Potencia, Esfuerzo Y La Rueda Hidráulica (Para Aprendizaje Informal) (in English)

Los ingenieros civiles, geotécnicos, medio ambientales, mecánicos y eléctricos colaboran para diseñar y construir presas que generan electricidad a partir de la corriente del agua. Cuando los ingenieros diseñan estas presas, llamadas plantas de energía hidroeléctrica, ellos calculan la cantidad de energía que estas plantas pueden generar. Conociendo la capacidad potencial de generación que poseen, ellos pueden estimar el área máxima rural o urbana que puede recibir la electricidad generada por la presa.

Revisión General del Procedimiento

Los estudiantes diseñan y construyen una rueda hidráulica, prueban su habilidad para levantar pesos y a continuación, la vuelven a diseñar para incrementar la cantidad de peso que puede ser levantado.

Procedimiento

1. Divida a los estudiantes en grupos de tres.
2. Explica a los estudiantes que su objetivo es construir una rueda hidráulica que levante el mayor peso posible, pero que su única fuente de energía procede de un contenedor de agua de un galón.
3. Distribuye una hoja de papel en blanco a cada grupo (Atención: no distribuyas todavía el resto de los materiales.)
4. Da a los estudiantes cinco minutos para que compartan sus ideas de cómo van a construir sus ruedas hidráulicas, haz que dibujen sus diseños en su hoja de papel (Atención: si los estudiantes tienen dificultad con sus diseños, dirígelos hacia el concepto básico tras una rueda hidráulica: la fuerza del agua hace girar una rueda grande que, a su vez, genera energía para hacer algo.)

• Di a los estudiantes que necesitan tener en consideración cuántas tarjetas de cartulina deben utilizar en sus ruedas y en dónde deberán colocarlas.

5. Distribuye el material a cada grupo.
6. El primer paso, para todos los grupos, es taladrar un agujero en el centro del tapón de su botella. El instructor deberá supervisar esta parte. Atención: para ahorrar tiempo, cada una de las botellas puede ser perforada con anterioridad para cada grupo.)
7. Da instrucciones a los estudiantes para que ensarten la espiga a través del agujero del tapón de la botella, a través de la botella y lo saquen por el agujero del fondo de la botella.
8. Da tiempo a los estudiantes para que construyan sus máquinas.
9. En este desafío, los estudiantes necesitan que sus ruedas hidráulicas levanten peso. Para realizar esta tarea, tienen que atar la cuerda a un vaso de papel y atarlo al cuello de la botella de manera que cuando la botella gire por la fuerza del agua, la cuerda se enrrolle al cuello de la botella y eleve el vaso.
10. Pueden probar sus aparatos tantas veces como deseen; recuerda a los estudiantes que sus tarjetas de cartulina pueden no durar durante estas pruebas.

• Asegúrate de que los estudiantes derraman el agua dentro de una pila, bañera grande o afuera.
• Una prueba consiste en derramar un galón de agua. (Atención: el embudo deberá ser utilizado para asegurarse de que el agua sale al mismo ritmo para cada grupo; sostén el embudo a 2-3 pulgadas sobre la rueda hidráulica para la prueba de cada grupo.)

11. Al final de la prueba, haz que los grupos comparen sus diseños y cuánto peso fue capaz de levantar cada diseño. Anota la información en la pizarra/tablero blanco para que los estudiantes puedan comparar los resultados de cada grupo.

• ¿Qué diseños funcionaron bien? ¿Por qué?
• ¿Qué diseños no funcionaron bien? ¿Por qué no?
• ¿Cuáles son algunos de los beneficios de utilizar una rueda hidráulica para generar energía? ¿Cuáles son algunas de las desventajas?