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El mejor auto con banda de goma

Las gomas elásticas son una forma conveniente y efectiva de enseñar la transformación de energía, ¡y este auto con gomas elásticas hace que la lección sea genial!

Una búsqueda rápida en Google de "proyecto de automóvil con banda elástica" arroja decenas de miles de resultados, entonces, ¿por qué reinventar la rueda con banda elástica? Los mejores resultados muestran autos con ruedas pequeñas sin tracción, o ruedas de CD que son difíciles de unir a un eje, las cuales no son ideales para el aprendizaje basado en proyectos.

Una de las claves de un auto exitoso con banda elástica son las ruedas grandes con agarre elástico que no se deslizan sobre el eje. Con esto, puede diseñar el automóvil para correr velozmente una corta distancia o recorrer una gran distancia. Siga leyendo después del paso final del proyecto para aprender cómo alterar el diseño del automóvil para lograr cada tipo de objetivo y ver los materiales didácticos que lo acompañan.

Este proyecto se recomienda para los grados 4 y superiores, sin embargo, grupos más pequeños de estudiantes más jóvenes pueden construir este automóvil con ayuda adicional.

Puede encontrar el plan de lección, la hoja de proyecto de 1 página y más ideas de proyectos en STEM-Inventions.com

Paso 1: herramientas y materiales

Herramientas

Pistola de pegamento caliente y barras de pegamento
tijeras

Materiales

(14) Palitos artesanales
(6) Cubos artesanales
Juego de ruedas de plástico grande (ruedas, tacos, gomas)
(1) paja plástica
Cinta adhesiva
(1) Sujetacables de 4 "
(1) Banda de goma 1 / 8x7 "# 117b
Opcional: ruedas de plástico pequeñas y tacos de 1/8 "
Opcional: materiales pesados, como arandelas de metal.

Paso 2: construye el marco

Cree un marco que tenga 2 palos artesanales largos como se muestra (imagen 1).

Pegue los cubos de manualidades como se muestra, luego replique el mismo patrón de marco en la parte superior (imagen 2). Esta estructura de cubo y palo evita que el marco se doble.

Importante : Observe cómo los cubos en el lado derecho de la imagen 2 no están pegados al final de los palos de manualidades. Debe haber un espacio entre el cubo y el extremo de los palos de aproximadamente 1/2 ". Esta es una parte clave del marco que será necesaria para el siguiente paso.

También es importante evitar pegar a través de esa brecha. Haga clic en la Imagen 1 para obtener una anotación aclaratoria.

Paso 3: haga las ruedas motrices

El siguiente paso es unir las bandas de goma a las ruedas, lo que agregará tracción. Sin las gomas, las ruedas girarán y desperdiciarán energía antes de que el automóvil supere su inercia y comience a moverse.

Agregar las gomas elásticas puede ser complicado. El mejor método es sostener una banda elástica contra el borde de la rueda con el pulgar y luego trabajarla cuidadosamente con la otra mano (imagen 1). Repita con las 4 ruedas. Es posible que deba preparar este paso para los estudiantes en los grados 5 y menores.

Coloque una rueda en una espiga, luego corte dos pedazos de paja de aproximadamente 0.5 "de largo. Coloque las piezas de paja en la espiga, luego coloque otra rueda (imagen 2).

Importante: las ruedas deben quedar bien ajustadas. Si las clavijas se ajustan flojamente, luego envuelva una capa de cinta adhesiva alrededor del extremo de la clavija antes de insertarla en la rueda (figura 3).

Paso 4: coloque las ruedas motrices

Use una cantidad abundante de pegamento caliente para unir las piezas de paja al marco. Asegúrese de pegar las pajitas al espacio que se creó al hacer el marco (imágenes 1 y 2). Esta ubicación garantiza que las ruedas motrices se empujen contra el borde del cuadro cuando el automóvil se enrolla. Si las ruedas motrices están pegadas o pegadas con cinta adhesiva en cualquier otro lugar del cuadro, la fuerza de la banda elástica enrollada la arrancará.

Paso 5: Crea las ruedas inactivas

Cree un juego de ruedas como el último paso, excepto que esta vez use un trozo de paja de 4.5 "(11 cm). Estas ruedas se pueden pegar con cinta adhesiva al otro lado del marco ya que no habrá tiras elásticas (imagen 1)

El propósito de estas ruedas es reducir la fricción (en comparación con el arrastre del bastidor en el suelo) y agregar algo de peso para aumentar el impulso. Estas ruedas también pueden mejorar qué tan recto rueda el auto. Tener 4 ruedas con gomas en contacto con el suelo ayuda a evitar que el automóvil gire hacia un lado.

Importante: las cuatro ruedas deben estar alineadas. En otras palabras, los tacos deben ser paralelos entre sí. De lo contrario, el automóvil se desviará hacia un lado.

Paso 6: coloque la banda elástica

Ate una banda de goma alrededor del marco con un nudo de enganche cerca de las ruedas inactivas (imagen 1). Asegúrese de evitar atarlo alrededor de la pajita o de lo contrario pellizcará el pasador de la rueda inactiva y evitará que las ruedas giren.

Ate una atadura de cables al pasador de la rueda motriz. Tírelo lo más fuerte posible, luego corte el exceso (imagen 2). Aquí es donde se unirá la banda de goma a las ruedas motrices. Si la atadura de cables se desliza en el siguiente paso, aplique una pequeña cantidad de pegamento caliente.

