Science, Technology, Engineering and Mathematics Parent Toolkit

Transcripción

The Society of Hispanic Professional Engineers Foundation
Science, Technology, Engineering and
Mathematics Parent Toolkit
Paquete de Información para Padres sobre
Ciencias, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas
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STEM Toolkit •Paquete de Información
Table of Contents
Introduction .........................................................................................................................................................3
STEM ACTIVITIES ..................................................................................................................................................4
Ages: 4-7 ..........................................................................................................................................................4
Lifting with Levers ........................................................................................................................................4
Make a Teepee .............................................................................................................................................6
Ages: 8-11 ........................................................................................................................................................8
Can you stand the pressure? .......................................................................................................................8
Biodiversity of Feet – A trip to the zoo! .......................................................................................................9
Ages: 11-18 ................................................................................................................................................... 11
Physics by the Fire: Match Stick Rocket .................................................................................................... 11
Skateboard Disaster .................................................................................................................................. 13
Other Resources................................................................................................................................................ 16
Índice
Introducción ...................................................................................................................................................... 17
Actividades de Ciencias, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas....................................................................... 18
Edades: 4-7.................................................................................................................................................... 18
Elevación con palancas ............................................................................................................................. 18
Construir un Tipi........................................................................................................................................ 20
Edades: 8-11.................................................................................................................................................. 22
¿Puedes soportar la presión? ................................................................................................................... 22
¡Biodiversidad de los pies – Un viaje al zoológico! ................................................................................... 23
Edades: 11-18................................................................................................................................................ 25
Física a través del fuego: Fósforo cohete.................................................................................................. 25
Desastre de patinetas ............................................................................................................................... 27
Otros Recursos .................................................................................................................................................. 30
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Introduction
The Society of Hispanic Professional Engineers (SHPE) Foundation applauds you for attending the Noche de
Ciencias (Science Night) and opening the door for your students to explore Science Technology Engineering
and Math (STEM). This Parent STEM Toolkit is being provided to you through funding provided by the Naval
Air Systems Command (NAVAIR).
The toolkit contains STEM activities for parents of elementary, middle school students, and high school
students. The STEM component of this toolkit contains free or inexpensive, simple, hands on activities for
you and your children.
The SHPE Foundation looks forward to partnering with you in helping your students academically succeed
and connecting your students with STEM professionals and resources.
. NAVAIR's mission is to provide full life-cycle support of naval aviation aircraft, weapons and systems
operated by Sailors and Marines. This support includes research, design, development and systems
engineering; acquisition; test and evaluation; training facilities and equipment; repair and modification; and
in-service engineering and logistics support.
SHPE is a national organization with over eight thousand members in four hundred and twenty
university and professional chapters. SHPE, Inc. and SHPE Foundation are committed to your student’s
success now and when they attend college and become professionals. Your students are the future’s
innovators and entrepreneurs. Together, we will impact the United States and the world.
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STEM ACTIVITIES
Ages: 4-7
Lifting with Levers
Description: This activity will focus on understanding how machines make work easier or people’s effort
more powerful.
Keywords: Simple Machine, Lever, Energy, Work, Power, Efficiency, Pivot
Materials:
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•
•
•
•
•
•
•
Foam board, or heavy cardboard
Ruler
Marker
Scissors or paper cutter (ADULT SUPERVISION NEEDED)
Binder clip, medium size
6 small paper cups (3 ounce size)
50 pennies
Tape
Instructions:
1. Make THREE levers out of the foam board or heavy cardboard.
a. First - 8 inches long
b. Second - 14 inches
c. Third - 20 inches
2. Measure and mark 2 inches from the end of each lever. This is where you will position your pivot
point.
3. Tape paper cups to each end of the 3 levers.
4. To make the pivot point, take the handles off the binder clip. Set the pivot point under the shortest
lever as shown in the diagram (next page). Make sure the pivot point is under the 2-inch mark. Use a
small loop of tape, sticky side out, to keep the pivot point in place.
5. Add 36 pennies to the cup on the load end of the lever.
Q: How many pennies do you have to add to the effort end to lift the load?
6. Repeat steps 3 and 4 with the OTHER 2 levers and record your results on the chart (below).
5
What’s going on?
 Think about: As the lever arm gets longer, what happens to the effort need to lift the load?
 What are other examples of levers?
How a lever works: The lever has TWO parts: the lever (itself) and the pivot. The placement of the pivot will
determine how far the load will move and how much effort is needed to move it. The further away you from
the pivot the less force needed, but the closer you are to the pivot, the more force you will need to move
the same distance. Machines help us do work. They never increase the amount of work done, but they can
make work easier by requiring less force. When machines make work easier, they are said to increase
mechanical advantage. Mechanical advantage compares the amount of force put into a device to the
amount of force the device puts out.
Simple machines are the basic components from which more complicated ones are built. All simple
machines can be classed in one of two groups:
1. The Lever Group -- levers, wheels and axles, and pulleys. These devices make use of rotation about a
pivot point to alter mechanical advantage.
2. The Wedge Group -- inclined planes, wedges, screws. These simple machines use the idea that a
long trip up a gentle slope results in the same accomplishment with less effort than a short climb up
a steep cliff.
