INDICE

Resumen……………………………………………………………………………………………..1

Problema……………………………………………………………………………………………...2

Marco Teórico………………………………………………………………………………………..4

Métodos y Materiales………………………………………………………………………………..6

Resultados……………………………………………………………………………………………8

Conclusiones…………………………………………………………………………………………9

Referencias Bibliográficas…………………………………………………………………………10

Anexos……………………………………………………………………………………………….11

RESUMEN

El presente trabajo muestra el diseño y construcción de un prototipo didáctico de un elevador

robótico, con un motor paso a paso, su desarrollo de construcción mecánica, la parte

electrónica de control y su programación.

El elevador consiste en una maqueta que consta de siete pisos, contando éste con un panel

de control electrónico (conectado a una PC en la cual se ha desarrollado un software en

lenguaje Visual Basic) para que el usuario indique a que piso quiere trasladarse; en cada piso

también se cuenta con botones para que el usuario pueda llamar al elevador en forma

automática.

En la parte superior de la maqueta se encuentra ubicado el motor paso a paso que funciona

con un voltaje de 5 voltios lo que hace posible el traslado de la cabina del elevador haciendo

uso de la energía eléctrica, el motor transforma la energía eléctrica en energía mecánica; el

cual es comandado por la PC, respondiendo a las ordenes del usuario haciendo posible la

subida o bajada de la cabina del elevador

Este trabajo es un prototipo ideal para el aprendizaje de las ciencias físicas ya que su

manipulación creará un ambiente donde se integran el juego, la creación y la ciencia;

permitiendo al alumno trabajar activamente en la solución de problemas concretos.

Este prototipo didáctico pretende ser un auxiliar para alumnos y maestros tanto del nivel

primario como del secundario que deseen generar aprendizajes muy significativos.

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DESCRIPCION DEL PROBLEMA

El desarrollo científico tecnológico en nuestra “nave tierra”, ha sido una constante desde que

apareció el hombre y comprendió que su rol es una permanente búsqueda.

Ha sido la creatividad y el estimulo de los países desarrollados lo que propulso la inventiva a

través del tiempo y del espacio; es por eso que nosotros como países subdesarrollados

tenemos un gran desafió que implica necesariamente dar “saltos científicos-tecnológicos”, de

lo contrario nos perderemos definitivamente en el “tren del tiempo”.

En cuanto al aprendizaje de las ciencias, este tiene como base la teoría y la práctica de

diversos principios, ¿pero que tan relacionados están con hechos reales?

Para un mejor aprendizaje de las ciencias es no caer en el aburrimiento de lo abstracto; por

esta razón planteamos lo siguiente:

¿Qué efecto produce un prototipo didáctico de un hecho real en el aprendizaje de las ciencias

físicas?

OBJETIVOS

Objetivo General.

- Demostrar que a través de un prototipo didáctico se obtienen aprendizajes muy

significativos en las ciencias físicas.

Objetivos Específicos.

- Diseñar y construir un prototipo didáctico de un elevador robot para generar

aprendizajes.

- Manipular, controlar y operar el elevador robot estableciendo simultáneamente un

ambiente de juego y de ciencia.

- Aprender conocimientos relacionados con la matemática, la física, computación e

informática y la electrónica.

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JUSTIFICACION

Este elevador robot se construyo en el laboratorio de nuestro colegio con el propósito de

utilizarlo en demostraciones dentro del salón de clases y como una aplicación de importantes

principios físicos.

Cuando se empieza a jugar con el desplazamiento de la cabina desde el primer piso hasta el

séptimo piso, manipulando y experimentando en forma concreta este prototipo e imaginando

como se detendrá en cada piso, nos enfrentamos a un problema contemplando las posibles

soluciones en forma heurística, fomentando nuestra iniciativa y creatividad y que al trabajar

con otros compañeros se descubren distintos métodos para solucionar un mismo problema.

Así en la medida que manipulamos el elevador nos liberamos de los concreto y razonamos

de manera abstracta comenzando a ordenar operaciones en sus formas matemáticas y

simbólicas.

Los conocimientos que se aprenden son conceptos de computación, física, electrónica y

programación.

Lo mas importante de este prototipo es que nos permite aprender en un ambiente de juego y

de ciencia en donde cada uno de nosotros trabaja activamente resolviendo problemas

concretos.

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MARCO TEÓRICO

En el presente trabajo hemos considerado las siguientes bases teóricas:

Ciencias Físicas:

Energías que intervienen en nuestro elevador robot.

A. Energía Cinética.

Energía que un objeto posee debido a su movimiento. La energía cinética

depende de la masa y la velocidad del objeto según la ecuación:

Donde “m” es la masa del objeto y V2 es la velocidad del mismo elevada al

cuadrado.

B. Energía Potencial.

La energía potencial está representada por la masa, la aceleración de gravedad, y

la altura. Esta energía se produce al poner un cuerpo a cierta altura y al momento

de dejarlo caer bajo la acción de la gravedad.

