Fundación  de  la  Sociedad  de  Ingenieros  Profesionales   Hispanos  (SHPE)  

Paquete  de  Información  para  Padres  sobre   Ciencias,  Tecnología,  Ingeniería  y  Matemáticas   (STEM)  2013  

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Índice PAQUETE DE HERRAMIENTAS STEM PARA PADRES .................................................................... 3 LAS ACTIVIDADES STEM ............................................................................................................... 4 Edades: 4-7 ............................................................................................................................... 4 1.

Elevación con palancas .............................................................................................. 4

2.

Construir un Teepee ..................................................................................................... 6

Edades: 8-11 ............................................................................................................................. 9 1.

¿Puedes soportar la presión? ...................................................................................... 9

2.

¡Biodiversidad de los pies – Un viaje al zoologico! .................................................. 11

Edades: 11-18 ......................................................................................................................... 13 1.

Física por el fuego: Fosforo cohete. ......................................................................... 13

2.

Desastre de patinetas ................................................................................................ 16

OTROS RECURSOS ...................................................................................................................... 19

PAQUETE DE INFORMACIÓN PARA PADRES La Fundación de la Sociedad Ingenieros Profesionales Hispanos (SHPE por sus siglas en inglés) agradece su asistencia 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 otorgado por el programa “The Naval Sea Systems Command” (NAVSEA). El paquete de herramientas contiene elementos de preparación para la universidad así como también STEM actividades para padres de primaria y secundaria. Las herramientas de preparación para la universidad son un recurso que ayuda a los estudiantes de secundaria a prepararse para la universidad. El componente STEM de este paquete de herramientas contiene actividades manuales simples sin costo para los padres e hijos (estudiantes). Toda la información de orientación para ingresar a la Universidad y actividades STEM está categorizada en estudiantes de primaria y secundaria. La fundación SHPE espera poder hacer equipo con ustedes padres de familia para ayudar a sus hijos estudiantes a tener éxito académicamente y conectarlos con profesionales de STEM y sus recursos. SHPE es una organización nacional con un poco más de doscientos cincuenta Chapters Universitarias y más de sesenta y cinco Chapters profesionales. Estamos comprometidos con el éxito de los estudiantes ahora y cuando ingresen a la universidad y se conviertan en profesionales. Sus hijos estudiantes futuros empresarios innovadores. Juntos, impactaremos los Estados Unidos y el mundo.

LAS ACTIVIDADES STEM Edades: 4-7 1.

Elevación con palancas

Descripción: Esta actividad se enfocara en el entendimiento de como las maquinas hacen más fácil el trabajo o el esfuerzo de las personas más potente. Palabras clave: Maquina simple, palancas, energía, trabajo, potencia, eficiencia pivote. Materiales: • • • • • • • •

Tablero de espuma, o cartón duro. Regla Marcador Tijeras o navaja cúter(Bajo la supervisión de un Adulto) Carpeta de clip tamaño mediano 6 vasos pequeños de papel (tamaño de 3 onzas) 50 monedas de un centavo Cinta adhesiva

Instrucciones: 1. Hagan tres palancas del tablero de espuma o cartón duro. a. Primero - 8 pulgadas de largo b. Segundo - 14 pulgadas c. Tercero - 20 pulgadas 2. Mida y marque dos pulgadas del final de cada palanca. Aquí es donde ira el posicionara el pivote. 3. Con cinta adhesiva pegue los vasos por cada extremo de las tres palancas. 4. 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 este debajo de la marca de dos pulgadas. Use una pequeña lupa de cinta adhesiva, con la parte pegajosa de fuera para mantener el punto del pivote en su lugar.

5. Agregue treinta y seis centavos al vaso de la parte del extremo de la carga de la palanca. 6. Q: ¿Cuantos centavos tienes que agregar del otro extremo de la carga?

