencrn oe res M.lqurxns
La mëtquina de vapor de Watt fue un gran avance sobre la máqu¡na de Newcomen que obseruas aqul.
En I774, después de cambiar la planta industrial
de Boulton a Birmingham,Watt anunció la
exitosa prueba de su máquina de vapor. Dijo, "La
máquina de fuego que inventé, está ya en
funcionamiento y trabaja mucho mejor que
cualquiera otra que se haya fabricado".
Watt continuó perfeccionándola, utilizando
técnicas mejoradas en las herramientas y en la
fabricación de metales, de tal manera que su
caldera podiarealizar mediciones precisas y
soportar la presión elevada. Thmbién, en la
máquina de Watt, el movimiento de ida yvuelta
del pistón se transformó en un movimiento
circular. Robert Fulton adoptó su máquina para
úilizarlaen su barco de vapor y Richard
Trevithick y George Stephenson la utilizaron en
sus locomotoras de vapor. La máquina de vapor
L44 STC/lvfSrM ENnncí4 MagurNas y MovrurrNro
fue utilizada para hacer funcionar las máquinas de
las fábricas, especialmente en la industria textil.
Durante los rlltimos años de su vida, Watt
continuó dedicándose a sus intereses científicos.
Creó la Sociedad Lunar de Birmingham. La
Sociedad se reunía mensualmente-en la noche
de luna llena-de tal manera que sus miembros
pudieran viajar asus hogares con mayor
seguridad con la luz de la luna por los caminos
generalmente oscuros. Junto con sus colegas de la
Sociedad Lunar, Joseph Priestle¡ Erasmus Darwin
y Iosiah Wedgwood, Watt discutió los fenómenos
científicos y el estudio de la naturalezaparael
provecho de todos. Su grupo creía firmemente en
el progreso a través de los descubrimientos y la
aplicación de los principios científicos.
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LEcclóN 15 L¡, E¡rcleNcl,r oe ms M,leuruns
La máquina de vapor aún se utiliza en nuesfros dÍas. Un fren se abre paso a través de un pueño de montaña en Colorado.
Cuando James Watt murió en 1819, por haber
hecho importantes contribuciones a la ciencia y al
mundo fue reconocido en su epitafio en un
monumento a su memoria en laAbadía de
Westminster:
James Watt...
...Amplió los recursos de su país,
incrementó lafterza del hombre, y
alcanzó un ilustre lugar.
Entre los más ilustres apasionados de
la ciencia y los verdaderos benefactores
de la humanidad...n
PREGUNTAS
1. ¿Por qué era ineficiente la máquina de
Newcomen?
2. ¿Cómo mejoró Watt la máquina de
Newcomen?
3. Nombra dos personas que utilizaron la
máquina de vapor mejorada de Watt y
menciona cómo la utilizaron.
STC/lvISrM ENnncfu, Magurras v MovllrreNTo L45
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I
recoOn 15 Ln Eprcrer.¡cr¡ oe res MÁqurNns
fnergy Star@: Una ldea Brillante
Como parte de un programa llamado ENERGY
STAR@,laAgencia de Protección del Medio
Ambiente de U.S, el Departamento de Energía,los
minoristas, proveedores de servicios, fabricantes y
los gobiernos estatales y locales están a¡rdando a
los Americanos a ahorrar energía, reducir los
costos, proteger el medio ambiente, y disfrutar al
mismo tiempo los beneficios de la tecnología.
Estos grupos enseñan a la gente a utilizar la
energía con eficiencia. Las compañías fabrican
productos ahorradores de energía. Los productos
que llenan los requerimientos de ENERGY
STAR@ reciben una etiqueta especial.
Los productos aprobados por
ENERGY STAR@ son grandes y
pequeños-incluyen
refrigeradores sumamente
ahorradores de energía, focos y
casi cualquier cosa entre esos
tamaños. El gobierno ha
Los equþos y aparatos que reúnen los
lineamientos del Depañamento de
Energla de U.S para el ahorro de energla
llevan la etiqueta ENERGYSIAff
t46 STC {STM Ernncí¡, Megurues v MovrmrrNro
otorgado la etiqueta ENERGY STAII@ para
calificar computadoras, lavavajillas, equipos de
aire acondicionado, estufas y puertas eléctricas.
