Simulador de Circuitos Básicos
1. Elige Receptor:
2. Control:
Blog de Tecnología y Física del profesor Rubén Trapero
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Rigidez y Estabilidad: El secreto de los ingenieros
Para que una estructura sea buena, no basta con que sea resistente. Tiene que cumplir dos condiciones mágicas: que no cambie de forma (Rigidez) y que no se vuelque (Estabilidad).
Imagina un cuadrado hecho con pajitas. Si empujas un lado, se convierte en un rombo fácilmente. Es una forma deformable.
¿Sabes cuál es la única forma geométrica que no se deforma? ¡El triángulo! Al añadir una diagonal a un cuadrado (triangulación), este se vuelve rígido.
Ejemplos: Grúas de obra, torres de alta tensión, cuadros de bicicleta y andamios.
Una estructura es estable cuando no se cae aunque la empujemos. Los ingenieros usan dos trucos:
Cuanto más cerca del suelo esté el peso, más difícil es volcar. Como los Fórmula 1, que van casi rozando el suelo.
Cuanto más ancha sea la base, más estabilidad. Es como cuando separas los pies para que no te tiren al suelo.
Coge una botella vacía e intenta volcarla con un dedo. Se cae fácil. Ahora llénala hasta la mitad con agua. ¡Prueba otra vez! Verás que al bajar el centro de gravedad le cuesta mucho más caerse.
🛠️ Bloque 1: Rigidez (Triangulación)
⚖️ Bloque 2: Estabilidad
🏆 Reto Real: Los veleros tienen una pieza de plomo llamada "quilla" bajo el agua. ¿Para qué sirve?
(Solución: Para bajar el centro de gravedad y que el viento no los vuelque).
Las piezas del puzzle que soportan el mundo
Son los elementos que transmiten todo el peso de la estructura al terreno para que no se hunda.
Soportan el peso de los elementos superiores y lo envían a los cimientos. Trabajan a Compresión.
Soportan el peso del suelo o techo. Trabajan a Flexión.
Ejemplo real: El techo de tu clase está lleno de viguetas que tú no ves porque las tapa el falso techo.
Elementos que usan la geometría para ser más resistentes.
Imagina que vamos a construir un polideportivo. Indica qué elemento usarías para cada parte:
Pista: Las respuestas están entre: zapata, triángulos, viguetas, tirantes.
Descubre cómo el mundo se mantiene en pie
¿Alguna vez te has preguntado por qué un puente no se cae cuando pasan los coches, o por qué una silla aguanta tu peso sin romperse? La respuesta está en las estructuras.
Pero antes de hablar de estructuras, tenemos que entender qué es lo que intentan soportar. Tenemos que hablar de fuerzas.
Imagina que empujas una puerta para abrirla, o que aplastas una bola de plastilina. En ambos casos estás aplicando una fuerza.
Una fuerza es cualquier acción capaz de hacer dos cosas:
Ejemplos del día a día:
Cuando hablamos de edificios, puentes o muebles, a las fuerzas que tienen que soportar las llamamos cargas.
Una carga es el peso o la fuerza que tiene que aguantar un objeto para no romperse. Por ejemplo, los libros son la carga que soporta la balda de tu estantería.
Para entenderlo mejor, dividimos las cargas en dos tipos:
A) Cargas Fijas (o peso propio)
Son las que no cambian nunca de sitio y siempre pesan lo mismo. Suelen ser el propio peso de las cosas.
B) Cargas Móviles (o sobrecargas)
Son las que cambian de sitio, aparecen y desaparecen, o varían su peso.
Ahora que sabemos que existen cargas (pesos) intentando aplastar o romper las cosas, necesitamos algo que las soporte.
Una estructura es un conjunto de piezas unidas entre sí que sirve para soportar cargas sin romperse ni deformarse demasiado.
Las estructuras están por todas partes, pero no todas las hemos fabricado nosotros. Las dividimos en dos grandes grupos:
Son las que ha creado la naturaleza, sin ayuda del ser humano. Los animales, las plantas y los minerales crean estructuras increíbles.
