CurriculumCurrículoSTEMGrades 6 to 8Grados 6 a 8STEM-JH-11

STEM-JH-11

Machine RebuildReconstruir una máquina

Take apart a safe, dead device, document every layer, name its mechanisms and rebuild it, reporting honestly what still works.Desarme un aparato seguro y descompuesto, documente cada capa, nombre sus mecanismos y vuelva a armarlo, informando con honestidad qué sigue funcionando.

  • Ways in:Formas de empezar:
  • Read, 1 minuteLeer, 1 minuto
  • Do, 225 minutesHacer, 225 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
5 sessions of about 45 minutes5 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:ManufacturingManufactura

The driving questionLa pregunta central

How does it work inside?¿Cómo funciona por dentro?

A safe, dead device comes apart under careful documentation and goes back together, mostly. Mechanisms get names, and missing screws get forensics.Un aparato seguro y descompuesto se desarma con documentación cuidadosa y se vuelve a armar, casi por completo. Los mecanismos reciben su nombre, y los tornillos perdidos, una investigación forense.

Learners will be able toAl terminar se podrá

  • Follow the teardown protocol, documenting layer by layer.Seguir el protocolo de desarme, documentando capa por capa.
  • Identify three mechanisms and what each one does.Identificar tres mecanismos y la función de cada uno.
  • Rebuild with integrity, reporting honestly what no longer works.Volver a armar con integridad, informando con honestidad lo que ya no funciona.

Where the math isDónde están las matemáticas

Counting and sorting fasteners, and noticing gear ratios.Contar y clasificar tornillos y otras piezas de sujeción, y observar relaciones de engranajes.

Texas standards, strand levelEstándares de Texas, por componente

  • Science: Force, Motion, and EnergyCiencias: Fuerza, movimiento y energía
  • Technology Applications: Practical Technology ConceptsAplicaciones de tecnología: Conceptos prácticos de tecnología

Session by sessionSesión por sesión

What to doQué hacer

  1. Learn the teardown protocol and the documentation standard: photograph or sketch every layer.Aprenda el protocolo de desarme y la norma de documentación: fotografíe o dibuje cada capa.
  2. Teardown day: take the device apart, bagging and labeling the fasteners layer by layer.Día de desarme: desarme el aparato, guardando y etiquetando los tornillos capa por capa.
  3. Study the mechanisms: name the gears, cams, springs and linkages, and what each one does.Estudie los mecanismos: nombre los engranajes, levas, resortes y articulaciones, y lo que hace cada uno.
  4. Rebuild day, including forensics for any missing screws.Día de reconstrucción, con una investigación forense de los tornillos que falten.
  5. Make an exploded-view poster and show the rebuild, working or honestly not.Haga un cartel con una vista explosionada y muestre la reconstrucción, funcione o no, con honestidad.

What you needLo que necesita

  • A safe, dead device from the safe list, checked by an adultUn aparato seguro y descompuesto de la lista segura, revisado por una persona adulta
  • Zip bags and labels for sorting fasteners by layerBolsas con cierre y etiquetas para separar los tornillos por capa
  • Paper and pencil for sketchesPapel y lápiz para los dibujos

EquipmentEquipo

  • Hand tools, such as screwdriversHerramientas de mano, como desarmadores
  • Cut-resistant glovesGuantes resistentes a cortes
  • Safety glassesLentes de seguridad
  • A lidded container for sharp bitsUn recipiente con tapa para piezas filosas
  • A camera or phone to photograph each layer, if you have oneUna cámara o un teléfono para fotografiar cada capa, si tiene

Under a few dollars.Menos de unos pocos dólares.