Consideremos los focos para empezar. ¿Sabías
que solamente el 10 por ciento de la energía
eléctrica utilizada por un foco incandescente se
convierte en luz? El otro 90 por ciento se
desperdicia en calor. Los focos de halógeno que
funcionan a temperaturas superiores a los 540
grados Celsius, desperdician arin más energía. Un
foco fluorescente compacto (CFt) que lleva la
etiqueta ENERGY STAR@ utiliza el 75 por
ciento menos de energía que un foco
incandescente, y su brillantez es la
misma. Los CFLs son más caros
que los focos ordinarios, pero su
duración es 10 veces mayor.
Para artículos más grandes,
las posibilidades de ahorro son
$. Los
focos fluorescente
ahorradores de energla
utilizan menos energla
para producir luz. La
energfa utilizada por un
foco incandescente
puede encender cuatro
focos fluorescentes.

impresionantes. Los refrigeradores con la
etiqueta Exencv Stnn@ utilizan 20 por ciento
menos energía eléctrica que otros modelos
equivalentes.Larazón es el mejor aislamiento
y controles de temperatura de mayor
precisión. Las lavadoras aprobadas por
ENnncy Sr¡no utilizan solo la mitad de agua
que las máquinas normales-un ahorro de
7,000 galones de agua al año en el promedio
del consumo del hogar. Y cuando se consume
menos agua, es menor la cantidad de agua
que hay que calentar-una segunda fuente de
ahorro de energía.
No olvidemos la televisión. ¿Sabías que
utiliza energía aún cuando está apagada? La
memoria de los canales y los circuitos de
control remoto pueden utilizar hasta 12 watts
de energía, incluso cuando la pantalla está a
oscuras. A diferencia, un aparato de TV
aprobado por ENencv SIAR@, utiliza
solamente 3 watts de energía cuando está
apagado. ¡Esto es una diferencia del 75 por
ciento! Multiplica estos ahorros por los miles
de millones de TVs en los hogares de
América. Ahora puedes ver por qué ENnncv
Sreno hace una gran diferencia.
La familia promedio Americana podría
reducir su factura eléctrica una tercera parte
si comprara productos aprobados por
ENBncv Sreno para reemplazar los normales.
Los edificios prlblicos, las escuelas y otras
construcciones podrían también obtener
ahorros.
Cuando vayas a casa hoy por la noche,
podrás buscar las etiquetas de ENBncv Sreno
en los equipos de tu hogar. O buscar las
etiquetas en la tienda de aparatos de tu
localidad. ¿Cuántos aparatos puedes
encontrar con la etiqueta de ENBncv Sr,cn@?¡
LEcCIóN 15 L¡ Eprcre¡qcre oe us M,Águrnns
hL
ì$,
hh
,'l\
El ahono de energía no es solamente fabricando equipos
eficientes. El aislar las casas hace más fácil el calentarlas en
invierno y enfriarlas en el verano, lo cual aumenta el ahorro de
energla.
STC^4STM ExnncÍa, MaguINas v MovI¡¡InNro
I

LEcc,óN16
Evaluación de las Máquinas:
[Jn Reto de Diseño Tecnológico
El trabajo de equipo compensa el reto de diseño tecnológico.
L4A STC/ì{STM ENnncl¡, Megurxas v MovrulrNto
rnrRoouccrón.
En algunas de las rlltimas lecciones, has estudiado
diferentes máquinas. En esta lección, utilizarás lo
que has aprendido acerca de las fuerzas, el trabajo y
las máquinas. Tämbién trabajarás sobre un
problema identificado anteriormente en el módulo.
