CurriculumCurrículoSTEMGrades 6 to 8Grados 6 a 8STEM-JH-07
Bridge and Structure ChallengeReto de puentes y estructuras
Design a craft-stick bridge on a budget, load it step by step, measure how much it bends and explain where and why it fails.Diseñe un puente de palitos con un presupuesto de materiales, cárguelo paso a paso, mida cuánto se dobla y explique dónde y por qué falla.
- Ways in:Formas de empezar:
- Read, 1 minuteLeer, 1 minuto
- Do, 270 minutesHacer, 270 minutos
- Simulate, 5 minutesSimular, 5 minutos
- GradesGrados
- Grades 6 to 8, and any learner ready for itGrados 6 a 8, y cualquier persona lista para ello
- TimeTiempo
- 6 sessions of about 45 minutes6 sesiones de unos 45 minutos
- CostCosto
- Under a few dollarsMenos de unos pocos dólares
The MESH'D components this unit uses:Los componentes MESH'D que usa esta unidad:ManufacturingManufacturaHolistic DesignDiseño integral
The driving questionLa pregunta central
How much can it hold?¿Cuánto puede aguantar?
The classic bridge challenge, grown up. Tension and compression get their names, bending is measured, and failure is analyzed instead of mourned.El clásico reto del puente, ahora a otro nivel. La tensión y la compresión reciben su nombre, se mide cuánto se dobla la estructura y la falla se analiza en lugar de lamentarse.
Learners will be able toAl terminar se podrá
- Design under a materials budget and a required span.Diseñar con un presupuesto de materiales y una distancia que hay que cubrir.
- Load in small steps and record how far the structure bends.Cargar en pasos pequeños y registrar cuánto se dobla la estructura.
- Find where it failed and explain why.Encontrar dónde falló y explicar por qué.
- Defend one design choice with data.Defender una decisión de diseño con datos.
Where the math isDónde están las matemáticas
Load and deflection tables, where deflection is how far the structure bends, and proportional reasoning in the results graphs.Tablas de carga y deflexión, donde la deflexión es cuánto se dobla la estructura, y razonamiento proporcional en las gráficas de resultados.
Texas standards, strand levelEstándares de Texas, por componente
- Science: Scientific and Engineering PracticesCiencias: Prácticas científicas y de ingeniería
- Math: ProportionalityMatemáticas: Proporcionalidad
Session by sessionSesión por sesión
What to doQué hacer
- Feel tension and compression with arm arches and stick trusses.Sienta la tensión y la compresión formando arcos con su propio cuerpo y armando armaduras de palitos.
- Design under constraints: a materials budget and a span to cross.Diseñe con restricciones: un presupuesto de materiales y una distancia que cruzar.
- Build the bridge.Construya el puente.
- Test it with a protocol: add load in small steps, measure how far it bends each time, and keep a table.Pruébelo con un protocolo: agregue carga en pasos pequeños, mida cuánto se dobla cada vez y lleve una tabla.
- Analyze failure: where it gave way, why, and notes for a redesign.Analice la falla: dónde cedió, por qué, y notas para rediseñar.
- Destruction day: load the bridges until they fail and present data posters.Día de destrucción: cargue los puentes hasta que fallen y presente carteles con los datos.
What you needLo que necesita
- Craft sticksPalitos de madera para manualidades
- GluePegamento
- StringCordón
EquipmentEquipo
- Masses or weights for loadingPesas para cargar
- RulersReglas
- Safety glassesLentes de seguridad
Under a few dollars.Menos de unos pocos dólares.
Wear eye protection while loading structures to failure. Mark a drop zone with tape and keep hands and feet out of it. Lift masses into place; never toss them.Use protección para los ojos mientras carga las estructuras hasta que fallen. Marque con cinta adhesiva una zona de caída y mantenga manos y pies fuera de ella. Coloque las pesas con las manos; nunca las lance.
What learners make and showLo que se hace y se muestra
Destruction day: bridges loaded until they fail, each with a data poster showing a complete load table, the failure located and explained, and a design choice defended with numbers.Día de destrucción: puentes cargados hasta que fallan, cada uno con un cartel de datos que muestra una tabla de carga completa, la falla ubicada y explicada, y una decisión de diseño defendida con números.
Mix-ups to expectConfusiones que esperar
- "Strong means rigid everywhere." Some flex is good design, not weakness; the deflection data shows where a structure bends and still holds."Fuerte significa rígido en todas partes." Cierta flexibilidad es buen diseño, no debilidad; los datos de deflexión muestran dónde se dobla una estructura y aun así resiste.
- "Failure analysis is blame." It is how engineers learn where and why a structure gave way, so the next design is better."Analizar la falla es buscar culpables." Es la forma en que los ingenieros aprenden dónde y por qué cedió una estructura, para que el siguiente diseño sea mejor.
At homeEn casa
Try it at the kitchen tablePruébelo en la mesa de la cocina
Hold a family vote for a people's-choice bridge.Organice una votación familiar para elegir el puente favorito del público.
Simulate, 5 minutesSimular, 5 minutos
How shape makes paper strongCómo la forma hace fuerte al papel
Fold one sheet of paper four ways, set it across two cups and load it block by block. Watch where the bridge bends hardest and where it gives way, then move the cups and try again.Doble una hoja de papel de cuatro maneras, póngala entre dos vasos y cárguela bloque por bloque. Observe dónde se dobla más el puente y dónde cede, y luego mueva los vasos y pruebe otra vez.