Source: www.pbskids.org/cyberchase
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Make a Teepee
Description: This activity will have your child explore all the steps of the engineering design process –
Identifying a problem; Brainstorming ideas; Developing a plan to pursue that idea; Creating his or her idea;
and Reflecting on the results and improving the design for better results.
Keywords: Design process, Structure, Identify, Create, Improve
Materials:
•
•
•
•
•
•
At least 100 sheets of newspaper (makes 5 teepee poles)
Tape (one piece for each section)
2-3 Rubber bands
200 thin, white paper plates (9 inch diameter)
Stapler
Colored markers
Instructions:
Make the Poles:
1. Roll 6 sheets of newspaper on the diagonal. (That means you have to start at the tip of one
corner.) Roll the sheets to make a tight tube. When the tube is rolled, tape the corner in
place.
2. This is one section of a pole. Each pole needs three tubes, so repeat step 1 to make them.
Then push the end of one tube into the next to make your first pole.
3. Make at least FOUR poles
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4. Stand them together and put the rubber band around the tops. Then spread the poles apart
to make the teepee shape.
Make a Teepee:
1. Staple THREE or FOUR paper plates together side-by-side. Wrap these at the top of the
teepee and staple to make a ring.
2. For your second layer, slide a paper plate UNDER the first layer and
staple it. The first layer should OVERLAP on top of the second layer.
3. Keep going in this way around and around your teepee. Staple the
next plate to the one beside it and to the one above it.
4. When you have covered half of the teepee, keep a space between
two poles. This will be your doorway. Keep making the overlapping
pattern to the bottom to finish your cover.
What’s going on?
Engineers use patterns found in the natural world to design and build structures, to
strengthen manufactured materials and to streamline designs for transportation. This
exercise is designed to understand the process of designing a structure and the use of
different materials. To make it more challenging, change the materials used to make a
stronger structure and determine its limitations.
Source: http://pbskids.org/cyberchase/activities/make-tikiville-teepee/
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Ages: 8-11
Can you stand the pressure?
Description: Learn about density and pressure by quickly cooling water vapor in aluminum can.
Key Words: Pressure, Matter
Materials:
•
•
•
•
•
1 undamaged, pre-rinsed, empty soda can
Large bowl of cool tap water
Stove in a kitchen
Potholder
Frying pan or hot plate
Instructions:
1. With the supervision of an adult, place the frying pan on a burner near the front of the stove.
2. Turn the handle towards the inside so it will not get caught on anything.
a. Set the heat to the low or medium-low setting.
3. Place 2 tablespoons of water in the soda can.
a. Set the can on the frying pan to heat the water inside.
b. While the can is heating, fill the bowl two thirds full with tap water and set it on your work
area.
4. When you see steam coming out of the soda can, you are ready to perform the experiment. BE
CAREFUL!
a. Wearing the oven mitts carefully set the frying pan on the potholder next to the bowl of
water.
5. Quickly pick up the soda can and turn it upside down into the bowl of water. What happens?
a. Lift the can out of the water. What do you notice?
What’s going on?
Matter is all around us. It is anything that takes up space and has mass (that means weight). Normally
matter exists in one of four forms called states or phases of matter. They are: solid, liquid, gas, and plasma.
When you bring the water in the frying pan to a boil, you are changing the water from a liquid state to a
gaseous state. As a gas, the water takes up more space, filling the can with water vapor, and pushing the air
out of the can. When you turn the soda can upside down in the cold water, the lower temperature forces
the water vapor in the can to turn back into a liquid state. Since the liquid water takes up less space
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Matter:
The gaseous water, much of the can is now empty of matter — creating a
vacuum. Air (and water from the bowl) rush in to fill the space, crushing the
can.
Source: COSI Columbus, www.cosi.org
Biodiversity of Feet – A trip to the zoo!
Description: Students will learn how to observe, collect data, and analyze to form conclusions. All of these
steps are important to help participants develop the analytical thinking skills and understand the scientific
process of understanding ones surroundings.
Keywords: Observation, Analysis, and Biodiversity
Materials:
1. Notebook & pencil
2. Plant & Animal identification resources(plant catalogues & animal magazines)
3. Camera
Instructions:
1. Guide your kids as they do the following:
a. Prepare to participate by selecting a location to observe plants and animals. This could be a yard
or neighborhood park, a wooded area, a pond (adult supervision, please!), or anywhere else
outdoors where there is a variety of plant life.
b. Make a numbered list in the notebook, leaving space to write notes and observations after each
number.
c. Enter the observation area in groups of two, and write a list of living things that they see. Each
type of tree, plant, flower, or weed gets its own entry on the list. If the name of the plant is not
known, write a full description of it, and try to identify it later.
d. Watch for animals as well, although animals may not be as readily apparent. Look for squirrels,
rabbits, or birds and don’t forget to look for bugs. This may mean getting down on hands and
knees, and being thorough in looking for bugs in grassy areas, or even under leaves, logs, or
rocks. Again, if the name of a specific bug is not known, describe the bug as completely as
possible.
e. After all the students have had a chance to explore the observation area, return to a gathering
place to go over the findings. Make a master list of all the different kinds of plants and animals
that were found.
2. Analyze the Data.
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a. Go to the zoo to look at animal feet. Webbed feet, padded feet, clawed feet, feathered feet.