En la Lección 8, descubriste que el motor por si
mismo, no puede levantar el trineo de K'NEX@
cargado con 14 rondanas. En esta lección, tendrás
como reto para levantar el trineo, utilizar una
combinación del motor y una máquina. Para llegar
a esto, debes diseñar un aparato máquina-motor y
enseguida fabricarlo. Posteriormente harás una
evaluación de cómo trabaja tu diseño. Al final de la
lección, compartirás con tus compañeros de clase el
aparato que diseñaste y construiste, junto con la
evaluación que hiciste de é1.
oBJErvos DE EsrA leccrór
Desarrollar una soluclón para un reto de
diseño tecnológlco.
Llevar a la práctlca la soluclón propuesta.
lnterpretar los datos.
Evaluar tu soluclón al reto de dlseño
tecnológlco.
Comunlcar a otros Ios resultados de tu
solución al reto de diseño.

Para Empezar
1. Si no lo has hecho,lee en la página 150
"Ciencia y Tecnología".
2. Contesta la siguiente pregunta en tu
cuaderno de ciencias. Posteriormente
comparte tus ejemplos con la clase.
$. ¿Cuáles son algunos ejemplos de las
necesidades humanas que pueden resolverse
a través de la tecnología?
{. Repasa lo que has aprendido en este módulo
acerca delafterua, el trabajo y las máquinas.
Asegrlrate de incluir la ventaja mecánica.
5. Comenta con tus compañeros de equipo y
posteriormente con la clase, por qué el
conocer las ventajas mecánicas puede
ayudarte a planear un diseño de máquinamotor.
$. Asegrirate de tener tus hojas del alumno de
las Lecciones 11,12, 13y 14 paraser
utilizadas.
MATERIALES PARA LA
LECC|óN 16
Para ti
Tu copia de la Hoja del
Alumno 11.1:Fuerzas
sobre un Carro en el
Plano lnclinado
Tu copia de la Hoja del
Alumno 12.1: ¿Cómo
Se Utiliza un Sistema
de Poleas para Realizar
un Trabajo?
Tu copia de la Hoja del
Alumno 14.'l:la
Ventaja Mecánica de
las Máquinas
1 copia del Ejercicio
Principal 16.1 : Formato
de Anotaciones para el
Reto de Diseño
Tecnológico
1 copia de la Hoja del
Alumno 16.1a:
Planeando Nuestra
Solución para el Reto
de Diseño Tecnológico
1 copia de la Hoja del
Alumno 16.1b:
Evaluando Nuestra
Solución para el Reto
de Diseño Tecnológico
Para tu grupo
1 trineo (de la Lección
13)
I montaje de tablero
perforado
1 interruptor de cuchilla
1 abrazadera de motor
1 motor eléctrico con
terminales y
"caimanes"
1
3
3
3
3
3
1
1
3
1
1
1
polea de motor con
clavo
clips grandes
baterías D de celdas
porta-baterías D de
celdas
cables aislados negros
con "caimanes"
cables aislados rojos
con "caimanes"
báscula de resorte de 0
a2.5N
báscula de resorte de 0
a10N
tornillos con tuerca de
mariposa
trozo de 20 cm de cinta
adhesiva
trozo de 2.0 m de
cuerda
metro de madera
Uno de los siguientes
objetos :
'1 palanca del tablero
con abrazadera de
tablero
1 polea fija (de la
Lección 12)
I plano inclinado y
gancho con doble
asa, con partes para
ruedas de trineo de
K'NEX@ para
ensamblar las
ruedas:
4 conectores grises
(c1)
2 barras rojas (R6)
4 ruedas pequeñas
(w1)
STC/lvfSrM ENnncfu, Maqtnnas v MovrurBnro L49

I ucclól 16 EVALUAcTóN nr r,as MÁgurres: Ur Rero ne DIseño T¡cNor,ócIco
l
CIENCIA Y TECNOLOGIA
Has llevado a cabo muchas investigaciones científicas durante
las últimas semanas. Aprendiste cómo controlar las variables
independientes y cómo medir las variables dependientes.
Analizaste tus datos para descubrir las relac¡ones entre las
variables. En esta lección, realizarás algo diferente. Diseñarás
una solución para un problema tecnológico.
¿Cuátl es la diferencia entre ciencia y tecnologia? La gente
frecuentemente habla de ellas como si fueran iguales, pero en
realidad son diferentes.
