Construimos una grúa electromagnética

Lee las páginas 165 y 166 del libro Ciencia y Ambiente 5.

Selecciona los materiales caseros para llevar a cabo el experimento propuesto en el libro.

Organiza a los estudiantes en grupos. Lee la información complementaria del Anexo 1.

Antes de la sesión

Cuaderno de experiencias. Libro Ciencia y Ambiente 5. Materiales sugeridos para la construcción de la grúa,

en la página 166 del libro Ciencia y Ambiente 5.

Los electroimanes se usan en una diversidadde aparatos y mecanismos complejos. Por ejemplo,

en grúas, trenes de levitación magnética e infinidad de artefactos domésticos. Tal es el poder del electromagnetismo que una grúa electromagnética puede levantar grandes pesos de carga metálica con gran facilidad. Dada la importancia y actualidad tecnológica de los electroimanes, en esta sesión se construirá un electroimán y un pequeño modelo de grúa

electromagnética. Estas tareas permitirán profundizara los niños y las niñas en el conocimiento del

electromagnetismoy sus aplicaciones.

Materiales o recursos a utilizar

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Momentos de la sesión

10minutos

INICIO1.

COMPETENCIAS CAPACIDADES INDICADORES

Diseña y produce prototipos tecnológicos para resolver problemas de su entorno.

Plantea problemas que requieren soluciones tecnológicas y selecciona alternativas de solución.

Analiza información de fuentes confiables para proponer un prototipo que reúna ciertas condiciones de funcionalidad planteadas en el problema.

Diseña alternativas de solución al problema.

Representa gráficamente su alternativa de solución al problema planteado.

Área curricular de Ciencia y Ambiente

Competencia(s), capacidad(es) e indicador(es) a trabajar en la sesión

En grupo clase Saluda amablemente a los estudiantes y

comenta con ellos una sesión anterior en la que estudiaron el electromagnetismo y vieron cómo una bobina (cable aislado enrollado), que rodeaba un núcleo de hierro, generaba un campo magnético cuando se conectaba a una fuente de energía eléctrica.

Escucha las intervenciones de los estudiantes y anota las ideas centrales en la pizarra. A continuación, refuerza lo aprendido en la sesión sobre electromagnetismo.

Establece, junto con ellos, el propósito de la sesión: indagar en textos e imágenes información sobre cómo elaborar un electroimán y construirlo para ver cómo es su funcionamiento y su relación con la energía eléctrica.

Pide a los estudiantes que elijan una o dos normas de su cartel de normas de convivencia para ponerlas en práctica durante el desarrollo de la sesión.

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70minutos

DESARROLLO2.Planteamiento del problema tecnológico

Diseño y construcción del prototipo

Planteamiento de soluciones

En grupos pequeños Informa a los estudiantes que en el desarrollo de la sesión

retomarán el conocimiento que tienen sobre el electromagnetismo. Luego plantea la pregunta del problema tecnológico que resolverán en esta sesión: ¿cómo construir un electroimán que funcione con una batería pequeña (tipo A) y que luego pueda ser incorporado a un modelo de grúa con capacidad para atraer y levantar pequeños objetos metálicos hasta una altura de diez centímetros?

En primer lugar, haz notar a los estudiantes la necesidad de informarse para construir un prototipo que cumpla las condiciones de funcionalidad planteadas.

Proponles una matriz que contenga las condiciones de funcionalidad. Asimismo, recomienda la manera en que podría cumplir estas condiciones: incorporando datos relacionados con el material, herramientas, procedimientos para la selección, y las condiciones y procesos de construcción.

Invita a los grupos a la lectura del material. Cuida de que lleven a cabo los pasos que se deben seguir antes, durante y después de la lectura.

A continuación, indica a los grupos que comiencen la construcción de sus prototipos. Recuerda que no necesariamente deben aplicar las pautas del material de lectura, sino que pueden aplicar sus propios procedimientos.

Organiza a los estudiantes en pequeños grupos y acuerda con ellos la secuencia que seguirán para la construcción del prototipo.