Make a list of ten different animals at the zoo, and write down a description of their feet.
b. Now think about this: How do each animal’s feet help the animal live in its environment? Put
each animal from your list into the category that best describes what their feet type helps them
do. You can put an animal into more than one category. Use these categories, or any others you
can think of:
•
•
•
•
•
•
•
•
Hunting
Fishing
Swimming
Digging
Jumping
Climbing
Defending themselves
Holding things
3. Keep Exploring!
Encourage your kids to look at the different ways color
protects the animals at the zoo.
DATA & ANALYSIS TIP: Many zoos
have themed exhibit areas: “North
Woods Trail,” or “Tropical Birds,”
for example. Your students can use
these existing themes to analyze
the data they collect from their
animal feet investigation. In other
words, help students envision the
environment where these animals
live and relate each animal’s use
of its feet to the place in that
environment it occupies.
Animal colors and patterns might help the animals blend
in to their environment, or their colors and patterns might
be a warning for other animals to “stay away!”
To do: Have the kids describe the colors and patterns that the kids see on different animals. The
kids should also write down how the kids think the color or patterns protect the animal from
predators.
Source: pbskidsgo.org/dragonflytv
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Ages: 11-18
Physics by the Fire: Match Stick Rocket
Description: Learners build a small rocket using a matchstick and a piece of aluminum foil. A second, lit
match launches the match rocket. This activity involves fire; adult supervision required.
Keywords: Physics, Action, Reaction, Combustion, and
Molecules
Materials:
•
•
•
•
•
2 matches
A small square of aluminum foil
A larger piece of aluminum foil
A pin
A paperclip
Instructions:
1. Wrap a small piece of aluminum foil tightly around the head of the match.
2. Insert the point of a safety pin in the base of the aluminum foil, where the stick protrudes, and bend
the aluminum foil slightly away from the stick.
3. Make a launch pad from the paperclip by bending the outermost prong out to an angle and then
bending the inner loop up, making an approximately 45 degree angle.
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4. Place the wrapped matchstick on the launch pad, tinfoil side up.
5. Light the second match and hold it under the tinfoil wrapped match on your launch pad and wait for
the tinfoil wrapped match to ignite.
*Never point the tinfoil wrapped match at anyone or anything that may be lit on fire. You are
recommended to keep a fire extinguisher or a glass of water nearby as a precaution and remember that the
tinfoil will be hot.
What’s Going On?
According to Isaac Newton and his third law of motion - "Every action has an equal but opposite reaction."
When the match under the tinfoil reaches a temperature where it combusts, or lights on fire, more
gas molecules, tiny particles, form. You can see them as smoke. These molecules of gas move really fast and
look for a place to escape, but the tinfoil prevents them from escaping. The only place that the molecules
can exit is through the small hole that you made with the pin, but because the exit is so small not all the
molecules can escape at the same time. Because the molecules can’t all exit at the same time they create
pressure as they push against the inside walls of the tinfoil chamber. As the molecules all try to rush out
of the hole, they create thrust, the movement of mass in one direction. The mass moving in one direction,
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the action, will cause a force in the opposite direction, the reaction. The thrust from all the molecules n
escaping causes the matchstick to be propelled into the air.
Source: http://www.physicscentral.org/experiment/physicsathome/match-rocket.cfm
Skateboard Disaster
Description: Students learn about the physical force of linear momentum — movement in a straight line —
by investigating collisions. They learn an equation that engineers use to describe momentum. Students
examine collisions between two skateboards carrying different masses. They learn about conservation of
momentum in collisions. This activity can be combined with other activities to create a larger lesson.
Suggestions for assessment, extensions, and scaling for different levels of learners are included.
*Review basic physics concepts including matter, energy, motion and force, and their interactions.
**Ultimately, learners should be able to understand and predict what can happen in a linear collision using
the principle of conservation of momentum.
Vocabulary:
1. Momentum: A combination of the mass and velocity of a moving object.
2. Conservation of momentum: A situation in which the total momentum of all the objects before a
collision equals the total momentum of all the objects after a collision.
3. Elastic collision: A collision in which objects bounce off each other. No energy is lost in an ideal
elastic collision.
4. Inelastic collision: A type of collision in which objects stick together. Some energy is lost in an
inelastic collision due to occurrences such as noise, breaking glass, bending metal.
5. Force-momentum relationship: The force in a collision is equal to the change in momentum divided
by the change in time. A large force is required for an object to lose momentum quickly (such as a
car stopping quickly when it hits a stationary object).
Materials:
•
•
•
Understand and predict what can happen in a linear collision using the principle of conservation of
momentum
Experimentally determine the momentum of two objects in a collision
Understand that engineers must thoroughly understand momentum and collisions to design many
products
Introduction: Have you ever seen a car crash? Have you ever bumped into someone in the hall? All of these
experiences are collisions. In a collision, momentum is transferred between objects. It is important for
engineers to understand about momentum so they can design safer cars, plan space missions, and learn
about joints and muscles, and all sorts of other things!
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By observing what happens when skateboards bump into each other, we can learn more about collisions
and momentum. When one skateboard collides with another, several things can happen. Momentum is
what engineers and scientists call the mass of an object multiplied by the velocity at which it is moving.