La ciencia busca descubrir los principios básicos que
gobiernan el mundo natural. Trata de entender y explicar las
relaciones entre los objetos. Los principios científicos
generalmente se expresan como teorías o leyes científicas. Los
científicos desarrollan y comprueban sus teorías llevando a cabo
experimentos. Por ejemplo en las lecciones anteriores, realizaste
experimentos con las máquinas. Aprendiste los principios
básicos que te enseñan cómo funcionan las máquinas.
Aprendiste la ciencia más allá de Ias máquinas.
Sin embargo, la tecnología trata de conocer las necesidades del
hombre. lmagina que quieres construir una máquina para una
tarea específica, tal como levantar una carga a una plataforma.
Fabricar una máquina es un reto de diseño tecnológico. Primero,
debes reunir los materiales necesarios. Posteriormente, debes
ensamblarlos para hacer una máquina que funcione. Eso requiere
un conocimiento tecnológico de las máquinas y de su
funcionamiento. Basándose en los principios científicos, los
diseños tecnológicos crean soluciones funcionales para la gente.
En esta lección, responderás a un reto de diseño tecnológico
que satisfaga una necesidad humana. Tu objetivo será construir
un modelo que funcione. Debes fabricar tu aparato para que
funcione bajo ciertas limitaciones de diseño. Trabaja junto con
tus compañeros y comparte tus ideas. El diseño tecnológico te
proporciona una oportunidad de combinar tu creatividad y tus
conocimientos científicos.
150 STC/I,ISrM ENnncfu, Maqulnas v Mov¡ltrnNro

EtERCtClo 16.1
Escogiendo la Máquina para
el Trabajo
PROCEDIMIENTO
1,, Junto con tu grupo, revisa la Hoja del
Alumno 16.la. Planeando Nuestra Solución
para el Reto de Diseño Tecnológico. El
objetivo y las especificaciones para este reto
se describen en el Resumen del Proyecto en
la hoja del alumno. Junto con tus
compañeros ingenieros llenarás esta hoja
mientras completas tu diseño. El trineo de
K'NEX@ con 14 rondanas es el piano para
tus soluciones del modelo.
2. Lee el Resumen del Proyecto en la Hoja del
Alumno 16.la. En tu cuaderno de ciencias,
contesta las preguntas a continuación.
Luego discute tus respuesta con la clase.
A. ¿Cuál es lø necesidad humanø descritø en
el resumen?
B. ¿Qué indicørâ que tu solución del diseño
tiene éxito?
C. ¿Cuáles son løs limitaciones con løs que
debes de trøbøjør cuando diseñes tu solución?
3. Estudia la cronología recomendada en la
Tâbla 1: Programa de Producción en la hoja
del alumno. Comenta este programa con
los miembros de tu equipo. Observa cuánto
tiempo se sugiere paracadaetapa del
proceso. Mientras avanzas a través de cada
paso del reto de diseño, asegtirate de
registrar el tiempo real que empleaste en
cada etapa.
4, El maestro te proporcionará una copia del
Ejercicio Principal 16.1: Formato de
Anotaciones para el Reto de Diseño
Tecnológico. Revísalo con la clase.
uccló¡ 16 Ev¡lu,rcróu oo r,es M-Águlnes: U¡,¡ Rern ¡e Dls¡ño Tocwor,óc¡co I
5. Has trabajado con tres máquinas simples-el
plano inclinado,la polea y la palanca--en las
lecciones anteriores. Ahora decide junto con
tus compañeros de equipo cuál de estas
máquinas utilizarás para construir tu aparato
máquina-motor.
$. Trabaja con tu equipo para planear la
solución a tu reto de diseño. Asegúrate de
completar el Resumen de Diseño en la Hoja
del Alumno 16.la: Planeando Nuestra
Solución al Reto de Diseño Tecnológico.
/. Ejecuta tu plan armando la máquina que
escogiste y conectándola al motor y a las
baterías.
$. Prueba lo que preparaste. Registra el
resultado de la prueba en tu cuaderno de
ciencias. Ten en mente el criterio establecido
por el reto.