An adult checks every device before it is opened, and only devices from the safe list come in. The safe list: keyboards, computer mice, corded phones, DVD and VHS players, mechanical and wind-up toys, computer case fans, and hand-crank tools. An adult cuts off every power cord before the device reaches the work table, and the rebuilt device is never plugged into a wall outlet. Never open CRT televisions or monitors, microwaves, anything with refrigerant such as refrigerators, air conditioners and dehumidifiers, anything with a heating element, power supplies and wall adapters, camera flash units, smoke detectors, or anything with batteries other than household alkaline double-A or triple-A cells; any lithium battery is a no. Take the alkaline cells out before opening. If you can see capacitors, stop: only an adult who knows the discharge procedure may go on, or the device leaves the table. Wear cut-resistant gloves for prying and safety glasses, and put anything sharp in a lidded container. When unsure, the answer is no, and anyone can call stop.Una persona adulta revisa cada aparato antes de abrirlo, y solo entran aparatos de la lista segura. La lista segura: teclados, ratones de computadora, teléfonos con cable, reproductores de DVD y de VHS, juguetes mecánicos y de cuerda, ventiladores de gabinete de computadora y herramientas de manivela. Una persona adulta corta todos los cables de corriente antes de que el aparato llegue a la mesa de trabajo, y el aparato reconstruido nunca se conecta a un tomacorriente. Nunca abra televisores o monitores de tubo, hornos de microondas, nada con refrigerante como refrigeradores, aires acondicionados y deshumidificadores, nada que tenga un elemento calefactor, fuentes de alimentación y adaptadores de pared, flashes de cámara, detectores de humo, ni nada con baterías que no sean pilas alcalinas comunes doble A o triple A; ninguna batería de litio, nunca. Saque las pilas alcalinas antes de abrir. Si ve capacitores, deténgase: solo una persona adulta que conozca el procedimiento de descarga puede continuar; si no, el aparato sale de la mesa. Use guantes resistentes a cortes para hacer palanca y lentes de seguridad, y ponga cualquier pieza filosa en un recipiente con tapa. Si tiene dudas, la respuesta es no, y cualquiera puede decir alto.

What learners make and showLo que se hace y se muestra

An exploded-view poster plus the rebuilt device, working or honestly not: documentation complete, three mechanisms named with their jobs, and a rebuild attempted with integrity.Un cartel con vista explosionada más el aparato reconstruido, funcione o no, con honestidad: documentación completa, tres mecanismos nombrados con su función y una reconstrucción intentada con integridad.

Mix-ups to expectConfusiones que esperar

  • "Inside is magic." Inside are mechanisms with names and jobs: gears, cams, springs and linkages."Por dentro es magia." Por dentro hay mecanismos con nombre y función: engranajes, levas, resortes y articulaciones.
  • "A failed rebuild is a failed project." Honest documentation of what broke counts as full success; the learning is in the record."Una reconstrucción fallida es un proyecto fallido." Documentar con honestidad lo que se rompió cuenta como un éxito completo; el aprendizaje está en el registro.

Simulate, 10 minutesSimular, 10 minutos

Simple machines: trade force for distanceMáquinas simples: cambie fuerza por distancia

Lift a load with a lever, pulleys and a ramp. Each one lets you use less force, but you move farther, and the work stays the same.Levante una carga con una palanca, poleas y una rampa. Cada una le deja usar menos fuerza, pero usted recorre más distancia, y el trabajo sigue igual.

A lever lifting a cardboard box: a painted board on a wooden fulcrum, a red arrow pushing down on the far end, and beside it a card with two work boxes of the same area.

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

  1. Lift a load with a push smaller than its weight.Levante una carga con un empuje menor que su peso. Not done yet.Todavía no.
  2. Lift a load with each of the three machines.Levante una carga con cada una de las tres máquinas. Not done yet.Todavía no.
  3. Lift the heaviest load with a push or pull of fifty newtons or less.Levante la carga más pesada con un empuje o un jalón de cincuenta newtons o menos. 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.

The machineLa máquina
Friction on the rampFricción en la rampa

Your push or pullSu empuje o jalón

What the machine needs to startLo que la máquina necesita para arrancar

Your hand movesSu mano recorre

The load risesLa carga sube

The ruleLa regla

Work, yours and the load'sTrabajo, el suyo y el de la carga

On the card, each box is a piece of work: its height is a force and its width is a distance, so its area is force times distance. In an ideal machine your box and the load's box have the same area, whatever their shapes; on the ramp, the pale top of yours is the work friction takes, which turns into warmth.En la tarjeta, cada caja es un trabajo: su altura es una fuerza y su ancho es una distancia, así que su área es fuerza por distancia. En una máquina ideal su caja y la de la carga tienen la misma área, sea cual sea su forma; en la rampa, la parte pálida de arriba de la suya es el trabajo que se lleva la fricción, que se vuelve calor.

