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Race ramp racers with a fair testHaga carreras en rampa con una prueba justa
Build a cardboard racer, roll it down a ramp, and change one thing at a time, three runs each, to find out what really makes it go farther.Construya un carrito de cartón, láncelo por una rampa y cambie una sola cosa a la vez, tres veces cada una, para descubrir qué lo hace llegar más lejos.
- Ways in:Formas de empezar:
- Read, 2 minutesLeer, 2 minutos
- Do, 45 minutesHacer, 45 minutos
- Simulate, 10 minutesSimular, 10 minutos
- AgesEdades
- Every age. Best for ages 6 to 12.Todas las edades. Ideal de 6 a 12 años.
- CostCosto
- Things already at homeCosas que ya hay en casa
- From the curriculumDel currículo
- STEM-ES-02
The MESH'D components this item uses:Los componentes MESH'D que usa:ManufacturingManufacturaSoftwareSoftware
Do, about 45 minutesHacer, unos 45 minutos
Build it at homeConstrúyalo en casa
StepsPasos
- Tape the two straw pieces across the bottom of the cardboard. They hold the axles and let them spin.Pegue los dos pedazos de popote a lo ancho, debajo del cartón. Sostienen los ejes y los dejan girar.
- A grown-up snips the skewer tips and pokes a hole in the center of each cap. Slide a skewer through each straw and push a cap onto each end.Una persona adulta corta las puntas de las brochetas y hace un agujero en el centro de cada tapa. Pase una brocheta por cada popote y encaje una tapa en cada punta.
- Set up the ramp. Always let the racer go from the same spot, without pushing it.Arme la rampa. Suelte siempre el carrito desde el mismo lugar, sin empujarlo.
- Measure from the end of the ramp to where the racer stops, to the nearest centimeter. Do it three times, write all three down, and circle the middle one.Mida desde el final de la rampa hasta donde se detiene el carrito, al centímetro más cercano. Hágalo tres veces, anote las tres y encierre en un círculo la del medio.
- Change one thing only, then run three more times and compare the middle values.Cambie una sola cosa, haga tres carreras más y compare los valores del medio.
- Draw a bar graph with one bar for each change, as tall as its middle run.Dibuje una gráfica de barras con una barra para cada cambio, tan alta como su carrera del medio.
What you needLo que necesita
- A piece of cardboard for the bodyUn pedazo de cartón para la carrocería
- Four bottle caps for wheelsCuatro tapas de botella para las ruedas
- Two wooden skewers for axlesDos palitos de brocheta para los ejes
- A drinking straw, cut in twoUn popote, cortado en dos
- TapeCinta adhesiva
- A ramp: a baking sheet or a board propped on a few booksUna rampa: una bandeja para hornear o una tabla apoyada en unos libros
- A tape measure, paper and a pencilUna cinta métrica, papel y un lápiz
Things already at home.Cosas que ya hay en casa.
Skewers have sharp points: a grown-up handles them and snips off the sharp tips before building, and no one ever points one at a face. A grown-up pokes the holes in the caps. Coins are a choking hazard, so keep them away from babies and toddlers.Los palitos de brocheta tienen punta afilada: una persona adulta los maneja y les corta la punta antes de construir, y nadie apunta uno hacia la cara de otra persona. Una persona adulta hace los agujeros en las tapas. Las monedas son un peligro de asfixia, así que manténgalas lejos de bebés y niños pequeños.
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The big ideaLa gran idea
A fair test changes only one thing at a time and keeps everything else the same, so you know what caused the difference. One run can fool you, because a crooked start or a bump on the floor can change it. So run each test three times and keep the middle value, the run that falls between the other two, so one odd run cannot fool you. Friction, the rubbing between surfaces, slows a rolling racer, and different floors make different amounts of it. Friction is not the enemy, though: brakes and shoe soles need it to work.Una prueba justa cambia una sola cosa a la vez y deja todo lo demás igual, para saber qué causó la diferencia. Una sola carrera puede engañarlo, porque una salida torcida o un bache en el piso pueden cambiarla. Por eso haga cada prueba tres veces y quédese con el valor del medio, la carrera que queda entre las otras dos, para que una carrera rara no lo engañe. La fricción, el roce entre superficies, frena al carrito, y cada piso produce una cantidad distinta. Pero la fricción no es el enemigo: los frenos y las suelas de los zapatos la necesitan para funcionar.
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.
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
- 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.
- Lift a load with each of the three machines.Levante una carga con cada una de las tres máquinas. Not done yet.Todavía no.
- 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.
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 página
Your engineering challengeSu reto de ingeniería
Make your racer roll as far as it can, but change only one thing per round, and prove each improvement with three runs.Haga que su carrito llegue lo más lejos posible, pero cambie una sola cosa en cada ronda y demuestre cada mejora con tres carreras.
Make it an experimentConviértalo en un experimento
Science is about changing one thing and watching what happens. Write down your guess, your hypothesis, before you start.La ciencia se trata de cambiar una cosa y observar qué pasa. Escriba su suposición, su hipótesis, antes de empezar.
- Change the floor at the bottom of the ramp: bare floor, a towel, a rug.Cambie el piso al final de la rampa: piso liso, una toalla, un tapete.
- Tape coins onto the racer to make it heavier. Many people expect heavier to always win, so test it instead of guessing.Pegue monedas al carrito para hacerlo más pesado. Mucha gente cree que el más pesado siempre gana, así que pruébelo en vez de adivinar.
- Raise the ramp by one more book and see how far the middle run moves.Suba la rampa un libro más y vea cuánto cambia la carrera del medio.
Use it, share it, adapt itÚsela, compártala, adáptela
The credit to copyEl crédito para copiar
Free BYRD, CC BY. “Race ramp racers with a fair test” from the Byrd Academy STEM Curriculum by Byrd EDU, byrdathome.org.Free BYRD, CC BY. “Haga carreras en rampa con una prueba justa”, del Currículo STEM de Byrd Academy, de Byrd EDU, byrdathome.org.
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