9. Si el motor no levantó lacarga, analiza tu
diseño, modificalo y trata de nuevo. Los
diseños tecnológicos con frecuencia son
probados y modificados para producir el
mejor modelo funcional.
10. Evahla tu solución y completa la Hoja del
Alumno 16.lb: Evaluando Nuestra Solución
al Reto de Diseño Tecnológico. Contesta
estas preguntas en la hoja del alumno: ¿Qué
tan exitosos fueron nuestro plan y nuestras
ideas de diseño? ¿Qué tan bien seguimos
nuestro plan? ¿Qué cambios realizamos a
nuestro diseño original? ¿Qué tan cerca
estuvimos de cumplir con la cronología tal
como se propuso en el Programa de
Producción? ¿De cuántas maneras es
diferente nuestro diseño final de máquinamotor
de acuerdo a las especificaciones
indicadas? ¿Qué tan eútoso es nuestro
diseño final? ¿Si fuéramos a rediseñar
nuestro apaÍato, qué cambios realizaríamos?
STC/À,ISrM Ennncfu, MequINas v Movtu¡nn,o
I

I leccÉ¡ 16 Ev¡ru¡cró¡¡ ne r,es Mf.qurus: U¡r RrlD DD l)rsEño TÐcNoI,ócrco
I
TECNOLOCIN-¡¡O SON SOLAMENTE LAS
COMPUTADORAS
Muchas personas creen que la palabra o'tecnología" se ref¡ere
solamente a las computadoras de alta velocidad, la fotografía
digitalizada, los satélites de comunicaciones bidireccionales e
lnternet. ¡Pero la tecnología no son solamente las computadoras!
La polea, la rueda e incluso el lápiz son el resultado de
innovaciones tecnológicas. Estos aparatos tienen una cosa
importante en común: todos ellos hacen la vida más fácil.
Aunque la ciencia y la ingeniería están relacionadas, cada una
tiene un objetivo diferente. El objetivo de la ciencia es adquirir un
conocimiento sistemático del mundo. El objetivo de la ingeniería
es aplicar los conocimientos de la ciencia y las matemáticas para
diseñar productos que satisfagan una necesidad. Los productos
pueden ser objetos, tales como puentes o automóviles, o
procesos, tales como una mejor manera de reciclar el papel.
Los ingenieros generalmente empiezan su trabajo con un
conjunto de requerimientos de diseño. Estos requerimientos
están basados en sus expectativas del producto terminado. Por
ejemplo, los requerimientos de diseño de un automóvil pudieran
ser: que alcance una velocidad de 130 kilómetros por hora (80
millas) y que cueste menos de $ 20,000.
A menudo un ingeniero creará un prototipo, o modelo, para
comprobar si un producto final tiene probabilidades de llenar los
requerimientos de diseño. Por ejemplo, los ingenieros
aeronáuticos fabrican modelos de aviones y prueban el flujo del
aire alrededor de ellos en los túneles de viento. Los arquitectos
navales realizan pruebas semejantes con los modelos de barcos
en tanques de agua. Para tales pruebas, los ingenieros crean
requerimientos apropiados para el pequeño tamaño del modelo.
Si el modelo no cumple estos requerimientos, los ingenieros
buscan formas de mejorarlo y modificarlo. Si un diseño en
particular continúa fallando, ¡de regreso al tablero de dibuio! Este
proceso de evaluar un diseño a través de un proceso repetitivo
de prueba y perfeccionamiento es la esencia de una práctica
conocida como diseño tecnológico.
El proceso de diseño, en otras palabras, no siempre avanza de
una manera previsible. En algún momento, un equipo de
ingeniería puede tener que regresar a un paso previo para realizar
algunas mejoras. El diseño es perfeccionado una y otravez,
hasta que los ingenieros creen que tienen el mejor producto
posible. En algunos casos, ¡el producto terminado puede ser
totalmente diferente al planeado originalmente!
t52 STC/lvISrM Eunncfu, MagurNas v Movrmrn¡¡ro

El círculo del diseño tecnológico
LEcclóN 16 Ev¡ru¡cró¡¡ oe r,es MÁqutn,Ls: Ut¡ Rerl oe Dts¡ño Tecrqor,óclco
¿Cuándo utilizas los procesos de diseño tecnológico? Casien
cada ocasión en que t¡enes que resolver un problema. Planear,
fabricar, probar, perfecc¡onar y volver a probar son los pasos
principales en el ciclo que puede ayudarte a resolver casi
cualqu¡er problema, desde el más sencillo hasta el más compleio.