Ejemplos: El tronco y las ramas de un árbol, una cueva de piedra, el caparazón de una tortuga, la tela de una araña o el panal de las abejas.
Son las que han sido inventadas, diseñadas y construidas por el ser humano para resolver un problema o cubrir una necesidad.
Ejemplos: La Torre Eiffel, una bicicleta, la carcasa de tu teléfono móvil, una tienda de campaña o las patas de tus gafas.
Desde las pirámides hasta los rascacielos
A lo largo de la historia, el ser humano ha inventado diferentes formas de organizar los materiales para que soporten cargas. Aquí tienes los tipos principales:
Son estructuras muy pesadas y macizas. En las adinteladas se usan elementos verticales que soportan a otros horizontales.
Ejemplos: Partenón de Atenas, Pirámides de Egipto.
Basadas en el uso de curvas para repartir el peso hacia los lados.
Ejemplos: Cúpula del Panteón, Acueducto de Segovia.
Es el "esqueleto" de los edificios modernos. Rejilla de piezas verticales y horizontales.
Ejemplos: Estructura de un bloque de pisos.
Formadas por barras que forman triángulos, que es la única forma geométrica que no se deforma.
Ejemplos: Torre Eiffel, Grúas de construcción.
Soportan el peso mediante cables que tiran de la estructura.
Ejemplos: Puente Golden Gate, Puente del Alamillo.
Laminares: Carcasas delgadas pero resistentes por su forma curvada.
Neumáticas: Se mantienen en pie gracias a aire comprimido.
Ejemplos: Carrocería de un coche, Estadio Allianz Arena, Castillos hinchables.
Haz clic en cada nombre para ver la imagen y decide de qué tipo de estructura se trata:
Análisis de las tensiones internas en los materiales
Cuando una estructura soporta una carga, sus elementos sufren tensiones internas. Dependiendo de cómo se apliquen esas fuerzas, clasificamos los esfuerzos en cinco tipos principales:
Las fuerzas "aplastan" el objeto. Las flechas apuntan hacia el centro de la pieza.
Las fuerzas intentan "estirar" el objeto. Las flechas apuntan hacia fuera.
La fuerza se aplica perpendicularmente, intentando doblar la pieza.
Las fuerzas intentan retorcer el objeto sobre su eje.
Dos fuerzas opuestas y cercanas que intentan cortar el material.
| Esfuerzo | Fuerzas | Acción |
|---|---|---|
| Compresión | Hacia dentro | Aplasta |
| Tracción | Hacia fuera | Estira |
| Flexión | Perpendicular | Dobla |
Instrucciones: Lee atentamente los siguientes ejemplos de la vida real e indica qué tipo de esfuerzo principal está soportando el elemento destacado en negrita. Los esfuerzos pueden ser: Tracción, Compresión, Flexión, Cizalladura (o cortante) y Torsión.
El cable de acero de una grúa mientras levanta un bloque de hormigón.
El trampolín de una piscina en el momento exacto en el que un nadador salta desde la punta.
El trapo o bayeta mojada cuando la retorcemos con las dos manos para escurrir el agua.
Las columnas de un templo griego clásico que sostienen el techo.
El papel en el punto exacto donde lo están cortando las hojas de unas tijeras.
La barra horizontal de tu armario de la que cuelgan todas las perchas con ropa.
La cuerda en el juego del "tira y afloja" cuando los dos equipos tiran hacia atrás.
El pomo de una puerta en el momento en el que lo giras con la mano para abrir.
Un remache de metal que une dos chapas de acero cuando se intenta tirar de las chapas en direcciones opuestas.
Las patas de la silla en la que estás sentado ahora mismo.
La goma de un tirachinas justo antes de soltar la piedra.
La llave al girarla dentro de una cerradura que está un poco atascada.
El eje de madera de un lápiz cuando lo intentas partir por la mitad apoyando los pulgares.
Un alambre en el momento en que es cortado por unos alicates.
El muelle interior de un bolígrafo en el momento en que presionas el pulsador para sacar la punta.
La caña de pescar cuando un pez grande ha picado el anzuelo y tira de ella.
