Ciencias Naturales 5.º

Feria de circuitos

45 min · DBA 1, 2

Lo que vas a aprender
  • Planear un proyecto con circuito: pregunta, diagrama, materiales conductores y aislantes, presupuesto y cuidados de seguridad.
  • Llevar un registro de pruebas con las fallas encontradas y cómo se corrigieron.
  • Calcular el presupuesto de un proyecto con precios inventados en pesos.
  • Presentar los efectos que produce el proyecto (luz, sonido, movimiento, calor).

Para qué

¿Para qué sirve esto?

Llega la feria de ciencias del colegio. Cada grupo de 5.º va a presentar un invento con un circuito. Unos quieren una alarma, otros un carrito, otros un timbre.

Los inventores de verdad casi nunca aciertan a la primera. Planean, arman, prueban, fallan, corrigen y vuelven a probar. En esta lección vas a planear tu propio proyecto como ellos, con un registro de lo que falla y de cómo lo arreglas.

Explicación

Los pasos de un proyecto

  1. La pregunta. ¿Qué problema resuelve el invento? Por ejemplo: «¿Cómo sé si alguien abrió mi caja de colores?».
  2. El diagrama. Se dibuja con símbolos, antes de armar.
  3. Los materiales. Se separan en dos listas: los que conducen (pilas, cables, aluminio, clips) y los que aíslan (cartón, madera, cinta, plástico). Cada uno tiene su trabajo.
  4. El presupuesto. Se suma cuánto cuesta lo que hay que comprar.
  5. Armar con el docente un primer prototipo.
  6. Probar y anotar. Cada prueba va al registro: qué pasó y qué se cambió.
  7. Los cuidados. Se escriben en el cartel del proyecto.
  8. Presentar. Se muestra qué efecto produce: luz, sonido, movimiento o calor.

Tres ideas para la feria

  • La alarma de la caja. Dentro de una caja de zapatos va el interruptor de pinza de ropa, con un cartoncito entre las puntas. Un hilo une el cartoncito con la tapa. Al abrir la tapa, el hilo saca el cartón, las puntas con aluminio se juntan y el timbre suena. Efecto: sonido.
  • El carrito con motor. Una base de cartón con ruedas de tapas plásticas, un motor de juguete con una hélice de cartulina, dos pilas y un interruptor de clip. Al cerrar el interruptor, la hélice gira y empuja el carrito. Efecto: movimiento. Para que avance, el carrito tiene que ser liviano y sus ruedas tienen que girar sin rozar; pruébalo en un piso liso.
  • El timbre de la puerta del salón. Una cartulina doblada con un cuadrito de aluminio en cada cara de adentro. Al apretarla, los cuadritos se tocan y el timbre suena. Si se cambia el timbre por un bombillo, el efecto es luz.

Y en todos hay calor, porque el paso de la corriente siempre calienta. Después de un rato, el bombillo y el motor se entibian; las pilas y los cables también se calientan, aunque tan poco que casi no se siente. El docente deja comprobarlo con el tacto, un momento. Por eso los inventos se apagan cuando no se usan.

+ − dos pilas en fila timbre pinza (con cartón)

El diagrama de la alarma de la caja. A la izquierda, las dos pilas en fila. Arriba, el timbre. A la derecha, el interruptor: la pinza de ropa, abierta mientras el cartoncito está entre sus puntas. Al abrir la tapa, el hilo saca el cartón, el interruptor se cierra y el timbre suena.

+−InterruptorBombilloTimbreCircuito cerrado: la corriente corre por todo el camino.

Un proyecto para probar antes de la feria: un bombillo y un timbre en un solo camino. Cierra el interruptor y mira los dos efectos, luz y sonido. Después provoca una falla: quita el bombillo y mira qué le pasa al timbre; o deja una sola pila. Anota cada prueba, como en el registro.

Ejemplo resuelto

El registro de la alarma

El grupo de Valentina arma la alarma de la caja. Su registro de pruebas muestra cómo llegaron a que funcionara. ¿Qué falló y cómo lo corrigieron?