REFLÐflÓN SOBRE tO QUE HICISTE
7,. Como un equipo, comparte tu solución al
reto de diseño tecnológico con el resto de la
clase.
2. Basándote en lo que realizaste en esta
lección, comenta con la clase la diferencia
entre el diseño tecnológico y el diseño
científico.
STC/MSru ENnncfu, MaqutNas v MovrurtNto 153
I

I f-eccfóff 16 Ev¡weclóN oe r,es M,{BurNes: Ur,ì RrrÐ oe Dlsoño Tecror,ócrco
I
UNIENDO UN PAIS
A UN CONTI NENTE
Son solamente 50 kilómetros entre Folkestone,
Inglaterra hasta Calais, Francia, pero viajar entre
estos dos puntos es más dificil de lo que te
imaginas. Esto es porque estas dos ciudades están
separadas por el Canal Inglés.
El país-isla de Inglaterra ha estado separada de
Francia y de la Europa Continental desde la
última Era de Hielo, hace cerca de 10,000 años. El
canal que los divide no es muy profundo, pero es
un mar picado. La travesía de los barcos puede ser
muy agitada.
Hasta recientemente, la rlnica manera de viajar
de Inglaterra a Francia era por barco o avión. Sin
embargo actualmente, puedes cruzat el canal por
tren.
El tren viajaatravés de un túnel que fue
excavado bajo las aguas del canal Inglés. Se le
llama el Chunnel (contracción de "Canal Trlnel").
El Chunnel es una de las obras de ingeniería más
grandes de los tiempos modernos.
Un Sueño de 300 Años de Antigüedad
Hecho Realidad
La gente había pensado construir un túnel bajo el
canal Inglés por cerca de 300 años. A principios
del siglo XIX, el Emperador Napoleón Bonaparte
ya tenía dibujados planos de cómo podría
realizarse.
¿Por qué no se hizo realidad? La respuesta se
encuentra en la tecnologla. Aunque era el líder de
Francia, Napoleón no tenía el equipo o los
recursos para llevar a cabo tan gigantesca obra de
ingeniería. Primero hubiera sido necesario cavar a
través de toneladas de rocas. En seguida tendrían
que haber sacado las rocas del trinel. Los
ingenieros también dijeron que deberían de
construirse chimeneas colocadas a través del agua
de tal manera que
L54 STC/lvÍSrM ENnncÍa, Maqurnas v MovrnrnNro
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Shakespeare Cliff
Service Tunnel
IECCIóN 16 Ev¡r,u¡cróN ne r,es M.Águrres: U¡ Rsro DE Dtsoño TncNolócrco I
Cønøl
Túnel
Inglés
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Runn¡ng Tunnels
; Termlnal de Goquelles \
i Coquelles Terminal
1
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[€eoulogne-sur-Mer
I
pø.s
225km/14omt
Le¡'os a la izquierda:
Un hombre sale de la
excavación del filnel antes de
que se construyera el Chunnel.
Aunque los primeros ìntentos
de construir el filnel no tuvieron
éxito, las ilusiones de tener un
túnel bajo el Canal lnglés
permanecieron vivas.
lzquierda: Las aguas con poca
profundidad del Canal Inglés
separan Francia e lnglatena.
STC^,{STM Exnncfu, MagurNas v MovrrtrnNro 155
I

I ucclón 16 EvALUÁcróN ne r-es M.4.qurnes: UN Rero DÊ l)rscño TECNoLócrco
I
los trabajadores pudieran tener aire. Por todo esto,
hubiera sido un proyecto en verdad desafiante.