En grupos pequeños Invita a los estudiantes a organizarse en cuatro grupos para que

ensayen algunas posibles alternativas de solución ante el problema planteado, las que registrarán como posibles soluciones. Indica que recuerden anotar en su cuaderno de experiencias lo que efectuarán en clase.

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Validación del prototipo

Evaluación y comunicación

Objeto de evaluación Sí / No

¿El electroimán y la grúa cumplieron las condiciones de funcionalidad?

¿El material seleccionado para la construcción ha sido el más apropiado?

¿Las herramientas seleccionadas cumplieron su cometido?

¿Los procedimientos previstos sirvieron a plenitud para la construcción?

Informa a los estudiantes que una vez ejecutado el proceso de construcción, procedan a comprobar su funcionalidad. Para ello, pueden seguir las pautas para evaluar las condiciones de funcionalidad que se desarrollan en el Anexo 3.

Proporciona a los estudiantes la información que explica cómo realizar un informe de grupo (ver Anexo 3) e indica a los grupos que elaboren su informe.

Invita a los grupos a presentar sus informes. Para esto, nombrarán a un representante que lo expondrá. Señala qué parte del trabajo le toca desarrollar a cada uno de los representantes.

En grupo clase

A continuación, procede a la evaluación del prototipo con tus estudiantes. Dicha evaluación tendrá que tener en cuenta si el prototipo cumplió las condiciones de funcionalidad; y si el material, las herramientas, los procedimientos para la selección de estos, las condiciones y los procesos de construcción fueron adecuados. Con este fin, los estudiantes pueden utilizar los cuadros que elaboraron o una lista de cotejo como la siguiente:

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• Esunartilugioque se construyeaplicando las relacionesentreelmagnetismoylacorrienteeléctrica.

• El electromagnetismo se utiliza en diversos aparatos, equipos,instrumentos, etc., que requieren, de alguna manera, la aplicación de fuerzas de atracción y repulsión entre los polos de los imanes o electroimanes.

• Elelectroimánfuncionacuandoseconectaalacorrienteeléctrica,pero deja de funcionar cuando se desconecta de esta.

• La corriente eléctrica pasa por el hilo conductor de la bobinay como resultado se crea un campo magnético. Este campo seconcentra en el núcleo del electroimán.

En grupo clase Comunica a los estudiantes que todos participarán en la elaboración

de las siguientes ideas fuerza sobre el electroimán:10minutos

CIERRE (valoración del aprendizaje)3.

Tarea a trabajar en casa

Solicita a los estudiantes que investiguen cómo funcionan los altoparlantes del equipo de sonido.

Pídeles que propongan cómo mejorarían la potencia de la grúa que construyeron.

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¿Cómo construir un electroimán casero?

Anexo 1

Para elaborar un electroimán casero, necesitas únicamente lo siguiente:

1. Una barra de hierro dulce. Como es algo difícil de encontrar, puedes utilizar un clavo, algo que hay en todas las casas.

2. Un cable de cobre. Si el cable está esmaltado, mejor. También sirve si está recubierto de plástico. Este electroimán solo podrá ser conectado a una pila tipo A, porque puede calentarse si se conecta a otra fuente de energía. Ten presente, sobre todo, que este no debe conectarse a un enchufe, ya que corres peligro de electrocutarte. Puedes usar un cable eléctrico, como el que se emplea en las instalaciones domésticas. Si no cuentas con uno, puedes utilizar un trozo de alambre, por ejemplo, la espiral de un cuaderno viejo. El cable no debe ser muy grueso para que puedas enrollarlo con facilidad.

3. Una pila. Es preferible contar con una pila tipo A, pero si no es posible, utiliza la más grande que tengas (puedes poner varias pilas en serie, si sabes cómo hacerlo).

4. Clips para probar el electroimán.

5. Ahora, efectúa con cuidado lo siguiente:

6. La prueba del electroimán.

• Primero, pela los extremos del cable para luego conectarlos a los extremos de la pila.

• Cuantas más vueltas des al cable, más fuerza magnéticatendrá el electroimán que estás fabricando. En este punto es necesario que te asegures de enrollar el cable solo sobre el clavo y no poner cable encima del cable.