La formula para calcular esta fuerza es:

Donde:

Ep = Energía Potencial

m = masa del cuerpo.

g = Aceleración de la gravedad (Constante equivalente a g = 9.8066 m / s2).

h = Altura del cuerpo respecto del piso.

La Electrónica es una disciplina que abarca un amplio abanico de actividades relacionadas

con la generación y transmisión de informaciones por medio de señales eléctricas.

A diferencia con la Electricidad -rama de la Física de la que arranca la Electrónica-, esta

moderna disciplina vuelca su interés en la información transportada por las señales eléctricas;

básicamente tensión y corriente eléctrica.

La puesta en práctica de las técnicas electrónicas toma cuerpo en los denominados sistemas

electrónicos, los cuales manipulan las señales eléctricas para generar, canalizar y presentar

informaciones.

Los sistemas electrónicos están integrados por un conjunto de circuitos especializados en

ciertas funciones.

E c   =   1 / 2 ·  m  ·  v 2

Ep = mgh

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A su vez, los circuitos están constituidos por la asociación de elementos físicos cuyas

propiedades determinarán el tratamiento que recibirán las señales eléctricas manipuladas.

Estos elementos reciben el nombre de componentes.

Ha sido necesario de esta disciplina por que gracias a ella se pudo elaborar los circuitos de

comando de la cabina del elevador así como de los botones de llamado de los diferentes

pisos del edificio.

La informática, es la ciencia de la información automatizada, todo aquello que tiene relación

con el procesamiento de datos, utilizando las computadoras y/o los equipos de procesos

automáticos de información.

Es la ciencia que se encarga de la automatización del manejo de la información.

La aplicación de esta ciencia esta dada por el desarrollo del software que comanda el

elevador de nuestro edificio.

HIPOTESIS

Con relación a nuestro problema nos planteamos la siguiente hipótesis:

El uso de un prototipo didáctico representando un hecho real genera aprendizajes muy

significativo en las ciencias físicas.

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METODOS Y MATERIALES

MATERIALES

- Una estructura de madera.

- Faja micro dentada

- Pesas de Bronce y plomo

- Canaletas de plástico.

- Motor paso a paso.

- Conector DB 25

- Botones de Mouse (en desuso).

- Cables flexibles.

- Rodillos de casetera.

- Baquelita.

- Soldadura de estaño.

- Silicona.

- Dos focos leds.

- Un display.

- 5 Circuitos integrados.

- Botones pulsadores.

- Pintura.

- Mica.

ESQUEMAS PERTINENTES.

Fuente de alimentación DC

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Sistema de elevador con contrapeso y sin contrapeso

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO.

El robot elevador presenta en la parte superior un motor paso a paso, que genera un trabajo

el cual hace posible la subida o bajada de la cabina del elevador mediante una faja dentada

la cual la une con el contrapeso.

Cuenta con un panel de control que permite maniobrar la cabina del elevador y en cada piso

existen botones de llamado.

Este equipo también es controlado por la PC a través de un programa hecho en lenguaje

Visual Basic.

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RESULTADOS

Se ha generado mediante este prototipo aprendizajes muy significativos en cuanto a las

ciencias físicas, ya que se realizo una demostración de conceptos vistos en el colegio que se

pusieron en práctica como son la energía potencial, la energía cinética, peso, masa,

velocidad, electricidad, mecánica, etc.

Esta demostración se llevó a cabo con los alumnos de los niveles inferiores (inicial y

primaria), logrando una atención permanente por parte de los niños ya que al manipular este

prototipo se creaba un ambiente de juego y de aprendizaje, lo cual trajo consigo una

constante participación en cuanto a preguntas y curiosidades de los presentes.

Para nuestros compañeros del nivel secundario (primero, segundo y tercero) se les facilitó el

aprendizaje de importantes conceptos físicos antes mencionados, ya que pudieron apreciar

mediante este prototipo basado en un hecho real, la puesta en práctica de muchos conceptos

teóricos.

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CONCLUSIONES

- Se ha demostrado que a través de un prototipo didáctico se obtienen aprendizajes muy

significativos en las ciencias físicas.

- Se diseñó y se ha construido un prototipo didáctico de un elevador robot para generar

aprendizajes relacionados con las ciencias físicas.

- Se logró manipular, controlar y operar el elevador robot estableciendo simultáneamente

un ambiente de juego y de ciencia por parte de los expositores y presentes.

- Pudimos aprender conocimientos relacionados con la matemática, la física,

computación e informática y la electrónica puestos en práctica mediante nuestro

elevador robot.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS

- J. Gómez F. , “ Fisica “ Editorial Gómez Impreso el año 1986 Impreso en Perú

- Joyanes Aguilar Luis , “Programación Basic de Microcomputadoras”. Editorial McGraw – Hill Impreso el año 1984 Impreso en España

- Sears Zemansky Young, “Física Universitaria”. Editorial Fondo Educativo Interamericano Impreso el año 1986 Impreso en México

- Tocci Ronald , “Sistemas Digitales” Editorial Mac Graw Hill. Impreso el año 1998 Impreso en México

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ANEXOS

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