Mathematically,
p = m *v
m = mass of the object in kilograms
v = velocity of the object in meters per second
In collisions, momentum is always conserved. The mass times the velocity of the objects before bumping
into each other is the same as the mass times the velocity of all the objects after bumping into each other.
Instructions:
Before the Activity
•
•
Gather needed materials.
Designate an open floor area with enough space for two skateboards to roll at and collide with each
other.
Pre-Activity Discussion: Ask, record, and summarize student responses.
•
What happens if a child skater loses control and collides into an adult skater? Discuss various skater
collision situations in which the people involved are of different weights and moving at different
speeds.
With the Students
1. Ask students to record their observations during the activity. Instruct them to record anything that
seems important.
2. Begin with two skateboards that weigh the same. Have a student roll a skateboard into another
skateboard so that they bump nose-to-nose. Observe what happens. Do both skateboards move, or
does the first one stop? Are the skateboards moving faster than the first skateboard or slower? (If
the first stops, the second should move away at the same speed; since they have the same weight,
and since momentum is conserved, the second skateboard must have the same velocity. If they are
both moving, they should be moving at a slower speed; since momentum is conserved for the whole
system, and since the moving mass is greater (now both skateboards), the total velocity must be
lower.)
3. Add weight to the stationary skateboard. For precision, and if time allows, have the students weigh
the skateboard and double its weight exactly. Repeat the collision experiment and observations.
(This time, if the first skateboard stops, the second should move away at half the original speed;
since the second object has twice as much mass, it must have half the velocity to have the same
momentum. If they are both moving, they should be moving at a much slower speed.)
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4. Move the weights from the stationary skateboard to the moving skateboard. Perform the collision
experiment and observations once again. (This time, if the first skateboard stops, the second should
move away at twice the original speed; since the second object has half as much mass, it must have
twice the velocity to have the same momentum. If they are both moving, the second skateboard
should still be moving more quickly than the first skateboard since it has less mass.)
Activity during experiment
Observations: Have students record their observations of the activity — an activity performed by scientists,
researchers and engineers. Have student share their observations with the class. (e.g. Which skate had more
momentum?)
Post-Activity Assessment
Problem solving: Ask the students and discuss as a group:
•
Which has more momentum, a 2000 kilogram car traveling at 10 meters per second or a 4000
kilogram car traveling at 5 meters per second?
(Use the [p = m*v] formula; Answer: They have an equal amount of momentum.)
Sources: http://www.teachengineering.org , Integrated Teaching and Learning Program, College of
Engineering, University of Colorado at Boulder
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Other Resources
The links below will provide you with more fun-filled activities that involve science, technology, engineering,
and math. Some of the activities are online and other activities are hands-on.
(Registration is NOT mandatory but is FREE and can provide additional benefits)
•
http://pbskids.org/designsquad/parentseducators/index.html
•
http://kidsahead.com/activities
•
http://www.howtosmile.org
•
http://www.discovere.org
•
http://www.nasa.gov
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Introducción
La Fundación de la Sociedad Ingenieros Profesionales Hispanos (SHPE, por sus siglas en inglés) agradece su
asistencia a la Noche de Ciencias abriendo camino a los estudiantes y así tener acceso a explorar la Ciencia,
Tecnología, Ingeniería y Matemáticas (STEM, por sus siglas en inglés). Este paquete de información para
padres sobre STEM es posible para usted por medio de los fondos otorgados a través de la iniciativa de
divulgación patrocinada por Naval Air Systems Command (NAVAIR).
El paquete de actividades en STEM es para padres con estudiantes en primaria y secundaria. El componente
STEM de este paquete de herramientas contiene actividades manuales simples sin costo para los padres e
hijos (estudiantes). Las actividades están divididas por edad.
La Fundación SHPE espera poder hacer equipo con ustedes, padres de familia, para ayudar a sus hijos a
tener éxito académicamente y conectarlos con profesionales de STEM y sus recursos.
La misión de NAVAIR es proveer apoyo de ciclo completo a las aeronaves navales, armas y sistemas
operados por marineros e infantes de marina. El apoyo incluye investigación, diseño, desarrollo y sistemas
de ingeniería, adquisición, prueba y evaluación, instalaciones de entrenamiento, reparación y modificación
de equipo; y servicios internos de ingeniería y apoyo logístico.
SHPE, Inc. es una organización nacional con más de ocho mil miembros en trescientos cuarenta
Capítulos Universitarios y Profesionales. SHPE, Inc. y Fundación SHPE están comprometidos con el éxito de
los estudiantes ahora y cuando ingresen a la universidad y se conviertan en profesionales. En SHPE creemos
que sus hijos son los empresarios e innovadores del futuro. Juntos crearemos un impacto en los Estados
Unidos y en el mundo.
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Actividades de Ciencias, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas
Edades: 4-7
Elevación con palancas
Descripción: Esta actividad se enfocará en el entendimiento de cómo las máquinas hacen más fácil el trabajo
o el esfuerzo de las personas más potente.
Palabras clave: Máquina simple, palancas, energía, trabajo, potencia, eficiencia, pivote.