What is happeningQué está pasando

A simple machine helps you move a heavy load with a smaller push or pull, but it never gives that for free. Whatever force it saves you, you pay back in distance: your hand moves farther than the load does. Force times distance is called work, and in a perfect machine the work you put in equals the work the load gets.Una máquina simple le ayuda a mover una carga pesada con un empuje o un jalón más pequeño, pero nunca lo da gratis. La fuerza que le ahorra, usted la paga en distancia: su mano recorre más que la carga. La fuerza por la distancia se llama trabajo, y en una máquina perfecta el trabajo que usted pone es igual al trabajo que recibe la carga.

A lever is a board that turns on a point called the fulcrum. It balances when the load times its distance from the fulcrum equals your push times your distance from it. Slide the fulcrum toward the load and a small push lifts it, but your end has to travel much farther. A box propped on a stick, like a leprechaun trap, is a lever too: it tips on the edge that rests on the table, so the stick holds up only about half the box's weight.Una palanca es una tabla que gira sobre un punto llamado punto de apoyo. Se equilibra cuando la carga por su distancia al punto de apoyo es igual a su empuje por la distancia de usted a ese punto. Acerque el punto de apoyo a la carga y un empuje pequeño la levanta, pero su extremo tiene que recorrer mucho más. Una caja levantada sobre un palito, como la trampa para duendes, también es una palanca: gira sobre el borde que queda en la mesa, así que el palito sostiene solo como la mitad del peso de la caja.

Pulleys share a load among the strands of rope that hold it up. One fixed pulley only turns your pull around, so you pull down to lift up. Add movable pulleys and more strands hold the load, each carrying an equal share: with four strands you pull a quarter of the weight, and you pull four times as much rope.Las poleas reparten una carga entre los tramos de cuerda que la sostienen. Una sola polea fija solo cambia la dirección de su jalón, así que usted jala hacia abajo para subir algo. Agregue poleas móviles y más tramos sostienen la carga, cada uno con una parte igual: con cuatro tramos usted jala la cuarta parte del peso, y jala cuatro veces más cuerda.

A ramp lifts a load a little at a time as you push it along: a longer ramp needs less force but a longer push. Friction is real effort, since rubbing turns some of your work into warmth, so a box that slides needs much more push than a cart on wheels, and getting it started takes more push than keeping it moving. Friction is not only a problem, though: it is also what keeps a box on a gentle ramp from sliding back down.Una rampa sube una carga poco a poco mientras usted la empuja: una rampa más larga necesita menos fuerza pero un empuje más largo. La fricción es esfuerzo de verdad, porque el roce convierte parte de su trabajo en calor, así que una caja que se desliza necesita mucho más empuje que un carrito con ruedas, y ponerla en marcha cuesta más empuje que mantenerla en movimiento. Pero la fricción no es solo un problema: también es lo que evita que una caja en una rampa suave se resbale hacia abajo.

Things to tryCosas para probar

  • Keep the load at ten kilograms and slide the lever's fulcrum from near your hand to near the load. Watch the push it needs fall while your end's path grows.Deje la carga en diez kilogramos y mueva el punto de apoyo de la palanca desde cerca de su mano hasta cerca de la carga. Vea cómo baja el empuje que necesita mientras crece el recorrido de su extremo.
  • Change one thing at a time, the way a fair test does: lift the same load with no movable pulley, then one, then two, and predict each pull before you press Lift the load.Cambie una sola cosa a la vez, como en una prueba justa: levante la misma carga sin polea móvil, luego con una y luego con dos, y prediga cada jalón antes de oprimir Levantar la carga.
  • On the ramp, choose the sliding box and make the ramp longer. The push gets smaller, but watch your work box on the card: the farther you push, the more work friction takes.En la rampa, escoja la caja que se desliza y alargue la rampa. El empuje se hace más pequeño, pero mire su caja de trabajo en la tarjeta: entre más lejos empuja, más trabajo se lleva la fricción.
  • Set your push below what the machine needs and try to lift. Then press Just enough: it finds the smallest push on the slider that does the job.Ponga su empuje por debajo de lo que necesita la máquina e intente levantar. Luego oprima Lo justo: encuentra el empuje más pequeño del control que hace el trabajo.

