Robótica Educativa usando LEGO Mindstorms Education XT Base Set Dr. Omar Meza Departamento de Ingeniería Mecánica Universidad Interamericana de Puerto.

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1 Robótica Educativa usando LEGO Mindstorms Education XT Base Set Dr. Omar Meza Departamento de Ingeniería Mecánica Universidad Interamericana de Puerto Rico

2 + Estándares Ciencias 8 vo Grado 8.4 Manifestaciones de Energía Energía E.8.3.3 Reconoce que en los sistemas la materia y la energía se conservan. E.8.3.3 Reconoce que en los sistemas la materia y la energía se conservan. E.8.4.1 Identifica las diferentes formas de energía y cómo se transforma en energía útil. E.8.4.1 Identifica las diferentes formas de energía y cómo se transforma en energía útil. E.8.4.2 Distingue y compara entre energía potencial y energía cinética. E.8.4.2 Distingue y compara entre energía potencial y energía cinética. E.8.4.4 Explica e identifica las formas de energía, como: la química, la lumínica, la eléctrica, la mecánica, la sonora y la de calor. E.8.4.4 Explica e identifica las formas de energía, como: la química, la lumínica, la eléctrica, la mecánica, la sonora y la de calor.

3 Energía Transformación de Energía Potencial a Energía Cinética

4 + Energía Cinética y Energía Potencial Los objetos tienen dos tipos básicos de energía: una es la energía de posición y condición, también llamada almacenada o energía potencial (PE), y la otra, es la energía de movimiento, que es conocida como energía cinética (KE). Los objetos tienen dos tipos básicos de energía: una es la energía de posición y condición, también llamada almacenada o energía potencial (PE), y la otra, es la energía de movimiento, que es conocida como energía cinética (KE).

5 + Energía Cinética y Energía Potencial

6 + Energía Potencial (PE) Energía Cinética (KE)

7 + Energía Cinética y Energía Potencial La energía no se crea ni se destruye, como dice la ley de conservación de la energía, sino que se transfiere de una forma a otra. Por ejemplo, si usted está de pie sobre una plataforma alta, has ganado energía potencial por el trabajo realizado en subir la escalera contra la fuerza de gravedad de la plataforma. De pie en la plataforma, se tiene la máxima energía potencial debido a su posición, y tiene cero energía cinética, ya que no se mueve. La energía no se crea ni se destruye, como dice la ley de conservación de la energía, sino que se transfiere de una forma a otra. Por ejemplo, si usted está de pie sobre una plataforma alta, has ganado energía potencial por el trabajo realizado en subir la escalera contra la fuerza de gravedad de la plataforma. De pie en la plataforma, se tiene la máxima energía potencial debido a su posición, y tiene cero energía cinética, ya que no se mueve.

8 + Energía Mecánica= Energía Potencial + Energía Cinética ME = PE + KE ME = PE + KE PE = Max KE = 0 PE = Max KE = 0 PE = KE PE = 0 KE = Max PE = 0 KE = Max

9 + Energía Cinética y Energía Potencial Al saltar desde la plataforma, se producen cambios de energía potencial a energía cinética. A medida que se acerca a la tierra, su energía potencial disminuye y su energía cinética aumenta. Al tocar la tierra la energía potencial es cero y máxima la energía cinética. Al saltar desde la plataforma, se producen cambios de energía potencial a energía cinética. A medida que se acerca a la tierra, su energía potencial disminuye y su energía cinética aumenta. Al tocar la tierra la energía potencial es cero y máxima la energía cinética.

10 + Test Observe la figura y determine: ¿Cuál posición A, B o C representa la máxima energía potencial y Cual representa la máxima energía cinética?

11 + Actividad 1 ‘‘Construcción de una rana de papel - Origami” Rana de papel

12 + Objetivo: Demostrar la relación entre la energía cinética y potencial. Materiales: – 8-by-8-inch (20-by-20-cm) hoja de papel – regla – lápiz

13 + Procedimiento:

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23 + Actividad 2 ‘‘Construcción de un Rubber Band Car” Simple Rubber Band Car

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25 + 1

26 + 2

27 + 2

28 + 3

29 + 3

30 + 3

31 + 4

32 + 5

33 + 5

34 + 5

35 + 6

36 + 6

37 + Actividad 3 “Probar como trabaja el Rubber Band Car”

38 + 1.Colocar la liguilla en el carro 2.Estirar la liguilla al otro extremo y enrollar el numero de vueltas que crea conveniente (no suelte la liguilla) 3.Coloque el carro en el punto de partida 4.Suelte la liguilla enrollada 5.Repita el proceso hasta estar seguro de que su carro no tiene problemas. Procedimiento

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41 + Actividad 4 “Conversión de la Energía Potencial a Energía Cinética” Energía PotencialEnergía Cinética

42 + 1.LEGO Mindstorms Robot 2.Liguillas de 2 tipos 3.Cinta metrica 4.Reglas 5.Papel 6.Lapiz Materiales

43 + 1.Inferir que la condición de un objeto puede determinar la energía potencial. 2.Entender que las liguillas tienen energía potencial cuando se estiran. 3.Diseñar y desarrollar un experimento con un Rubber Band Car. 4.Recopilar, organizar y analizar los datos gráfica del experimento. 5.Definir inercia e inferir que la inercia debe ser superada antes de que un objeto se puede mover. Objetivos

44 + 1.Saca una liguilla y sosténgala en tu mano para que los estudiantes la vean. Pregunte a los alumnos si la liguilla tiene alguna energía. Algunos los estudiantes podrían sugerir que tiene energía potencial debido a su altura. Afirmar esta respuesta, y pregunte cómo puede aumentar la energía potencial de la liguilla sin levantarla más alto. Si los estudiantes no sugieren estirando la liguilla, tire suavemente de la banda elástica para hacerla estirar. Los estudiantes pronto identificaran que la goma tiene energía potencial cuando se estira. Introducción de los Conceptos

45 + Saca una liguilla y sosténgala en tu mano para que los estudiantes la vean. Pregunte a los alumnos si la liguilla tiene alguna energía. Algunos los estudiantes podrían sugerir que tiene energía potencial debido a su altura. Afirmar esta respuesta, y pregunte cómo puede aumentar la energía potencial de la liguilla sin levantarla más alto. Si los estudiantes no sugieren estirando la liguilla, tire suavemente de la banda elástica para hacerla estirar. Los estudiantes pronto identificaran que la goma tiene energía potencial cuando se estira. Preguntar: “¿Existe otro forma de incrementar la energía a parte de estirándola?” (Alguno debe sugerir torciéndola) Introducción de los Conceptos

46 + 2.Pregunte a los estudiantes por una lista de objetos o juguetes que trabajen con energía almacenada en una liguilla. Introducción de los Conceptos

47 + 1.Construir el Rubber Band Car: Actividad 2 2.Probar como funciona el Rubber Band Car: Actividad 3 3.Incrementar la energía potencial del Rubber Band Car: Actividad 3 Construir y Probar el “Rubber Band Car”

48 + Preparar una tabla para obtener datos del experimento Número de Vueltas de la Liguilla235 Distancia Recorrida por el Rubber Band Car Intento 1 Intento 2 Intento 3 Promedio de Distancia Recorrida

49 + Análisis de los Datos Número de Vueltas Distancia Recorrida [Centímetros]

50 + Análisis de los Datos Podemos predecir la distancia a recorrer usando la siguiente ecuación:

51 + Análisis de los Datos La inercia es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en su estado de reposo o movimiento, mientras no se aplique sobre ellos alguna fuerza. Ecuación corregida dado la inercia

52 Energía Potencial ?