Paso 7: ¡dale cuerda!

Enganche la banda de goma en el pasador de la rueda motriz (figura 1).

Enrolle la banda de goma alrededor del pasador (imagen 2). Recomiendo usar su dedo índice para girar rápidamente las ruedas motrices en círculos hasta que la banda de goma se enrolle alrededor del eje motriz muchas veces (imagen 3).

Paso 8: ¿Ir por velocidad o distancia?

El diseño básico del automóvil funciona bien y aún puede enseñar a los estudiantes sobre el impulso, la transformación de energía y la inercia. Sin embargo, si desea especializar el automóvil para velocidad o distancia, siga leyendo:

Diseñando para la velocidad

El automóvil tarda en alcanzar la velocidad máxima debido a la inercia. La inercia es la tendencia de un objeto a resistir el cambio de movimiento. En otras palabras, es cuánta energía se requiere para mover un objeto.
Los objetos más pesados y masivos tienen más inercia y requieren más energía para comenzar a moverse. En este caso, cualquier exceso de peso requiere energía extra para moverse antes de que el automóvil pueda alcanzar la velocidad máxima.
Por lo tanto, para hacer un automóvil veloz, debe ser lo más liviano posible.
Con ese fin, puede cambiar las ruedas inactivas con ruedas pequeñas (imagen 1), o experimentar con la reducción de algunos de los materiales utilizados en el marco. Las ruedas motrices deben permanecer grandes; Las ruedas pequeñas tienen muy poca inercia y girarán en su lugar cuando se suelte el automóvil en lugar de agarrar el piso y propulsar el automóvil hacia adelante.
Además, puede experimentar con el uso de más de 1 banda de goma. Más bandas de goma aumentarán la cantidad total de energía que se puede almacenar y convertir en movimiento cinético, y aumentará la cantidad de energía liberada en el mismo período de tiempo que solo 1 banda de goma. En otras palabras, más de 2 bandas de goma pueden acelerar el automóvil más rápido, sin embargo, si hay demasiadas, el torque (fuerza de rotación) será tan grande que hará que las ruedas giren en su lugar antes de que puedan ganar tracción, o puede incluso destruir el marco.

Diseñando para distancia

La razón por la cual el auto no se enciende para siempre es por la fricción. La fricción es cuando dos objetos se rozan entre sí y disminuyen la velocidad, generalmente al convertir la energía cinética en calor.
El automóvil genera fricción principalmente en la forma de la espiga giratoria que frota el interior de las pajitas.
Suponiendo que no haya una fricción excesiva, como un poco de pegamento caliente pegado dentro de la pajita, entonces para que el automóvil vaya más lejos, necesita usar la energía almacenada de manera más efectiva. Agregar más masa hará esto.
¿Por qué? Agregar más masa generará más impulso, que es la tendencia de un objeto a seguir en su trayectoria actual. Por ejemplo, agregar arandelas a las ruedas motrices aumenta su masa total y su potencial para generar impulso (imagen 2).
El impulso adicional es más difícil de reducir y detener, por lo que la pequeña cantidad de fricción inevitable no reduce la velocidad del automóvil tanto como antes. Por lo tanto, el impulso adicional "lleva" el automóvil a una distancia mayor.
Sin embargo, si es más pesado, tardará más en acelerar, y dado que el impulso = velocidad x masa, el automóvil debe alcanzar una velocidad alta para generar ese impulso adicional.
Para lograr una mayor velocidad, puede usar más de 1 banda elástica (imagen 2). Debido a que las ruedas motrices son más pesadas, generará más tracción y será menos probable que se resbale debido al torque adicional.
Es importante destacar que la masa adicional debe agregarse a las ruedas. Si se agrega al marco, aumentará la fricción entre los tacos y el interior de las pajillas. Esto se debe a que el peso del marco descansa sobre los tacos, por lo que al agregar masa al marco, pesará más sobre los tacos y aumentará la fricción. En realidad, esto hará que el automóvil funcione peor que sin ningún peso extra.

En cualquier caso, si está facilitando este proyecto con los estudiantes, fomente la experimentación y el aprendizaje observacional. Incluso si sus ideas iniciales no funcionan tan bien como el ejemplo básico, esas fallas crearán oportunidades para aprender sobre los principios de física en cuestión.

Paso 9: Plan de lección y hoja de proyecto

Si planea enseñar este proyecto a un grupo de niños, descargue el plan de lección adjunto y la hoja del proyecto. Al igual que todos mis planes de lecciones, contiene el objetivo del proyecto, la preparación, la resolución de problemas y un plan de lección sugerido. El plan de la lección es un bosquejo, y se proporciona como un archivo editable .docx, diseñado para ser elaborado para adaptarse a su audiencia.

Para descargar la Hoja del proyecto, haga clic en la imagen y luego haga clic en el botón de descarga en la esquina inferior izquierda. O bien, haga clic derecho y abra la imagen en una pestaña nueva, luego haga clic derecho y guarde la imagen.

La hoja del proyecto se puede usar como ayudante de enseñanza para estudiantes de 5 ° grado en adelante. Para los grados 4 y menores, recomiendo mostrar cómo construir el automóvil paso a paso y luego usar la hoja del proyecto como recordatorio de los pasos. Imprima una hoja de proyecto por cada 2 estudiantes.

¡Gracias por leer hasta aquí! Si desea más proyectos de ciencia e ingeniería como este, entonces eche un vistazo a Made for STEAM.