A model, kept simple: the board, the pulleys and the rope weigh nothing, and nothing rubs except the friction you choose on the ramp. The amounts of friction are the model’s choices near measured values, a little more to start a box sliding than to keep it moving. Gravity pulls about nine point eight newtons on each kilogram. A machine you build has some friction everywhere and parts with weight, so it always needs a little more push than this one.Un modelo, simple a propósito: la tabla, las poleas y la cuerda no pesan nada, y nada roza salvo la fricción que usted elija en la rampa. Las cantidades de fricción son elecciones del modelo cercanas a valores medidos, un poco más para poner a deslizar una caja que para mantenerla en movimiento. La gravedad jala como nueve coma ocho newtons por cada kilogramo. Una máquina que usted construya tiene algo de fricción en todas partes y piezas con peso, así que siempre necesita un poco más de empuje que esta.

Open the simulation on its own pageAbrir la simulación en su propia páginaBalance a ruler seesawEquilibre un subibaja de reglaGears: faster or strongerEngranajes: más rápido o más fuerte

Use it, share it, adapt itÚsela, compártala, adáptela

The credit to copyEl crédito para copiar

Free BYRD, CC BY. “Machine Rebuild” from the Byrd Academy STEM Curriculum by Byrd EDU, byrdathome.org.Free BYRD, CC BY. “Reconstruir una máquina”, del Currículo STEM de Byrd Academy, de Byrd EDU, byrdathome.org.

This is free to use, share and adapt, even commercially, under the Creative Commons Attribution 4.0 International license (CC BY 4.0), with this credit. What Free BYRD means.Esto es libre de usar, compartir y adaptar, incluso con fines comerciales, bajo la licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional (CC BY 4.0), con este crédito. Qué significa Free BYRD.

Keep goingSiga adelante

What to do nextQué hacer después

Make it harderHágalo más difícil

Find a pair of meshing gears, count their teeth, work out the gear ratio and explain how it changes the turning speed.Encuentre un par de engranajes que embonan, cuente sus dientes, calcule la relación de engranajes y explique cómo cambia la rapidez de giro.

For a younger onePara alguien más pequeño

With an adult, open a wind-up toy or a hand-crank tool from the safe list, sketch each layer and name one moving part.Con una persona adulta, abra un juguete de cuerda o una herramienta de manivela de la lista segura, dibuje cada capa y nombre una pieza que se mueve.

Try this nextPruebe esto después

BH-0039

Take apart a dead keyboard, name its mechanisms and rebuild itDesarme un teclado descompuesto, nombre sus mecanismos y vuélvalo a armar

With a grown-up checking the device first, take apart a dead keyboard, mouse or wind-up toy layer by layer, bag the screws, name three mechanisms and rebuild it, reporting honestly what still works.Con una persona adulta revisando primero el aparato, desarme capa por capa un teclado, un ratón o un juguete de cuerda descompuesto, guarde los tornillos en bolsas, nombre tres mecanismos y vuélvalo a armar, reportando con honestidad qué sigue funcionando.

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SIM-0007

Simple machines: trade force for distanceMáquinas simples: cambie fuerza por distancia

Lift a load with a lever, pulleys and a ramp. Each one lets you use less force, but you move farther, and the work stays the same.Levante una carga con una palanca, poleas y una rampa. Cada una le deja usar menos fuerza, pero usted recorre más distancia, y el trabajo sigue igual.

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Best for ages 6 and upIdeal desde los 6 años

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SIM-0015

Balance a ruler seesawEquilibre un subibaja de regla

Stack coins on a ruler resting on a pencil, see which side turns harder, and balance a big stack with one coin far out.Apile monedas sobre una regla apoyada en un lápiz, vea qué lado gira más fuerte y equilibre una pila grande con una sola moneda lejos del lápiz.

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SIM-0017

Gears: faster or strongerEngranajes: más rápido o más fuerte

Mesh two or three gears, choose their teeth and turn the crank. See the trade between speed and turning force, and how an idler gear flips the direction.Acople dos o tres engranajes, escoja sus dientes y gire la manivela. Vea el cambio entre velocidad y fuerza de giro, y cómo un engranaje intermedio voltea el sentido.

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