Materiales:
•
•
•
•
Tablero de espuma o cartón duro
Regla
Marcador
Tijeras o navaja cúter (bajo
supervisión de un adulto)
•
•
la
•
•
Carpeta de clip tamaño mediano
6 vasos pequeños de papel (tamaño de
3 onzas)
50 monedas de un centavo
Cinta adhesiva
Instrucciones:
7. Hagan tres palancas del tablero de espuma o cartón duro.
a. Primero - 8 pulgadas de largo (20 centímetros)
b. Segundo - 14 pulgadas (35 centímetros)
c. Tercero - 20 pulgadas (50 centímetros)
8. Mida y marque dos pulgadas (5 centímetros) del final de cada palanca. Aquí es donde
posicionará el punto del pivote.
9. Con cinta adhesiva pegue
los vasos
por cada extremo de las tres palancas.
10. Para hacer el punto del pivote, tome las manijas de la carpeta. Establezca el punto del pivote
debajo del punto más corto de las palancas así como se muestra en el dibujo en la página
siguiente. Asegúrese que el pivote esté debajo de la marca de dos pulgadas. Use un lazo
pequeño de cinta adhesiva, con la parte pegajosa de afuera para mantener el punto del pivote
en su lugar.
11. Agregue treinta y seis centavos al vaso de la parte del extremo de la carga de la palanca.
P: ¿Cuántos centavos tienes que agregar del otro extremo de la carga?
12. Repita los pasos tres y cuatro con las otras dos palancas y escriba los resultados en la tabla.
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¿Qué es lo que sucede?
 Piensen: Conforme los brazos de la palanca se van haciendo más largos ¿Qué sucede con el esfuerzo
para levantar la carga?
 ¿Cuáles son otros ejemplos de palancas?
Cómo funciona la palanca:
La palanca tiene DOS partes: la palanca como tal y el pivote. La posición del pivote determinará qué
tanto la carga se moverá y cuánto esfuerzo es necesario para moverla. Entre más lejos esté del pivote
menor fuerza es necesaria, pero entre más cerca esté del pivote, mayor será el esfuerzo necesario para
moverse la misma distancia. Las máquinas ayudan a trabajar, nunca incrementan la cantidad de trabajo
terminado pero pueden hacerlo más fácil con menos esfuerzo. Cuando las máquinas hacen el trabajo
más sencillo, se dice que se incrementa la ventaja mecánica. Esta compara la cantidad de fuerza puesta
en un mecanismo a la cantidad de fuerza que el mecanismo emite.
Las máquinas simples son las de componentes básicos a partir de los cuales se construyen componentes
más complicados. Todas las máquinas simples son clasificadas en dos grupos:
3. El grupo de las palancas: Palancas, ruedas, ejes y poleas. Estos dispositivos hacen uso de la
rotación sobre un punto de pivote para alterar la ventaja mecánica.
4. El grupo de cuñas: planos inclinados, cuñas, tornillos. Estas máquinas simples usan la idea de
que un largo viaje cuesta arriba resulta en el mismo logro con menor esfuerzo que subir un
acantilado.
Fuente: www.pbskids.org/cyberchase
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Construir un Tipi
Descripción: Esta actividad hará que su hijo(a) explore todos los pasas de un ingeniero diseñador de
proceso, identificando un problema; lluvia de ideas; desarrollando un plan de seguimiento de una idea;
reflejándola en los resultados.
Palabras clave: Proceso de un diseño, estructura, identificar, crear, mejorar.
Materiales:
•
•
•
Por lo menos cien hojas de periódico
(harán 5 postes de tipi)
Cinta adhesiva (una pieza por cada
sección)
2-3 ligas
•
•
•
200 platos delgados con 9 pulgadas de
diámetro
Engrapadora
Marcadores de colores
Instrucciones:
Haga los postes:
5. Enrolle seis hojas de periódico de manera diagonal. (Eso significa que comenzará con la
esquina puntiaguda) Enrolle las hojas para hacer un tubo. Cuando el tubo este enrollado
pegue
con
cinta
adhesiva
en
su
lugar.
6.
7. Esta es una sección del poste. Cada poste necesita tres tubos, así que repita el paso uno
para hacerlos. Y luego empuje los extremos de un tubo dentro del otro para hacer un
primer poste.
8. Haga por lo menos CUATRO postes.
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9. Póngalos todos de pie juntos y con una liga una los extremos superiores. Y entonces
extienda los postes inferiores para hacer la forma del tipi.
Construyendo un tipi:
5. Engrape TRES o CUATRO platos de papel juntos de lado a lado.
Envuélvalos en la parte superior del tipi y engrápelos para hacer un
anillo.
6. Para la segunda capa, deslice un plato de papel debajo de la primera
capa y engrápelo, la primera capa debe quedar por encima.
7. Siga de esta manera alrededor del tipi. Engrape los platos siguientes
debajo del anterior. Engrape el siguiente plato al de al lado y por
encima del que sigue.
8. Cuando haya completado la mitad del tipi, deje un espacio en medio
de dos postes, esta será la puerta, siga engrapando los platos
sobreponiéndolos hasta llegar abajo.
¿Qué sucedió?
Los ingenieros usan los patrones que se encuentran en el mundo natural para diseñar
y construir estructuras, para fortalecer los materiales manufacturados y para
aerodinamizar diseños y estructuras para el transporte. Este ejercicio está diseñado
para entender el proceso de diseño de una estructura y el uso de diferentes
materiales. Para hacerlo más desafiante, cambien los materiales usados para hacer
una estructura más fuerte y determinar limitaciones.