Por los años 1870s, los equipos de perforación se
habían perfeccionado. Los gobiernos de Francia e
Inglaterra decidieron darle otra oportunidad al
trlnel. Los Franceses empezaron a cavar de un lado
y los Ingleses del otro. El plan era encontrarse a
medio camino. Cuando cada país había cavado
cerca de una milla abandonaron las palas. ¿Por
qué? Los líderes de ambos países repentinamente
Arriba: Se neceslfaron enormes máquinas como la que
obseryas aquÍ para peñorar a través de la roca y la tiena
y fabricar el Chunnel.
Derecha: Actualmente, /os frenes de alta velocidad tales
como el que observas aquÍ transportan personas y
mercanclas de ida y vuelta a través del Chunnel.
156 STC/I4STM E¡¡nncfu, MagurNas v MovrlrrnNto
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empezaron a preocuparse por la seguridad
nacional. El proyecto se suspendió.
Haciéndolo Realidad
Casi un siglo después, en los años 1950s, Frank
Davidson, un fiscal Inglés y su esposa viajaban de
Inglaterra a Francia en un trasbordador. El mar
estaba picado y la Señora Davidson se mareó.
Ambos desearon que hubiera una mejor manera
de viajar entre los dos países.
El Señor Davidson habla leído acerca de los
esfuerzos anteriores para construir un túnel entre
las aguas del canal. Convenció a la gente de
LEcclóN 16 Ev¡¡,u¡crór.¡ oe r-es M.Ã.gurNes: UN Roro ¡e DIseño Tec¡.¡or,óctco
Inglaterra y de Francia de que ya era tiempo de
intentarlo de nuevo.
Se necesitó la cooperación de los gobiernos de
Francia e Inglaterra, 10 contratistas y el apoyo de
220 bancos para hacerlo realidad. Los trabajadores
empezaron a cavar en ambos lados del canal
simultáneamente, tal como se hizo en los años
1870s. Sin embargo, en esta ocasión, el esfuerzo
fue mucho mayor. Se realizaron cerca de 250,000
dibujos de ingeniería. Se utilizaron máquinas
monstruosas para cavar a 50 metros bajo las olas
del canal. Los operadores tuvieron que perforar
las rocas y los sedimentos que estaban bajo la
tremenda presión del agua.
El Chunnel , que se inauguró en l99(,tiene 50
kilómetros de longitud. La circulación es de doble
sentido. Sus extremos se encuentran en
Folkestone y Calais, y el viaje en un sentido toma
cerca de 30 minutos. Los conductores pueden
permanecer en sus carros dentro del tren del
Chunnel mientras lo cruzan. Los transportistas
igualmente permanecen en sus camiones. Los
trenes de carga utilizan el Chunnel para
transportar mercancías de ida yvuelta entre
Inglaterra y el resto de Europa.
El Chunnel es una historia real exitosa que
muestra cómo la tecnología puede utilizarse para
satisfacer las necesidades del hombre. Durante
siglos la gente había soñado en construir un ttlnel
bajo el Canal Inglés. La tecnología lo hizo posible.r
PREGUNTAS
1. ¿Qué necesidades del hombre quedaron
resueltas con el Chunnel?
2. ¿Qué ciudades se encuentran en los extremos
del Chunnel?
3. ¿Por qué fue necesario esperar hasta la
segunda mitad del siglo XX para construir un
trlnel bajo el Canal Inglés?
4. Explica este enunciado: Fue necesaria la
cooperación de mucha gente para la
construcción del Chunnel.
STC^{SrM ENnncfu, Maqulras v Movruro¡ro L57

LECCI(~N "16 EVALUACI6N DE LAS M~QUINAS: UN RETO DE DISESO TECNOL6GICO
RI:PORTI: At FARAON
A:
DE:
FECHA:
ASUNTO:
Memorando
Faruk, Ingeniero Civil Jefe, Giza
Khufu, Fara6n de Egipto
2600 A.C.
Nombramiento Nueva Obra
Por medio de la presente te ordeno construir para mi, la tumba mils
impresionante--una tumba que sea realmente digna de un rey. Deseo una
tumba que asombre alas futuras generaciones--una tumba que perdure
por miles de afios. E1 sitio de la tumba deberil estar en el desierto de Giza.
