Robótica Educativa
usando LEGO Mindstorms Education
XT Base Set
Dr. Omar Meza
Departamento de Ingeniería Mecánica
Universidad Interamericana de Puerto Rico
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Estándares
Ciencias 8vo Grado
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8.4 Manifestaciones de Energía
Energía
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.8.4.2 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.
Energía
Transformación de Energía
Potencial a Energía Cinética
+
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).
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Energía Cinética y Energía
Potencial
+
Energía Cinética (KE)
Energía Potencial (PE)
+
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.
Energía Mecánica= Energía Potencial
++Energía Cinética
ME = PE + KE
PE = KE
PE = 0
KE = Max
PE = Max
KE = 0
+
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.
+
Test
Observe la figura y determine:
¿Cuál posición A, B o C
representa la máxima
energía potencial y
Cual representa la
máxima
energía
cinética?
+
Actividad 1
‘‘Construcción de una rana
de papel - Origami”
Rana de papel
+
• Objetivo:
Demostrar la relación entre la
energía cinética y potencial.
• Materiales:
– 8-by-8-inch (20-by-20-cm) hoja de papel
– regla
– lápiz
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• Procedimiento:
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• Procedimiento:
+
• Procedimiento:
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• Procedimiento:
+
• Procedimiento:
+
• Procedimiento:
+
• Procedimiento:
+
• Procedimiento:
+
• Procedimiento:
+
+
Actividad 2
‘‘Construcción de un
Rubber Band Car”
Simple Rubber Band Car
+
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1
+
2
+
2
+
3
+
3
+
3
+
4
+
5
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5
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5
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6
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6
+
Actividad 3
“Probar como trabaja el
Rubber Band Car”
+
Procedimiento
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.
+
+
+
Energía Potencial
Actividad 4
“Conversión de la Energía
Potencial a Energía
Cinética”
Energía Cinética
+
Materiales
1.
2.
3.
4.
5.
6.
LEGO Mindstorms Robot
Liguillas de 2 tipos
Cinta metrica
Reglas
Papel
Lapiz
+
Objetivos
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.
+
Introducción de los Conceptos
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.
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Introducción de los Conceptos
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
2. Pregunte a los estudiantes por una lista de objetos o
juguetes que trabajen con energía almacenada en una
liguilla.
+
Construir y Probar el “Rubber
Band Car”
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
+
Preparar una tabla para obtener
datos del experimento
Número de Vueltas de la Liguilla
Distancia Recorrida
por el Rubber Band
Car
Intento 1
Intento 2
Intento 3
Promedio de Distancia Recorrida
2
3
5
Análisis de los Datos
Distancia Recorrida [Centímetros]
+
Número de Vueltas
+
Análisis de los Datos
• Podemos predecir la distancia a recorrer usando
la siguiente ecuación:
R =
D
T
R = Dis tan cia Re corrida por vuelta
D = Total Dis tan cia Re corrida
T = Numero
de vueltas
+
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
R =
D
T _ I
R = Dis tan cia Re corrida por vuelta
D = Total Dis tan cia Re corrida
T = Número
I = Número
de vueltas
de vueltas
para vencer
la inercia
Energía Potencial ?