Fuente: http://pbskids.org/cyberchase/activities/make-tikiville-teepee/
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Edades: 8-11
¿Puedes soportar la presión?
Descripción: Aprenda acerca de la densidad y presión mediante el proceso de enfriar el agua vaporizada
en un envase de aluminio.
Palabras clave: Presión, sustancia
Materiales:
•
•
•
Instrucciones:
Una lata de aluminio sin dañar
pre-lavada y vacía
Un tazón grande con agua fría
Estufa en la cocina
•
•
Porta ollas
Sartén para freír y un plato
caliente
6. Con la supervisión de un adulto, ponga el sartén para freír sobre la estufa cerca de la parte
frontal de la estufa.
7. Coloque la agarradera hacia dentro de la estufa así no se atorará con nada.
a. Encienda el fuego lento o medio bajo.
8. Ponga dos cucharadas de agua en la lata de aluminio.
a. Coloque la lata sobre el sartén para freír para calentar el agua que está dentro.
b. Mientras la lata se calienta, llene el tazón las dos terceras partes cubierta con agua y
póngalo cerca de su área de trabajo.
9. Cuando vea el vapor salir de la lata de aluminio, está listo para realizar el experimento. ¡CON
CUIDADO!
a. Usando los guantes de hornear cuidadosamente ponga el sartén para freír sobre el
porta ollas al lado del tazón con agua.
10. Rápidamente tome la lata de aluminio y póngala boca abajo en el tazón con agua. ¿Qué
sucede?
a. Levante la lata fuera del agua. ¿Qué es lo que notas?
¿Qué está sucediendo?
La materia está alrededor de nosotros. Es cualquier cosa que ocupa un lugar en el espacio y tiene una
masa (es decir peso). Normalmente la materia existe en una de sus cuatro formas llamadas estados o
fases de la materia. Estas son: sólido, líquido, gaseoso y plasma. Cuando hierves el agua en el sartén
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para freír, estás cambiando el agua de un estado líquido a gaseoso. Como
gas, el agua ocupa mayor espacio, llenando la lata de aluminio de vapor de
agua, y empujando el aire afuera de la lata. Cuando volteas la lata el vapor
de agua en la lata se convierte en estado líquido de nuevo. Puesto que el
estado líquido ocupa menos espacio.
Materia:
El estado gaseoso del agua, la mayor parte de la lata está ahora vacía de
materia, creando un vacío. El aire (y el agua del tazón) se aceleran para
llenar el espacio, destrozando la lata.
Fuentes: COSI Columbus, www.cosi.org
¡Biodiversidad de los pies – Un viaje al zoológico!
Descripción: Los estudiantes aprenderán cómo observar, recolectar datos y analizar para llegar a una
conclusión. Todos estos pasos son importantes para el desarrollo de los participantes de las habilidades
del pensamiento analítico y entender el proceso científico de nuestro alrededor.
Palabras clave: Observación, análisis y biodiversidad
Materiales:
•
•
•
Libreta de notas y lápiz
Recursos para la identificación de plantas y animales (catálogos de plantas y revistas de
animales)
Cámara
Instrucciones:
2. Guie a sus niños conforme van realizando lo siguiente:
f. Prepárese para participar seleccionando un lugar para observación de plantas y animales.
Esto puede ser en el jardín de su casa, en el parque, un bosque, (bajo la supervisión de un
adulto por favor), o cualquier lugar afuera donde exista una variedad de plantas vivas.
g. Cree una lista en la libreta, dejando espacio para escribir notas y observaciones después de
cada número.
h. Ingrese en el área de observación en grupos de dos, y escriba una lista de cosas vivientes
que ve. Cada tipo de árbol, planta, flor, maleza, todo escríbalo en la lista, escriba una
descripción detallada de cada uno y después trate de identificarlos.
i. Observe los animales también, aunque los animales no puedan verse tan fácilmente. Busque
ardillas, conejos, pájaros, y no olvide a los insectos. Esto puede significar arrodillarse y
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j.
buscar en el césped o incluso debajo de las hojas, troncos y rocas. Otra vez, si desconoce el
nombre de un insecto en específico, descríbalo lo más detalladamente.
Después de que todos los estudiantes hayan tenido una oportunidad de explorar el área de
observación, regresarán al lugar de encuentro para comentar lo que encontraron. Haga una
lista matriz de todas las diferentes plantas y animales encontrados.
4. Analice los datos.
c. Vaya al zoológico para analizar las patas de los animales. Patas planeadas, patas
acolchonados, patas con garras, patas emplumadas. Hagan una lista de diez diferentes
animales del zoológico. Y escriba debajo una descripción de las patas.
d. Ahora piense acerca de esto: ¿Cómo las patas de cada animal los ayudan a vivir en su
medio ambiente? Ponga a cada animal de su lista en
una categoría que mejor describa lo que sus pies los
CONSEJO DATOS & ANÁLISIS:
Muchos zoológicos tienen áreas
ayudan a hacer. Puede poner al animal en más de
de exhibición por zonas
una categoría. Use las siguientes categorías:
•
•
•
•
•
•
•
•
Cacería
Pesca
Nadar
Excavar
Saltar
Escalar
Defenderse a sí mismos
Sostener cosas
5. ¡Siga explorando!