7. Repita los pasos tres y cuatro con las otras dos palancas y escriba los resultados en la tabla.

¿Qué es lo que sucede? v Piensen: Conforme los brazos de la palanca se van hacienda más largos ¿Que sucede con el esfuerzo para levantar la carga? v ¿Cuales son otros ejemplos de palancas? Como funciona la palanca: La palanca tiene DOS partes: la palanca como tal y el pivote. La posición del pivote determinara que tanto la carga se moverá y cuanto esfuerzo es necesario para moverla. Entre más lejos este del pivote la menor fuerza es

necesaria, pero entre más cerca este al pivote, el mayor esfuerzo se necesitara para moverse la misma distancia. Las maquina ayudan a trabajar, nunca incrementan la cantidad de trabajo terminado pero pueden hacerlo más fácil con menos esfuerzo. Cuando las maquinas hacen el trabajo más sencillo, se dice que se incrementa la ventaja mecánica. Esta se compara a la cantidad de fuerza puesta en un mecanismo a la cantidad de fuerza que el mecanismo emite. Maquinas simples son las de componentes básicos a partir de los cuales se construyes más complicados. Todas las maquinas simples son clasificadas en dos grupos: 1. El grupo de las palancas-- Palancas, ruedas, ejes y poleas. Estos dispositivos hacen uso de la rotación sobre un punto de pivote para alterar. 2. El grupo de cuñas–planos inclinados, cuñas, tornillos. Estas maquinas simples usan la idea que un largo viaje cuesta arriba resulta en el mismo logro con menor esfuerzo que subir un acantilado.

Fuente: www.pbskids.org/cyberchase

2. Construir un Teepee

Descripción: Esta actividad hará que su hijo explore todos los pasas de un ingeniero diseñador de un 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 polos de teepee) 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 polos:

1. Enrolle seis hojas de periódico de manera diagonal. ( Eso significa que comenzara con la esquina puntiaguda) Enrolle las hojas para hacer un tubo. Cuando el tubo este enrollado pegue con cinta adhesiva en su lugar.

2. Esta es una sección del polo. Cada polo necesita tres tubos, así que repita los pasos uno para hacerlos. Y luego empuje los extremos de un tubo dentro del otro para hacer un primer polo.

3. Haga por lo menos CUATRO polos. 4. Póngalos todos de pie juntos y con una liga una los extremos superiores. Y entonces extienda los polos inferiores para hacer la forma del teepee.

Construyendo un Teepee: 1. Engrape TRES o CUATRO Platos de papel juntos de lado a lado. Envuelva los en la parte superior del teepee y engrápelos para hacer un anillo. Staple THREE or FOUR paper plates together side-by-side. 2. Para la segunda capa, deslice un plato de papel debajo de la primera capa y engrápelo, la primera capa debe quedar por encima.

3. Siga de esta manera alrededor del teepe. Engrape los platos siguientes debajo del anterior. Engrape el siguiente plato al de alado y por encima del que sigue. 4. Cuando haya completado la mitad del teepee, deje un espacio en medio de dos polos, esta será la puerta, siga engrapando los platos sobreponiéndolos hasta llegar abajo.

¿Qué sucedió? Ingenieros usen los patrones para encontrar en el mundo natural para diseñar y construir estructuras, para fortalecer los materiales manufacturados y para aerodinamizar diseños y estructuras para transportación. Este ejercicio está diseñado para entender el proceso de diseño de una estructura y el uso de diferentes materiales. Para hacerlo mas desafiante, cambien los materiales usados para hacer una estructura más fuerte y determinar limitaciones. Fuente: http://pbskids.org/cyberchase/activities/make-tikiville-teepee/

Edades: 8-11 1. ¿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: 1. 2. 3. 4. 5.