Los gruesos cables de acero de los que cuelga el tablero de un puente colgante (como el Golden Gate).
El destornillador mientras aprietas un tornillo en un mueble.
El pasador o tornillo central que une las dos hojas de unas tijeras mientras cortas un cartón grueso.
El tronco de un árbol que soporta el peso de todas sus ramas gruesas y hojas.
Tracción (se estira por el peso).
Flexión (se dobla hacia abajo).
Torsión (se retuerce sobre su propio eje).
Compresión (se aplasta por el peso del techo).
Cizalladura / Cortante (dos fuerzas opuestas y muy juntas que rompen el material).
Flexión (el peso en el centro hace que tienda a combarse).
Tracción (se estira hacia ambos lados).
Torsión (giro sobre el eje longitudinal).
Cizalladura / Cortante (fuerza de "guillotina" que intenta seccionar el remache).
Compresión (soportan tu peso contra el suelo).
Tracción (se estira).
Torsión (fuerza circular).
Flexión (fuerzas en los extremos y en el centro que intentan curvarlo).
Cizalladura / Cortante (fuerza de corte directo).
Compresión (se acorta o aplasta).
Flexión (se dobla dibujando un arco).
Tracción (los cables "tiran" para sostener el puente, están tensados).
Torsión (movimiento giratorio).
Cizalladura / Cortante (las fuerzas de las hojas intentan cortar o seccionar ese eje central).
Compresión (el peso de la copa aplasta el tronco contra las raíces).
Instrucciones: Lee atentamente los siguientes ejemplos de la vida real e indica qué tipo de esfuerzo principal está soportando el elemento destacado en negrita. Los esfuerzos pueden ser: Tracción, Compresión, Flexión, Cizalladura (o cortante) y Torsión.
La cuerda de una guitarra cuando está afinada y lista para tocar.
Las suelas de tus zapatillas cuando llevas un rato de pie esperando el autobús.
La balda de una estantería que está completamente llena de libros pesados y enciclopedias.
El tapón de una botella de agua nueva en el momento exacto en el que haces fuerza con la mano para desenroscarlo.
El papel justo en el punto donde hace el agujero una taladradora de oficina.
La cadena de un columpio en el parque cuando hay un niño columpiándose.
Los ladrillos de la parte más baja de un edificio de cinco plantas.
Una regla de plástico cuando la apoyas entre dos mesas y empujas el centro hacia abajo con un dedo.
El pasador de metal de las bisagras de una puerta pesada (que tiende a ser "guillotinado" por el peso de la puerta y la sujeción del marco).
Un sacacorchos al introducirlo girando en el tapón de corcho de una botella.
El cable de tus auriculares cuando se engancha en el pomo de una puerta y tú sigues caminando sin darte cuenta.
El muelle de un amortiguador de coche o bicicleta de montaña cuando la rueda pasa por un bache profundo.
Las alas de un avión en pleno vuelo (el aire las empuja hacia arriba por los extremos mientras el peso del avión tira del centro hacia abajo).
Unos folios de papel en el momento de ser cortados por la cuchilla de una guillotina de copistería.
El cuello de una botella de plástico vacía cuando la retuerces para que ocupe menos espacio antes de tirarla a reciclar.
Los tirantes de los pantalones de una persona cuando se agacha a coger algo.
Los pilares de un puente de autopista que sostienen la carretera por la que pasan los camiones.
Una tabla de surf cuando el surfista se pone de pie en el medio mientras coge una ola.
Un clavo que sujeta dos tablones de madera de un palé si intentamos deslizar un tablón hacia la derecha y otro hacia la izquierda.
El volante y la barra de dirección de un coche cuando el conductor gira para tomar una curva muy cerrada.
Tracción (la cuerda está tensada, estirada entre dos puntos).
Compresión (tu peso aplasta la goma contra el suelo).
Flexión (el peso en el medio hace que tienda a curvarse en forma de "U").
Torsión (aplicamos una fuerza de giro sobre su eje).
Cizalladura / Cortante (el punzón metálico corta el papel empujándolo contra el hueco cilíndrico).
Tracción (el peso del niño estira los eslabones de la cadena).