Ver la solución paso a paso
  1. Prueba 1. El timbre suena aunque la tapa esté cerrada. El cartoncito era muy angosto y las puntas con aluminio se tocaban por un lado. Cambio: un cartón más ancho, que tape toda la punta.

  2. Prueba 2. Abren la tapa y el timbre no suena. El hilo era muy largo: la tapa se abre y el hilo no alcanza a sacar el cartón. Cambio: acortan el hilo.

  3. Prueba 3. Ahora el hilo saca el cartón, las puntas se juntan y el timbre sigue callado. Antes de culpar a la pila, revisan que cada caimán muerda el aluminio y que las pilas estén en fila. Todo está bien. Entonces prueban cada pila en un circuito de confianza: la ponen en el portapilas de un circuito de una pila que funciona, en lugar de la pila de ese circuito. Con una de ellas el bombillo no enciende. Cambio: cambian solo esa pila.

  4. Prueba 4. Abren la tapa y el timbre suena. Cierran la tapa con el cartón puesto y se calla. ¡Funciona!

  5. Esta vez una pila sí estaba gastada. Pero lo supieron probándola, después de revisar los contactos, y no cambiaron las dos pilas por adivinar.

Respuesta: Fallaron el cartón muy angosto, el hilo muy largo y una pila gastada. Lo corrigieron cambiando una cosa a la vez y anotando cada prueba.

El presupuesto

En la papelería del barrio, los precios son estos. Los precios son inventados:

Material Precio
Una pila AA 1500 pesos
Portapilas para dos pilas 3000 pesos
Timbre de juguete 4000 pesos
Motor de juguete 5000 pesos
Tres cables con caimanes 4500 pesos
Pinza de ropa 200 pesos

La cartulina, el cartón, el papel aluminio, la cinta y los clips ya están en el salón.

Cuidados que no se negocian en la feria

  • Solo pilas AA o AAA en portapilas. Nunca baterías de celular o de carro, ni pilas de botón.
  • Nunca se conecta un proyecto al tomacorriente ni a un cargador.
  • Nunca se unen los dos polos de una pila con un cable solo.
  • El docente corta el cartón, el alambre y el aluminio.
  • El agua, lejos de los circuitos.
  • Si algo se calienta mucho, se desconecta un caimán y se avisa al docente.
  • Al terminar la feria, se sacan las pilas del portapilas.

Ejemplo resuelto

¿Cuánto cuesta la alarma?

La alarma de Valentina necesita 2 pilas AA de 1500 pesos, un portapilas de 3000, un timbre de 4000, tres cables por 4500 y una pinza de 200. ¿Cuánto cuesta en total? Si son 4 en el grupo y ponen lo mismo, ¿cuánto pone cada uno?

Ver la solución paso a paso
  1. Primero las pilas: 2 pilas de 1500 pesos: $2 \times 1500$

  2. Las pilas cuestan $3000$ pesos.

  3. Sumamos todo: las pilas, el portapilas, el timbre, los cables y la pinza: $2 \times 1500 + 3000 + 4000 + 4500 + 200$

  4. La alarma cuesta $14\,700$ pesos.

  5. Repartimos entre los 4 del grupo: $14\,700 \div 4$

  6. Cada uno pone $3675$ pesos.

Respuesta: La alarma cuesta 14 700 pesos, y cada uno de los 4 pone 3675 pesos.

Fallar también es avanzar

Antes de la feria, la profe anotó cuántas pruebas necesitó cada proyecto hasta funcionar. Los datos son inventados. Fíjate: ninguno funcionó a la primera.

123456proyectopruebasAlarmaCarritoTimbreLinterna4523

Pruebas que necesitó cada proyecto hasta funcionar (datos inventados). En cada uno, solo la última prueba salió bien: las demás fueron fallas que se corrigieron.