Anime a sus hijos a buscar diferentes formas en que los
colores ayudan al animal a protegerse en el zoológico.
geográficas. Por ejemplo,
pájaros tropicales. Ustedes
pueden utilizar estas categorías
para analizar los datos que
recopilen de la investigación de
las patas de los animales. En
otras palabras, ayude a los
estudiantes a imaginar el
medio ambiente donde los
animales viven y relatar el uso
de sus patas en su hábitat
Los colores y patrones de los animales pueden ayudarle al animal a camuflajearse en su
entorno, o los colores y patrones podrían ser una advertencia para otros animales de modo
que“¡No se acerquen!”
Tarea: Haga que los niños describan los colores y los patrones que ellos notan en diferentes
animales. Los niños también tienen que escribir cómo los colores o patrones lo ayudan a
protegerse de predadores.
Fuente: pbskidsgo.org/dragonflytv
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Edades: 11-18
Física a través del fuego: Fósforo cohete
Descripción: Los aprendices construyen un pequeño cohete usando fósforos y una pieza de aluminio. Un
segundo fósforo encendido lanza el cohete. La actividad involucra fuego; por tanto la supervisión de un
adulto es requerida.
Palabras clave: Física, Acción, Reacción, Combustión y Moléculas
Materiales:
•
•
•
•
•
2 fósforos
Un cuadro pequeño de aluminio
Un pedazo grande de papel aluminio
Un alfiler
Un sujetapapeles
Instrucciones:
6. Envuelva el pedazo pequeño de aluminio alrededor de la cabeza del fósforo.
7. Inserte el punto seguro del alfiler en la base del papel aluminio, donde el palo sobresale, y doble
un poco el papel aluminio lejos del palo.
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8. Haga una lanza del sujeta papel doblando el extremo exterior hacia afuera en un ángulo y luego
doblando la parte de en medio hacia arriba, haciendo aproximadamente un ángulo de cuarenta
y cinco grados.
9. Coloque el fósforo envuelto en la parte exterior del sujetapapeles que está hacia arriba.
10. Encienda el segundo fósforo y sosténgalo debajo de la cabeza del otro fósforo y espere a que el
fósforo envuelto encienda.
*Nunca apunte la cabeza del fosforo envuelto a nada ni nadie, podría causar un incendio. Se
recomienda tener un extinguidor de fuego o un vaso con agua cerca por precaución y recuerde que el
papel aluminio estará caliente.
¿Qué sucedió?
De acuerdo con Isaac Newton y su tercera ley de movimiento: “A cada acción corresponde una reacción
igual pero contraria” Cuando el fósforo debajo del papel aluminio alcanza la temperatura de
combustión, o se prende en fuego, se forman más moléculas de gas, en forma de pequeñas partículas.
Se pueden ver como humo, estas moléculas de gas se mueven muy rápido y buscan una forma de
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escape, pero el papel aluminio les impide escapar. El único lugar por donde las moléculas pueden salir es
a través de un pequeño agujero que fue hecho por el alfiler, pero como la salida es muy pequeña no
todas las moléculas pueden escapar al mismo tiempo. Entonces crean presión y presionan desde dentro
del papel aluminio. Como todas las moléculas se aceleran para salir por el orificio, crean un empuje, el
movimiento de la materia en una dirección. La materia en movimiento en una dirección, la acción,
causará una fuerza opuesta a la dirección, la reacción. El empuje de todas las moléculas en escape
ocasionan que el fósforo sea lanzado al aire.
Fuente: http://www.physicscentral.org/experiment/physicsathome/match-rocket.cfm
Desastre de patinetas
Descripción: Los estudiantes aprenderán acerca de la fuerza física y del impulso lineal (movimiento en
line recta) por medio de investigar colisiones. Aprenderán por medio de ecuaciones que los ingenieros
utilizan para describir un impulso. Los estudiantes examinan las colisiones entre dos patinetas cargando
diferentes materias. Aprenderán acerca de la conservación del impulso en las colisiones. Esta actividad
puede ser combinada con otras actividades para crear una larga lección. Se incluyen sugerencias para
tareas, extensiones, y ajustes a diferentes niveles de aprendizaje.
*Revisión de conceptos básicos de física incluyendo materia, energía, fuerza y movimiento y sus
interacciones.
**Finalmente, los aprendices deberían ser capaces de entender y predecir que puede pasar en una
colisión de tipo lineal usando el principio de la conservación del impulso.
Vocabulario:
6. Impulso: Una combinación de materia y velocidad de un objeto.
7. Conservación del impulso: Una situación en la cual el total del impulso de todos los objetos
antes de colapsar iguala el total del impulso de todos los objetos después de la colisión.
8. Colisión elástica: Una colisión en la cual los objetos rebotan entre sí. No se pierde energía en
una colisión elástica ideal.
9. Colisión inelástica: Un tipo de colisión en la cual los objetos se pegan entre si. Alguna energía es
perdida en una colisión inelástica debido a las ocurrencias producidas como ruido, al quebrarse
el vidrio, doblamiento de metales.
10. Relación fuerza-impulso: La fuerza en una colisión es igual a la carga de un impulso dividido
entre el cambio en el tiempo. Una fuerza grande es requerida para que un objeto pierda su
impulso rápidamente (como un carro al detenerse rápidamente cuando golpea un objeto
estacionario).