Deseo que mi tumba sea la construcci6n mils alta de todo Egiptoal menos
de 146 metros de altura. Deberil ser suficientemente grande para dar
cabida a mis restos y todos mis tesoros. Tambi~n deberil tener cilmaras para
mi reina, Henutsen, y todos nuestros muebles y otras posesiones. Deberis
incluir pasadizos secretos de tal manera que los ladrones de tumbas no
puedan robar nuestros tesoros.
Por favor cont~stame tan pronto como sea posible con tus planos para la
tumba, iCuinto costari? iCuilntos trabajadores se necesitarin? iEn cufinto
tiempo se llevaril a cabo el proyecto? /
:1.58 STC/MS TM
’,,~ 60 g$~
ENERG~ ~QU1NAS g MO~MIEN~ ’/

2ffil;
Página 2, Memo Del Ingeniero Civil Jefe
Construir una pirámide requiere una
cuidadosa planificación.
Empezaremos consultando a los sumos sacerdotes, que nos indicarán la
posición de su pirámide. En seguida escogeremos el sitio de construcción,
utilizando el sol y las estrellas para alinear los lados de la pirámide de una
manera precisa con el norte, sur, este y oeste. Nivelaremos el sitio y
verificaremos que su pirámide tenga unos cimientos firmes. Cada lado
deberá medir 230 metros. Estimamos que el sitio cubrirá un área de 50,000
metros cuadrados.
La pirámide será construida de piedra calizay granito, que se encuentran
en abundancia en los alrededores del desierto de Giza. La superficie
exterior de la pirámide estará cubierta de una piedra más fina, que
extraeremos de una cantera que se encuentra a 700 kilómetros de Giza en
la otra orilla del Río Nilo.
Mis hombres utilizarán herramientas de cobre ybronce para cortar la
piedra. Son trabajadores rudos, pero tome en cuenta, Su Excelencia, que
este es un trabajo gigantesco. Necesitaremos 2.5 millones de metros
crlbicos de roca paralaestructura básica. Los trabajadores cortarán la roca
en bloques de 2 toneladas. Para llevar a cabo esta tarea, necesitaremos miles
de trabajadores.
Después de que hayan sido cortados los bloques, deberán trasladarse al
sitio de la construcción. Ya que algunas de las piedras vendrán del otro lado
del Río Nilo, necesitaremos una flotilla de barcazas que transporten la roca
a través del río hasta Giza. Para el transporte terrestre colocaremos los
trozos de roca sobre troncos o plataformas para desplazarlos hasta el sitio
de la construcción. Pero antes de empezar a mover la roca sobre la tierra,
necesitaremos construir caminos para transportarlas. De otra manera las
pesadas plataformas se hundirán en la arena. Como puede ver Su
Excelencia, ¡este es el proyecto más complejo!
(continrla)
STC/[4SÎM ENBncfu, MagutNes r MovrurnNro 159

I uccÉH es Ev,tu¡crón oe les M.Águrnes: U¡¡ Rsro DE Drscño TÊcNol,ócrco
I
160 STC ,{SrM ENrncÍ¡, Maqurnas v Movrn¡Iexro
*ff i'*rui**jf'H#j'iåi,f**î#,u*"3-*fl
Los egipcios probablemente utilizaron
rampas para transpoñar los bloques de
granito a una altura cada vez
mayor.

I
=
LEcclóN 16 Evrrr,u¡cróN ol r-.e.s M,Áç¿urnas: UN R¡rc o¡ l)rseño TrcNoLóclco
A más de 4,600 años
de su construcc¡ón, la
pirámide de Khufu,
, construida con
:', máquinas simptes y
\. m¡llones de horas
' de mano de obra,
permanece como
' un monumento a este faraón.
¡Hasta el siglo XlX, la pirámide de
Khufu era el edificio más alto del mundo!
Actualmente los trabajadores construyen rascac¡elos de más de cien plsos de altura. ¿Qué máqu¡nas utilizan?
STC/ì,ISrM Exnncí¡, Maguruas v Movrnrnrqro 161