Ejemplo resuelto

Contar las fallas de la feria

Según la gráfica, la alarma necesitó 4 pruebas, el carrito 5, el timbre 2 y la linterna 3. En cada proyecto solo la última prueba salió bien. ¿Cuántas pruebas fallaron en total?

Ver la solución paso a paso
  1. Primero sumamos todas las pruebas: $4 + 5 + 2 + 3$

  2. Fueron $14$ pruebas.

  3. Cada uno de los 4 proyectos tuvo una prueba buena, la última. Las restamos: $14 - 4$

  4. Fallaron $10$ pruebas. Y gracias a esas fallas, los cuatro proyectos funcionaron.

Respuesta: Fallaron 10 de las 14 pruebas. Fallar, anotar y corregir es la forma de llegar a un invento que funciona.

Práctica

El carrito de Esteban necesita 2 pilas AA de 1500 pesos, un portapilas de 3000, un motor de 5000 y tres cables por 4500. ¿Cuánto cuesta en total, en pesos?

Esteban paga el carrito, de 15 500 pesos, con un billete de 20 000. ¿Cuánto le devuelven?

El grupo de Esteban son 5 y reparten por igual el costo del carrito, de 15 500 pesos. ¿Cuánto pone cada uno?

En la feria hay 12 proyectos y cada uno usa 2 pilas. Las pilas vienen en paquetes de 4. ¿Cuántos paquetes hay que comprar?

El timbre de la puerta necesitó 2 pruebas y el carrito 5. ¿Cuántas pruebas más necesitó el carrito?

En la gráfica, los proyectos sumaron 14 pruebas y solo 4 salieron bien. ¿Verdadero o falso? Fallaron más de la mitad de las pruebas: $14 - 4 > 14 \div 2$

¿Cuál de estos planes cumple los cuidados de la feria?

La alarma de Mateo no suena. Su compañero quiere comprar pilas nuevas de una vez. ¿Qué deberían hacer primero?

¿Qué efectos produce el carrito con motor cuando se cierra el interruptor?

En la alarma de la caja, ¿por qué el cartoncito entre las puntas de la pinza tiene que ser de un material aislante?

Reto

¿Se puede hacer en la feria?

Piensa en los cuidados que no se negocian.

Reto

Abre el candado de la feria.

Cada respuesta es una cifra del código, del 0 al 9.

Reto

Encuentra las palabras de la feria.

Busca las palabras en horizontal y en vertical.

Cierre

En resumen

  • Un proyecto con circuito tiene pasos: pregunta, diagrama, materiales conductores y aislantes, presupuesto, pruebas, cuidados y presentación.

  • Casi ningún invento funciona a la primera; cada prueba se anota en el registro con lo que falló y lo que se cambió.

  • Se cambia una cosa a la vez; una pila puede estar gastada, pero eso se sabe probándola después de revisar los contactos.

  • Los proyectos muestran los efectos de la corriente: luz, sonido, movimiento y, en todos, calor.

  • En la feria solo se usan pilas AA o AAA con el docente; nunca el tomacorriente, cargadores ni baterías de celular o de carro.

Vocabulario

Proyecto

Un invento que se planea, se arma, se prueba y se presenta, para responder una pregunta o resolver un problema.

Presupuesto

La cuenta de cuánto cuestan los materiales de un proyecto antes de comprarlos.

Registro de pruebas

Tabla donde se anota cada prueba: qué pasó y qué se cambió.

Prototipo

La primera versión de un invento, hecha para probarla y mejorarla.

Efecto

Lo que produce la corriente en un dispositivo: luz, sonido, movimiento o calor.

Guía para el docente

Tiempos

Preguntas para el salón

Errores típicos

Tarea sugerida

Con la familia, pensar un problema de la casa que se podría resolver con un circuito de pilas (una alarma para el cajón, una luz para el closet). Escribir la pregunta, dibujar el diagrama y hacer la lista de materiales conductores y aislantes. No se arma en la casa: se trae el plan al salón.