The drawing shows where it starts. It runs here once its script has loaded.El dibujo muestra dónde empieza. Funciona aquí una vez que carga su código.
Your challengeSu reto
- Find a gap where even a flat sheet holds the empty cup.Encuentre una distancia en la que hasta una hoja plana aguante el vaso vacío. Not done yet.Todavía no.
- Load a folded bridge until it crumples, and see where it gives way.Cargue un puente doblado hasta que se aplaste, y vea dónde cede. Not done yet.Todavía no.
- Fold the sheet so it holds ten blocks.Doble la hoja para que aguante diez bloques. Not done yet.Todavía no.
- With the cups as far apart as they go, hold five blocks.Con los vasos lo más separados posible, aguante cinco bloques. Not done yet.Todavía no.
Every challenge done. Now try it for real at home.Todos los retos logrados. Ahora pruébelo de verdad en casa.
Strength used in the middleResistencia usada en el centro
The load, cup and blocksLa carga, vaso y bloques
How far it sagsCuánto se hunde
The most it holds hereLo más que aguanta aquí
The red wedge under the bridge shows how hard the paper is bent at each place: hardest in the middle, under the cup. The dashed line is as much bending as this fold can take; past it, the bridge gives way. The box in the corner shows the sheet from its end.La cuña roja bajo el puente muestra cuánto se dobla el papel en cada lugar: más en el centro, debajo del vaso. La línea punteada es lo más que aguanta este doblez; si la pasa, el puente cede. El recuadro de la esquina muestra la hoja vista desde un extremo.
What is happeningQué está pasando
A sheet of paper laid flat across two cups bends under almost nothing. It is so thin that even its own weight makes it sag. Folding it over into a thicker strip barely helps, because the loose layers slide past each other and each one bends on its own.Una hoja de papel puesta plana entre dos vasos se dobla casi con nada. Es tan delgada que hasta su propio peso la hace hundirse. Doblarla para hacer una tira más gruesa casi no ayuda, porque las capas sueltas se deslizan una sobre otra y cada una se dobla sola.
Folding walls up its edges, or folding it into zigzags, stands paper up, away from the middle of the sheet. That is what makes a bridge stiff: the farther the paper sits from the middle, the harder it is to bend, and that distance counts three times over.Doblar paredes en sus bordes, o doblarla en zigzag, pone el papel de pie, lejos del centro de la hoja. Eso es lo que hace rígido a un puente: entre más lejos del centro queda el papel, más cuesta doblarlo, y esa distancia cuenta tres veces.
A bridge is bent hardest in the middle, right under the load, so that is where it gives way. A flat sheet sags until it folds through; a folded one crumples where the tops of its folds are squeezed the most.Un puente se dobla más en el centro, justo debajo de la carga, así que ahí es donde cede. Una hoja plana se hunde hasta doblarse por completo; una doblada se aplasta donde la parte de arriba de sus dobleces se aprieta más.
Every bridge gets weaker as the gap grows. With the cups twice as far apart, a folded bridge holds about half as much before it crumples, and a flat one sags eight times as far.Todo puente se debilita a medida que crece la distancia. Con los vasos al doble de separación, un puente doblado aguanta como la mitad antes de aplastarse, y uno plano se hunde ocho veces más.
Things to tryCosas para probar
- Start with walls and press Add a block until it crumples. Watch the red wedge reach the dashed line first.Empiece con paredes y presione Agregar un bloque hasta que se aplaste. Observe cómo la cuña roja llega primero a la línea punteada.
- Switch to zigzags at the same gap: how many blocks does it hold now?Cambie a zigzag con la misma distancia: ¿cuántos bloques aguanta ahora?
- Choose a flat sheet, then move the cups as close as they go.Escoja la hoja plana y luego acerque los vasos lo más que se pueda.
- Look at the box in the corner: the deeper the fold seen from the end, the stronger the bridge.Mire el recuadro de la esquina: entre más alto es el doblez visto desde el extremo, más fuerte es el puente.
This is a model. The bending uses the real beam formulas for paper, with the sheet's own weight, but the squeeze at which folded paper crumples is a rule of thumb chosen so the folds rank the way they did in the episode, not a measurement. Each block counts as ten grams, and the blocks are drawn smaller than real ones. Real paper also slips on the cups and its walls spread apart, so your own bridge will hold a different number.Esto es un modelo. El doblez usa las fórmulas reales de una viga de papel, con el peso de la propia hoja, pero el apretón con el que el papel doblado se aplasta es una regla práctica elegida para que los dobleces queden en el mismo orden que en el episodio, no una medición. Cada bloque cuenta como diez gramos, y los bloques se dibujan más pequeños que los reales. El papel real también se resbala sobre los vasos y sus paredes se abren, así que su puente aguantará otro número.
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The credit to copyEl crédito para copiar
Free BYRD, CC BY. “Bridge and Structure Challenge” from the Byrd Academy STEM Curriculum by Byrd EDU, byrdathome.org.Free BYRD, CC BY. “Reto de puentes y estructuras”, del Currículo STEM de Byrd Academy, de Byrd EDU, byrdathome.org.
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