• Coloca un extremo del cable en uno de los polos de la pila y pega con cinta aislante. Cuanto mayor voltaje tenga la pila, mayor será la fuerza de atracción del electroimán. Solo co-nectarás el otro cable cuando quieras poner en funciona-miento el electroimán.

• Para probarlo, sujeta con una mano el clavo y acércalo a cualquier objeto. Para activar el electroimán solo debes tocar, con el extremo libre del cable, el polo dela pila que ha quedado libre. Al acercar el electroimán a los clips, estos deberán ser atraídos por él. Cuando desees detener su funcionamiento, simplemente deja de tocar la pila con el cable.

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Construcción de una grúa electromagnética(Adaptado de la página 166 del libro Ciencia y Ambiente 5)

Anexo 2

Ingresena la siguientepáginaweb (página5) yobservenunaexperiencia sobreelmagnetismo:http://www.une.edu.pe/docentesune/jjhoncon/Descargas/Fasciculos%20CTA/Electromagnetismo.pdf

Una grúa magnéticaEs un instrumento que permite mover materiales de erro. En algunas fábricas se pueden ver grúas de electroimán que transportan cargas enormes de minerales, alambres, clavos, chatarra y otros materiales.

¿Qué necesitamos?• 2 cajas de cartón de distinto tamaño

• 1 trozo pequeño de madera

• 1 metro de cable de luz

• 1 electroimán pequeño

• 1 cuchilla

¿Cómo lo hacemos?1. Hagan un hueco pequeño en la cara superior

de la caja grande (ver g. 1). Rellenen la caja grande con papel periódico para que tenga peso.

2. Desarmen la caja pequeña y, con ayuda de la goma y la cinta adhesiva, transfórmenla en una con base ancha y extremo delgado (ver g. 2). Rellénenla con papel periódico.

3. Con ayuda de una persona adulta, corten el cable en dos y pelen las puntas con la cuchilla. Construyan el electroimán pegando ambos cables a la pila. Unan ambas cajas y pasen los cables de luz por el centro. En el extremo inferior sujeten los extremos de los cables y enróllenlos al trozo de madera (ver g. 3).

Usamos nuestra grúaPongan los clips en una super cie plana. Suelten los cables y acerquen el electroimán a los clips.

• ¿Qué usos le darían a la grúa que acaban de construir?

• ¿Cómo podrían mejorar este invento?

• Papel periódico

• Clips metálicos

• Goma

• Cinta adhesiva

Figura 1

Figura 2

Figura 3

166 Sección de proceso

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Anexo 3

1. Introducción. ¿Por qué les parece importante la construcción del electroimán?, ¿qué problema tecnológico han resuelto?, ¿en qué coincidieron sus alternativasde solución previas con la información obtenida en las lecturas?, ¿consideran importanteelestudiodelelectromagnetismo?

2. Presentación de la información. Sistematicen la información en textos breves,cuadros resumen, organizadores visuales, ilustraciones, etc., en los que expli-quensisuprototipocumplelascondicionesdefuncionalidad.

La siguiente tabla es un ejemplo de esto:

3. Conclusiones. Sus conclusiones deben estar planteadas como ideas fuerza.

4. Nuevas preguntas. ¿Qué nuevas preguntas les gustaría indagar?

5. Fuentesdeinformación.Indiquenlasfuentesdelasqueobtuvieronlainformación.

6. Exposición. Preparen su información en papelotes para presentar su exposición ante el grupo.

Elaboren una tabla similar para referirse al material, las herramientas, los procedimientos seleccionados y las condiciones y procesos de construcción.

Analiza los tipos de uso de los combustibles más comunes.

¿ElelectroimánfuncionaconunabateríatipoA? Sí No

¿El electroimán puede ser incorporado en el modelo de grúa que propone el libro Ciencia y Ambiente 5?

Sí No

¿El electroimán puede atraer pequeños objetos metálicos? Sí No

¿Lagrúatienecapacidadpara levantarhastadiezcentímetros lospequeños objetos metálicos?

Sí No

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