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El material didáctico de máquinas simples permite acercar una introducción a principios relevantes de la mecánica y sus efectos prácticos al alumnado de educación primaria en las clases de ciencias sociales y naturales. Dentro de este material, se construirán escenarios técnicos funcionales cotidianos de forma lúdica y práctica, se investigará y se estimulará la reflexión. El alumnado construirá de forma independiente o en equipo máquinas simples y más exigentes, sistemas automatizados, herramientas y modelos físicos. Las competencias relacionadas con el proceso se fomentarán a través de la resolución de problemas, la investigación en profundidad, y estímulos para realizar modificaciones creativas en los modelos.
Otros elementos importantes son el estímulo para divertirse experimentando y la satisfacción de observar el funcionamiento perfecto de un sistema mecánico, así como la asimilación lúdica de conceptos técnicos relevantes por medio de un amplio número de actividades y sus ejemplos de resolución. Al trabajar con las máquinas simples, la clase de ciencias sociales y naturales contribuye a que el alumnado perciba su entorno de forma diferente, y reconozca los principios de acción de las máquinas simples como un patrón en las diversas aplicaciones diarias.
Principios mecánicos
Por medio del ejemplo de distintas construcciones de puertas, se pueden estudiar los principios de la mecánica de manera lúdica, así como establecerse relaciones con la cotidianeidad y reflexionar sobre resoluciones técnicas de problemas. Con diferentes básculas, se explora el pesaje como posibilidad para medir y comparar, y el mecanismo de la palanca. Sobre la base de un modelo de grúa, los conocimientos adquiridos se complementan y profundizan de forma gradual.
Proyecto grupal «Pasa la bola»
Por medio de modelos diseñados para el traslado de bolas, se exponen diferentes formas mecánicas para resolver la misma tarea y se establece una comparación entre ellas. Al mismo tiempo, se estimula concretamente la competencia personal y social del alumnado a través de un trabajo en equipo, dado que los distintos módulos pueden combinarse para formar una máquina con el tamaño que deseen. De este modo, se crea un fascinante proyecto grupal y final para toda la clase.
Las «máquinas simples» (también conocidas como máquinas de ahorro de fuerza, de transformación de fuerza o de simplificación del trabajo) son herramientas o dispositivos mecánicos que sirven para transformar una fuerza u optimizar el efecto de una fuerza. Algunos ejemplos de máquinas simples son la cuerda, la palanca, la rueda y el plano inclinado (cuña) que pueden encontrarse en diferentes combinaciones en prácticamente cualquier máquina que transforma energía a energía mecánica. [1]
De este modo, surge una amplia diversidad de temas que el alumnado puede investigar de manera lúdica y sencilla. Las tareas propuestas están formuladas de forma que se orientan a las competencias, tal como establecen los programas educativos. El objetivo es controlar el razonamiento propio al resolver problemas, así como reflexionar y valorar para, de este modo, desarrollar nuevos conocimientos. Se busca que se reconozcan los problemas, y se desarrollen y apliquen estrategias para su resolución.
Si observamos un poco a nuestro alrededor, veremos mecanismos simples y complejos prácticamente en todos lados. Estos mecanismos desempeñan un papel importante en nuestro día a día, aunque, habitualmente, su función se desconoce o está oculta. Desde una simple palanca, el mecanismo de la puerta de una habitación, las grúas, y hasta diversas soluciones mecánicas sofisticadas para cumplir con una única tarea.
La importancia de tratar el tema de las máquinas simples deriva del elevado nivel de relación con la vida diaria y del conocimiento consolidado culturalmente que se relaciona con ellas. [2]
A través de los modelos de aplicación, se tratan los siguientes temas y conceptos técnicos:
Todos los modelos se han mantenido lo más sencillos posible. Las construcciones se han diseñado de manera que puedan realizarse, probarse e investigarse en el transcurso de una hora de clase. Asimismo, se otorga una importante base para estudiar también mecanismos que parecen más complejos, como el cuadrilátero articulado o un sistema de avance lineal.
Las construcciones mecánicas existen desde tiempos inmemoriales, comenzando con simples palancas y la invención de la rueda, hasta máquinas cada vez más complejas. Las ruedas, palancas y poleas con cuerdas se utilizan desde la Antigüedad para crear herramientas de elevación y construcciones similares a grúas. Este tipo de estructuras se utilizaba, sobre todo, en las obras. El principio del aparejo ya se conocía en Grecia alrededor del año 700 a. C., mientras que la palanca es de tiempos primitivos. Arquímedes (287 - 212 a. C.) fue el autor de la denominada «Ley de la palanca». En la Antigüedad, se sistematizaron y comprendieron cada vez mejor las primeras experiencias empíricas con la ayuda de la geometría, la matemática y un gran espíritu innovador y que hasta el día de hoy se aplican en incontables ámbitos.
Herón de Alejandría, un matemático e ingeniero griego del siglo I después de Cristo, incluyó en sus escritos a la rueda, la polea, la palanca, la cuña y el tornillo como elementos de las máquinas simples. Sus textos quedaron en el olvido durante la Edad Media, pero se rescataron durante el Renacimiento a través de una traducción en árabe. Los ingenieros de aquella época añadieron, además, el plano inclinado a las máquinas simples. Si bien es unánime la noción de que constituyen los componentes fundamentales de cualquier sistema mecánico de máquinas de mayor complejidad, en la actualidad, los describiríamos más bien como elementos de máquinas simplemente. Tal vez algo que parezca relativamente trivial en la era de la información. No obstante, son la base sobre la que surgió la civilización técnica. [3]
