Modulo fractura

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Modulo de laboratorio para discutir el tema de materiales compuestos y su fractura.

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Modulo fractura

  1. 1. Escuela Superior Inés María Mendoza Box 610 Cabo Rojo, PR 00623 Profa. Lucille Oliver Cebollero Maestra de Química Secundaria Materiales Compuestos: Inserción de un material no metal en aluminio. Módulo Instruccional para integrar en el curso de Química a Nivel SecundarioWork supported by the National Science Foundation (NSF) under Grant HRD 0833112.
  2. 2. Misión del Programa de Ciencia del Departamento de Educación de PuertoRico Contribuir a la formación de un ser humano que posea una cultura científica y un conocimiento tecnológico que lo capacite para ser responsable consigo mismo, eficaz en el mundo del trabajo y que contribuya positivamente con la sociedad, promoviendo el respeto por la naturaleza y la vida propiciando un ambiente de paz.Work supported by the National Science Foundation (NSF) under Grant HRD 0833112.
  3. 3. Modelo de • Constructivista (Bybee, Enseñanza 2000) Método de • De Inquirir o Enseñanza Descubrimiento Estrategia • Ciclos de Aprendizaje Educativa Técnica de • Laboratorio EnseñanzaWork supported by the National Science Foundation (NSF) under Grant HRD 0833112.
  4. 4. I. Estándar LA ESTRUCTURA Y LOS NIVELES DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA:El estudiante es capaz de definir lo que son las estructuras, la composición y laspropiedades de la materia; diferenciar entre materia viva y no viva y describir lainteracción que ocurre entre los organismos vivos y el ambiente físico que les rodea através del intercambio de materia y energía. Además, descubre los nivelesorganizacionales de los sistemas biológicos. II. ExpectativaEM.Q.1.3: Discrimina entre las propiedades físicas extensivas e intensivas de lamateria. III. ProfundidadNivel IV: Pensamiento Extendido (extiende su conocimiento a contextos más amplios )Work supported by the National Science Foundation (NSF) under Grant HRD 0833112.
  5. 5. IV. Objetivo GeneralMediante la experiencia de laboratorio el alumno demostrará cómo se produce una unmaterial compuesto para aumentar su resistencia a la fractura. V. Objetivos Específicos A. Objetivo cognoscitivo: Al finalizar la experiencia de laboratorio el alumno podrá definir correctamente en términos operacionales el concepto de materiales compuestos. B. Objetivo psicomotor: En la práctica de laboratorio el alumno manipulará efectivamente materiales para ilustrar el proceso de cómo se puede aumentar la resistencia a la fractura en un material compuesto. C. Objetivo afectivo: Al finalizar la práctica de laboratorio el alumno estará en condiciones de evaluar la importancia de la inserción de materiales para crear un material compuesto con mayor resistencia a la fractura.Work supported by the National Science Foundation (NSF) under Grant HRD 0833112.
  6. 6. ActividadesWork supported by the National Science Foundation (NSF) under Grant HRD 0833112.
  7. 7. I. Enfoque: 1. se le entregará a los alumnos la separata #1.Separata #1Tema: Materiales CompuestosDe acuerdo con el diccionario Webster, los materiales son sustancias con las que algo está compuesto o hecho, aunque esta seauna definición muy amplia, desde la perspectiva de ingeniería trasciende el hecho de cómo son utilizados, de esta forma y con añosde investigación se han logrado clasificar gracias al estudio microscópico de su estructura la composición de estos obteniendo asísus propiedades y dependiendo de ellas, la familia a la que pertenecen: Metales, cerámicos, polímeros, compuestos.Se entiende por materiales compuestos aquellos formados por dos o más materiales distintos sin que se produzca reacción químicaentre ellos.En todo material compuesto se distinguen dos componentes:La MATRIZ, componente que se presenta en fase continua, actuando como liganteEl REFUERZO, en fase discontinua, que es el elemento resistente.TIPO MATRIZ:Materiales compuestos de matriz METÁLICA o MMC (METAL MATRIX COMPOSITES) Materiales compuestos de matriz CERÁMICA o CMC (CERAMIC MATRIX COMPOSITES) Materiales compuestos de matriz de CARBON Materiales compuestos de matriz ORGÁNICA o RP (REINFORCED PLASTICS). 2. Preguntas para los alumnos: 1. ¿Cómo defines material compuesto? 2. ¿Podrás aumentar la dureza de un material? 3. ¿Alguna vez percibiste o sentiste que al enrrollar un papel de aluminio este aparenta ser más duro? 4. Menciona los componentes de los materiales compuestosWork supported by the National Science Foundation (NSF) under Grant HRD 0833112.
  8. 8. Motivación: II. Exploración Los materiales compuestos podemos endurecerlos al crear deformaciones en su estructura cristalina.1. Observación: Al introducir un material con una dureza alta, a un material con una dureza inferior, la dureza promedio se afectará. 2. Hipótesis: H0: No hay prueba significativa que demuestre que se mejora la resistencia a la fractura al añadir un material no metal a el aluminio, al formar un material compuesto. H1 Hay prueba significativa que demuestre que se mejora la resistencia a la fractura al añadir un material no metal a el aluminio, al formar un material compuesto Work supported by the National Science Foundation (NSF) under Grant HRD 0833112.
  9. 9. 3. Diseño ExperimentalA) Materiales a) Papel de aluminio b) Tijeras c) Envoltura (maya) de vegetales d) Pesas de balanza e) Regla f) Cinta adesivaWork supported by the National Science Foundation (NSF) under Grant HRD 0833112.
  10. 10. B) Procedimiento: 1. Se miden diez (10) franjas de papel de aluminio de 10 cm de ancho. 2 Cinco (5) de las franjas se enrollan aproximadamente a 2 cm de ancho utilizandoun bolígrafo como guía. 3. Las cinco (5) de las franjas sobrantes se enrollan aproximadamente a 2 cm de ancho utilizando un bolígrafo como guía. 4. Ambas franjas se pegan con cinta adhesiva a una mesa.Work supported by the National Science Foundation (NSF) under Grant HRD 0833112.
  11. 11. 5. Se hace un hueco como de 3 mm en la punta inferior de la franja y se va colocandopesas en orden ascente hasta que se fracture la franja. Se anotan los pesos en la tablede datos. 6. Los pasos 4 y 5 se repiten cinco veces con franjas nuevas para cada intento.Cinco veces con el alumnio sencillo y cinco veces con el material compuesto.3 . Datos Experimentales:Repetición Medida en (g) en que se fractura el material1 Al Al- compuesto2345Promedio4. Análisis de los datos experimentales:Student t-test para comparer las medias, de forma que el alumno pueda estables enforma estadística si se acepta o rechaza la hipótesis nula.5. Conclusión:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Work supported by the National Science Foundation (NSF) under Grant HRD 0833112.

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