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Materiales:
•
•
•
Comprender y predecir qué puede pasar en una colisión linear y el principio de la conservación
del impulso.
Experimentadamente determine el impulso de dos objetos en una colisión.
Comprenda el por qué los ingenieros tienen que comprender todo el proceso de una colisión
para el diseño de diversos productos.
Introducción: ¿Alguna vez ha presenciado un accidente de automóvil? ¿Alguna vez se ha topado con
alguien en un pasillo? Estas son experiencias de colisión. En una colisión, el impulso es transferido entre
los objetos. Es importante para los ingenieros comprender acerca del impulso para que así puedan
diseñar automóviles más seguros, planificar misiones espaciales, y aprender acerca de músculos y
articulaciones y todo tipo de cosas.
Por medio de la observación de lo que sucede al encontrarse las patinetas, podemos aprender más
acerca de las colisiones y el impulso. Cuando una patineta choca con otra, diversas situaciones pueden
pasar. El impulso es lo que los ingenieros y científicos llaman a la masa de un objeto multiplicado por la
velocidad a la cual se está moviendo. Matemáticamente,
p = m *v
m = materia de un objeto en kilogramos
v = velocidad de un objeto en metros por segundo
En una colisión, el impulso es siempre conservado. La masa por la velocidad de los objetos antes de
golpearse es la misma que la masa por la velocidad de todos los objetos después de golpearse
mutuamente.
Instrucciones:
Antes de la actividad
•
•
Reúna los materiales necesarios.
Designe una zona plana con suficiente espacio para dos patinetas que se deslicen y colapsen
entre sí.
Discusión previa a la actividad: Pregunten, guarden, sumen las respuestas de los estudiantes.
•
¿Qué pasa si la patineta de un niño pierde el control y choca con la patineta de un adulto?
Discutan diferentes formas de colisión de las patinetas y situaciones en los que las personas
involucradas sean de diferentes pesos y estatura moviéndose a diferentes velocidades.
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Con sus hijos
5. Pídale a sus hijos que escriban sus observaciones durante la actividad. Instrúyalos en recopilar
cualquier información que parezca importante.
6. Comience con dos patinetas que pesen lo mismo. Haga que un estudiante empuje la patineta en
contra de la otra de modo que se encuentren frente a frente. Observe lo que sucede. ¿Las dos
patinetas se movieron o solo la primera se detuvo? ¿Las patinetas se mueven más rápido o más
lento? (si la primera detuvo a la segunda debería alejarse a la misma velocidad; ya que tienen el
mismo peso, y el impulso es conservado, la segunda patineta debe tener la misma velocidad. Si
ambas se están moviendo, deben moverse a una velocidad más lenta; debido a que el impulso
es conservado por todo el sistema, y puesto que el movimiento de la masa es mayor (ahora
ambas patinetas), el total de la velocidad debe ser menor.
7. Agregue peso a las patinetas fijas. Para precisión, y si el tiempo lo permite, haga que un
estudiante pese la patineta y duplique el peso exacto de la patineta. Repita el experimento de
colisión y las observaciones. (Esta vez, si la primera patineta se detiene, la segunda debería
alejarse a la mitad de la velocidad original; puesto que el segundo objeto tiene el doble de su
masa, debe tener la mitad de la velocidad para tener el mismo impulso. Si ambos se están
moviendo, deben hacerlo en un movimiento a una velocidad muy lenta.
8. Mueva el peso de la patineta fija a la patineta en movimiento. Realice una colisión experimental
y observe de nuevo. (Esta vez, si la primera patineta se detiene, la segunda debe alejarse al
doble de la velocidad inicial; ya que el segundo objeto tiene la mitad de la masa, debe tener el
doble de velocidad para tener el mismo impulso. Si ambas se están moviendo, la segunda
patineta aun debería estarse moviendo más rápido que la primera puesto que tiene menos
masa.
Actividad durante el experimento
Observaciones: Haga que los estudiantes escriban las observaciones de la actividad, una actividad
realizada por científicos, investigadores e ingenieros. Haga que los estudiantes compartan sus
observaciones con toda la clase. (Ejemplo: ¿cuál patineta tiene mayor impulso?)
Después de la actividad de evaluación
Solución de problemas: Pregunte a los estudiantes y discutan como grupo:
•
¿Qué tiene mayor impulso, un carro de 2000 kilogramos viajando a diez metros por segundo o
un carro de 4000 kilogramos viajando a 5 metros por segundo? (Use la formula [p = m*v]
Respuesta: Tienen la misma cantidad de impulso.)
Fuente: Integrated Teaching and Learning Program, College of Engineering, University of Colorado at
Boulder, http://www.teachengineering.org
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Otros Recursos
Los siguientes enlaces le proveen mayores actividades que involucran ciencia, tecnología, ingeniería y
matemáticas. Algunas actividades son en línea y otras actividades son a mano.
(No es necesario registrarse pero es GRATIS y le puede dar beneficios adicionales)
•
http://pbskids.org/designsquad/parentseducators/index.html
•
http://kidsahead.com/activities
•
http://www.howtosmile.org
•
http://www.discovere.org/
•
http://www.nasa.gov

Science, Technology, Engineering and Mathematics Parent Toolkit

Transcripción

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