1 lata de aluminio sin dañar pre lavado y vacío Un tazón grande con agua fría Estufa en la cocina Porta ollas Sartén para freír y un plato caliente

Instrucciones: 1. Con la supervisión de un adulto, ponga el sartén para freír sobre la estufa sobre la que está cerca de la parte frontal de la estufa. 2. Coloque la agarradera hacia dentro de la estufa así no se atorara con nada. a. Encienda el fuego lento o medio bajo. 3. Ponga dos cucharadas de agua en la lata de aluminio. a. Coloque la lata sobre el sartén para freír a calendar el agua que esta 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. 4. Cuando vea el vapor salir de la lata de aluminio, está listo para realizar el experimento. ¡CON CUIDADO! a. Use los guantes de hornear cuidadosamente ponga el sartén para freír sobre el porta ollas a lado del tazón con agua. 5. 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 material 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 llamados estados o fases de la materiales cuales son: Solido, liquido, gaseoso y plasma. Cuando llevas el agua al sartén para freír para hervir, estas cambiando el agua de un estado liquido 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 liquido ocupa menos espacio. Materia: El estado gaseoso del agua, la mayor parte de la lata esta ahora vacía de materia – creando un efecto aspiradora. El aire (y el agua del tazón) se aceleran para llenar el espacio, chocando la lata. Fuentes: COSI Columbus | 333 W. Broad St. | Columbus, OH 43215| www.cosi.org

2. ¡Biodiversidad de los pies – Un viaje al zoológico!

Descripción: Estudiantes aprenderán como 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: 1. Libreta de notas y lápiz 2. Planta y un animal identificar los recursos ( planta catálogos y animales revistas) 3. Cámara Instrucciones: 1. Guie a sus niños con forme van realizando lo siguiente: a. 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, (supervisión de un adulto por favor), o cualquier lugar afuera donde exista una variedad de plantas vivas. b. Cree una lista en la libreta, dejando espacio para escribir notas y observaciones después de cada número. c. 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. d. 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 buscar en el pasto o incluso debajo de las hojas, troncos y rocas. Otra vez, si el nombre de un insecto en especifico no es conocido el nombre, descríbalo lo más detalladamente. e. Después todos los estudiantes habrán tenido una oportunidad de explorar el área de observación. Regresando al lugar de encuentro para comentar lo que encontraron. Haga una lista matriz de todas las diferentes plantas y animales encontrados. 2. Analice los Datos. a. Vaya al Zoológico analice las patas de los animales. Patas de 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.

b. Ahora piense acerca de esto: ¿Como 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 ayudan a hacer. Puede poner al animal en más de una categoría. Use las CONSEJO DATOS &ANALISIS: siguientes categorías: • • • • • • • •

Cacería Pesca Nadar Excavar Saltar Escalar Defenderse a si mismos Sostener cosas

3. ¡Siga Explorando! Anime a sus hijos a buscar diferentes formas, colores que ayudan al animal a protegerse en el Zoológico. Los colores de los animales, los estampados que ayudan al animal a camuflajearse en su entorno, o los colores y estampados son una sistema de alerta para otros animales para “¡No te acerques!”

Muchos zoológicos tienen áreas de exhibición por zonas geográficas. Pájaros tropicales, por ejemplo. Ustedes pueden utilizar estas categorías para analizar los datos que colecten de la investigación de las patas de los animales. En otras palabras, ayuda a los estudiantes a imaginar el medio ambiente donde los animales viven y relatar el uso de sus patas en su hábitat natural.

Tarea: Haga que los niños describan los colores y los patrones que ellos notan en diferentes animales. Los niños también tienen que escribir que opinan si los colores o patrones lo ayudan a protegerse de predadores. Fuente: pbskidsgo.org/dragonflytv

Edades: 11-18 1. Física a través del fuego: Fosforo cohete

Descripción: Aprendices construyen un pequeño cohete, usando fósforos, una pieza de aluminio. Segundo, un fosforo encendido lanza el cohete. La actividad involucra fuego; por tanto la supervisión de un adulto es requerida. Palabras clave: Física, Acción, Reacción, Combustión, Moléculas Materiales: • • • • •

2 fósforos Un cuadro pequeño de aluminio Un pedazo grande de papel aluminio Un alfiler Un sujeta papeles

Instrucciones: 1. Envuelva el pedazo pequeño de aluminio alrededor de la cabeza del fósforo.

2. 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.

3. Haga una lanza del sujeta papel doblándolo el extreme exterior hacia afuera en un ángulo y así doblar la parte de en medio hacia arriba, haciendo aproximadamente un ángulo de cuarenta y cinco grados.