Compresión (soportan el peso de todo el edificio aplastándolos contra los cimientos).
Flexión (se dobla por el centro).
Cizalladura / Cortante (las chapas de la bisagra hacen una fuerza de corte sobre el eje del pasador).
Torsión (fuerza de giro circular para penetrar el corcho).
Tracción (fuerza de estiramiento involuntaria en ambos extremos del cable).
Compresión (el impacto del bache comprime y acorta el muelle).
Flexión (las alas se curvan ligeramente hacia arriba durante el vuelo).
Cizalladura / Cortante (la cuchilla ejerce una fuerza paralela y opuesta a la base para seccionar el papel).
Torsión (giro del plástico sobre sí mismo).
Tracción (la banda elástica se estira).
Compresión (se aplastan bajo el peso de la estructura y los vehículos).
Flexión (el agua la sujeta por los extremos/superficie, el peso del surfista la hunde por el centro).
Cizalladura / Cortante (las dos maderas hacen un efecto tijera que intenta seccionar el clavo por la mitad).
Torsión (fuerza circular transmitida a lo largo de la barra de dirección).
Clonación: Cómo hacer que un objeto se "fotocopie" a sí mismo cientos de veces.
Lógica de "Padre e Hijo": El objeto original se queda escondido y solo vemos a sus copias (clones).
Gravedad: Cómo hacer que los objetos aparezcan arriba y caigan hacia abajo.
Elegid un objeto que queráis que caiga (una roca, una pelota, una manzana). Este será el objeto "original".
Instrucciones exactas:
Id a la categoría EVENTOS (amarillo) y poned: Al presionar bandera verde.
Id a APARIENCIA (morado) y poned: Esconder. (Hacemos esto para que el original no moleste; solo queremos ver sus clones).
Id a CONTROL (naranja claro) y añadid debajo un bloque Por siempre.
Dentro del "Por siempre", buscad al final del todo el bloque:
Crear clon de mí mismo
Debajo poned: Esperar 1 segundo.
Ahora vamos a programar a los "hijos" (las copias). Necesitamos un bloque especial que encontraréis al final de la categoría CONTROL.
Instrucciones para el Clon:
Buscad el bloque que tiene la cabeza redondeada: Al comenzar como clon. (Ponedlo en un sitio vacío del panel).
Dónde aparece: Queremos que aparezca arriba del todo, pero en cualquier punto de izquierda a derecha.
Bloque azul (Movimiento): Ir a x: (Número aleatorio entre -220 y 220) y: 180.
Cómo se mueve:
Bloque morado: Mostrar.
Bloque naranja (Control): Repetir hasta que < ¿Tocando el borde? >
Dentro del repetir, bloque azul: Sumar a Y -5 (Esto hace que caiga).
Limpieza final: Cuando el clon llegue al borde de abajo, tiene que desaparecer para no llenar la pantalla.
Buscad al final de CONTROL el bloque: Eliminar este clon. (Ponedlo justo debajo del bloque "Repetir").
Volved al código de vuestro Héroe (el personaje que movéis con las flechas o WASD). Tenemos que hacer que el meteorito le haga daño.
Instrucciones para el Héroe:
En un bloque de Al presionar bandera verde nuevo:
Añadid un Por siempre.
Dentro poned un Si < ¿Tocando a [Objeto Meteorito]? > entonces:
Sumar a [PUNTOS] -1 (¡Cuidado, que perdéis puntos!).
Iniciar sonido [Boom] o [Oops].
Esperar 0.5 segundos (Para que te dé tiempo a escapar y no te quite todos los puntos en un segundo).
Vuestro juego es profesional si:
[ ] El meteorito original no se ve (está escondido).
[ ] Los meteoritos aparecen arriba en sitios diferentes cada vez.
[ ] Los meteoritos caen y, al llegar al suelo, se borran (no se quedan amontonados abajo).
[ ] Si un meteorito te toca, tus puntos bajan.
¡A por ello! Recordad que los 3 bloques de clonación están al final de la sección CONTROL (naranja claro). ¿Quién conseguirá esquivar la lluvia durante más tiempo?