Planos inclinados

Con la entrada anterior, se dio por finalizado el contenido relativo a la energía. Así, a continuación, nos adentraremos en el tema de las máquinas. Este bloque de contenidos (Tecnología, objetos y máquinas) está inserto en el currículo de Educación Primaria y contempla la realización de proyectos que incluyen la alfabetización digital y el uso de la tecnología en la construcción de máquinas sencillas.

Sin embargo, antes de meternos de lleno con el tema de las máquinas es importante, detenerse un segundo, ponerse en el lugar de los estudiantes y pensar en qué piensan ellos cuando escuchan el término máquina. Así, tal como demuestran Cañal García-Carmona y Cruz-Guzmán (2016 ) en un estudio realizado, los escolares tienden a pensar que las máquinas son dispositivos complejos formados por un cúmulo de botones y cables. Igualmente, entienden que las máquinas son siempre beneficiosas para la vida del ser humano pues suponen un desarrollo tecnológico. De esta manera, a menudo, obvian los problemas ambientales o socioculturales que estas pudieran producir.

Por todo ello, es importante hacerle a entender al escolar que las máquinas no hacen referencia únicamente a aquellos aparatos complejos y llenos de botones, de los que dispone en casa. Por el contrario, existen también máquinas simples formadas por un único operador tecnológico, como puede ser una palanca, una polea o un plano inclinado.

En esta ocasión, nos adentraremos en el estudio de los planos inclinados. Para ello, se realizará un experimento en el aula a partir de unos sencillos materiales. La idea que se pretende reconstruir es aquella que se muestra en la imagen inferior.

Para ello es necesario:
-Materiales de diferente altura que nos sirvan para elevar la tabla y colocarlos debajo de esta (altura del ladrillo).
-Un dinamómetro (instrumento empleado para medir fuerzas o calcular el peso de un cuerpo determinado).
-Una tabla rasa que sirva de plano.
-Un vehículo de juguete.


1) En primer lugar, se debe unir el dinamómetro al vehículo, en este caso un tren, y medir así la Fuerza de carga del tren. En, este caso es de 2,6N.

2) A continuación, se colocará un objeto de una altura determinada (libros de textos apilados en el primer caso) bajo la tabla, para crear así el plano inclinado. Seguidamente, se enganchará el dinamómetro al tren de juguete y se medirá la Fuerza Esfuerzo necesaria para elevar la altura puesta.

3) También se medirá la longitud de la tabla -Distancia Esfuerzo- (100 cm, en este caso) y la de los libros dispuestos bajo la tabla.

Todos estos datos se recogerán en una tabla, como la que se muestra más abajo.

Se tomará como variable la altura del "ladrillo". De modo que se irán añadiendo elementos que hagan variar la altura del plano inclinado. En este caso se han realizado tres cambios de altura, tal como puede observarse en las siguientes imágenes:

Situación 1 > Libros

Situación 2 > Papelera

Situación 3 > papelera + libros

Tras apuntar los resultados obtenidos, en cada caso, en la tabla, es el momento de calcular la ventaja mecánica. La ventaja mecánica se entiende cómo la relación entre la resistencia y el esfuerzo, y se calcula a partir de la siguiente fórmula:

*Tal como se ha comentado anteriormente la Fuerza de Carga del tren es igual a 2,6N

Tras analizar la tabla, se puede observar como a medida que aumenta la altura del plano inclinado, la fuerza de esfuerzo es mayor, y la ventaja mecánica obtenida disminuye. Así, se puede deducir que la ventaja mecánica y la eficiencia obtenida en el plano inclinado, depende del ángulo de inclinación respecto a la horizontal de esta máquina (variable que se modifica cambiando la altura del "ladrillo"). Así, cuánto mayor sea el ángulo de apertura con respecto a la horizontal del plano inclinado, la ventaja mecánica obtenida es menor. 

Para terminar, considero que este primer acercamiento a la comprensión de cómo funcionan y de qué elementos se componen las máquinas simples resulta útil e interesante para ser trasladado al aula de Educación Primaria. De esta manera, se trata de un experimento muy visual, tangible y práctico que al tiempo que puede acaparar la atención de los más pequeños, resulta muy útil e intuitivo para que ellos puedan ir realizando sus primeras deducciones en este ámbito. Así, pueden ser ellos los que establezcan la relación entre como varía la ventaja mecánica a medida que la altura del ladrillo aumenta o disminuye, y por tanto infieran qué altura debe tener el ladrillo para obtener la mayor ventaja mecánica, por ejemplo.