4. Coloque el fosforo envuelto en la parte exterior del sujetador de papel que esta hacia arriba.

5. Encienda el segundo fosforo y sosténgalo debajo de la cabeza del otro fosforo. Y espere a que el fosforo 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 – “Cada acción corresponde una reacción” Cuando el fosforo debajo del papel aluminio alcanza la temperatura de combustión, lo prende en fuego, mas las 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 escape, pero el papel aluminio les impide de 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, causara una fuerza opuesta a la dirección, la reacción. El Empuje de todas las moléculas en escape causa que el fosforo sea lanzado al aire. Fuente: http://www.physicscentral.org/experiment/physicsathome/match-rocket.cfm

2. Desastre de patinetas

Descripción: Estudiantes aprenderán acerca de la fuerza física y del impulso lineal – movimiento en line recta – por medio de investigaciones y 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. Sugerencias para tareas, extensiones, y ajustes a diferentes niveles de aprendizaje son incluidos. *Revisión de conceptos básicos de física incluyendo material, energía, fuerza y movimiento y sus interacciones. **Últimamente 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: 1. Impulso: Una combinación de material y velocidad de un objeto. 2. Conservación del impulso: Una situación en la cual el total del impulse de todos los objetos antes de colapsar iguala el total del impulse de todos los objetos después de la colisión. 3. Colisión elástica: Una colisión en la cual los objetos rebotan entre si. No se pierde energía en una colisión elástica ideal. 4. 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. 5. Relación Fuerza-impulso: La fuerza en una colisión es igual a la carga de un impulse dividió 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). Materiales: • • •

Comprender y predecir que puede pasar en una colisión linear y el principio de la conservación del impulso. Experimentadamente determine el impulse 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 e impulso. Cuando una patineta colapsa con otra, diversas situaciones pueden pasar. El impulso cuando los ingenieros y científicos llaman a la masa de un objeto multiplicado por la velocidad en la cual esta en movimiento. 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 colapsa con la de una patineta de un adulto? Discutan diferentes formas de colisión de as patinetas y escenarios en los que las personas se vean involucradas de diferentes pesos y estatura moviéndose a diferentes velocidades.

Con los estudiantes 1. Pídanle a los estudiantes que escriban sus observaciones durante la actividad. Instruyalos en recolectar cualquier información que parezca importante. 2. Estar con dos patinetas que pesen lo mismo. Tener un estudiante que empuje la patineta en contra de la otra así puedan encontrarse nariz con nariz.

3. 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 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 en lenta velocidad; debido a que el impulso es conservado por todo el sistema, y como el movimiento de la masa es mayores (ahora ambas patinetas), el total de la velocidad debe ser menor. 4. Agregue peso estacionario a las patinetas. 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 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. 5. Mueva el peso de la de la patineta fija a la patineta en movimiento. Move the weights from the stationary skateboard to the moving skateboard. Realice una colisión experimental y observe de nuevo. (Este es el tiempo, si la primer 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 molecular. Actividad durante el Experimento Observaciones: Haga que los estudiantes escriban las observaciones de la actividad – una actividad realizada por científicos, investigadores e ingenieros. Hagan que los estudiantes compartan sus observaciones con toda la clase. (Ejemplo ¿cual patineta tiene mayor impulse?) Después de la actividad de evaluación Solución de problemas: Pregunte a los estudiantes y discutan como grupo: •

¿Qué tiene mayor impulso, a 2000 kilogramos un carro viajando a diez metros por segundo o a 4000 kilogramos un caro viajando a 5 metros por segundo? (Use la formula [p = m*v] Respuesta: Tienen la misma cantidad de impulso.)

Sources: http://www.teachengineering.org || Integrated Teaching and Learning Program, College of Engineering, University of Colorado at Boulder

OTROS RECURSOS Las siguientes ligas 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

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http://kidsahead.com/activities

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http://www.howtosmile.org

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http://www.eweek.org

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http://www.nasa.gov