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CATEGORIA: EXPERIENCIA DE ESTUDIANTES

INSTITUCIÓN EDUCATIVA DEPARTAMENTAL GENERAL SANTANDER-

MUNICIPIO DE SIBATE-CUNDINAMARCA

TITULO DEL PROYECTO: SIBATE CON LEGO APRENDIZAJE Y DIVERSIÓN

RESUMEN:

La IED General Santander-sede primaria, desarrolló un proyecto titulado “Sibaté

con Lego, aprendizaje y diversión”, en el marco de ambientes de aprendizaje en el

área de tecnología e informática. Este proyecto surgió a partir del diálogo y la

reflexión con los estudiantes del grado cuarto y quinto de primaria, sobre el tema

de Sibaté y el embalse del Muña. De ahí que se precisó indagar sobre la historia,

problemática de contaminación, alternativas de solución y espacios

arquitectónicos del municipio.

Se eligió un grupo de estudiantes que tenían la misión de investigar, proponer

alternativas de solución frente a la problemática de contaminación de la laguna y

trabajar con los Kit de Lego Education dicha propuesta.

Frente a la contaminación de la laguna surgió la idea de mejorar las condiciones

del agua que se deposita en ella teniendo en cuenta las siguientes fases:la

oxigenación, con ayuda de la maquina Oxidón 3000 que remueve y oxigena

lentamente el agua; la máquina dos que recibe el nombre de Molineitor y se

encarga de separar los residuos sólidos; la maquina tres, la compuerta por donde

pasa el agua oxigenada hacia el filtro; la maquina cuatro, extractora que se

encarga de separar y absorber los gases por medio de ventiladores que conducen

finalmente el gas a los grandes tanques de reserva para ser utilizado en varios

beneficios.

En este proceso se utilizaron los principios físicos de las poleas, molinos, sistemas

de engranajes, manivelas y diferentes clases de energía.

Se construyó una maqueta que da cuenta de la arquitectura del municipio, la

problemática de la laguna y la alternativa de solución mencionada anteriormente.

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PALABRAS CLAVES:

Ambiente de aprendizaje, lego education, trabajo en equipo, creatividad,

contaminación.

INTRODUCCION

El presente proyecto presenta un trabajo realizado entre estudiantes y maestros

de la IED General Santander – sede primaria. Se partió de incentivar a los

estudiantes a trabajar, desde el juego y la creatividad, el material de Lego

Education, para elaborar una solución a la contaminación de la represa del Muña,

que por muchos años, el municipio ha venido soportando.

Desde los resultados de la investigación realizada por los estudiantes y maestros

se construye una serie de máquinas capaces de descontaminar la laguna y de

aprovechar el material de desecho.

En su construcción se utilizaron los kits de aprendizaje 9632 de ciencia y

tecnología y el 9322 de construcciones básicas. Para la ambientación del

municipio se utilizaron los kits 9324 y 9322 de microedificios y micro ciudades.

Se considera que se fortaleció las habilidades el trabajo en equipo, la

responsabilidad y el cumplimiento, el amor por el municipio y otros valores

humanos.

En este proyecto se presenta la población con la cual se trabajó el proyecto, la

descripción del problema que dio origen a la iniciativa, los objetivos, el proceso

metodológico seguido a lo largo del proyecto, los resultados de la experiencia, las

conclusiones y finalmente las dificultades que se presentaron.

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POBLACION

La Institución educativa Departamental General Santander sede primaria, es una

institución de carácter público ubicada en el municipio de Sibaté, barrio El

Progreso, cuenta con 1100 estudiantes en la jornada de la mañana. Atiende una

población con diversas necesidades afectivas, sociales, económicas.

La comunidad está formada por personas de los estratos bajos 1 y 2 , gente

emprendedora, trabajadora y con deseos de superación, afectada por el

desplazamiento, el desempleo y la problemática social que afecta a toda la nación.

Estas dificultades promueven en los estudiantes un gran sentido de superación

que se fomenta desde la escuela, convirtiéndose en una gran misión para los

docentes para lograr una formación integral, ayudándoles a crear en cada uno de

ellos su proyecto de vida y contribuir con la conservación y cuidado del medio

ambiente.

En este proyecto participaron 10 estudiantes de grado quinto, con edades entre

los 9 y 10 años, orientados por los tres docentes líderes. Los estudiantes, al

interior del grupo tenían los siguientes roles: monitor, responsable de registrar lo

sucedió en cada uno de los encuentros. Los investigadores y recopiladores de la

información requerida para comprender el problema y presentar soluciones. Los

diseñadores: en este punto se dividió el grupo donde unos construyeron las

máquinas y otros la infraestructura del municipio, allí los roles variaron a: monitor,

repartidor, armadores y expositor.

PROBLEMA-NECESIDAD:

Frente al tema de contaminación del embalse del Muña, surgieron dos preguntas,

una relaciona con la descontaminación y la otra referida al como plasmarla con el

material de Lego. Dichas preguntas son:

1. ¿Cómo usar la oxigenación y extracción de gases tóxicos para

descontaminar la laguna del Muña? y

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2. ¿Cómo desde los Kits de Lego presentar dicha propuesta de

descontaminación?

OBJETIVOS

1. Recopilar en un documento la historia tanto del municipio como de la

laguna del Muña.

2. Diseñar una propuesta para descontaminar el embalse del Muña.

3. Usar el material de Lego Education para representar la propuesta de

descontaminación de la laguna y dar a conocer la arquitectura del

municipio.

MARCO TEORICO

El hombre desde sus inicios (entendiendo como hombre a un ser con capacidad racional), ha tratado de dominar las fuerzas de la naturaleza. Para ello, ha debido aprender a construir y utilizar artefactos ajenos a él.

Por citar algunos ejemplos: en la lucha entre pueblos prehistóricos, ya las armas rústicas eran comunes, según afirman investigaciones recientes; compuestas fundamentalmente por piedras y huesos.

Luego los primeros esfuerzos de construcción de diques de tierra y zanjas de irrigación, usados para la agricultura, exigieron la utilización de herramientas, tales como los arados, y azadones, hasta que la construcción de caminos no llegó a ser un arte de gran desarrollo, durante la era del imperio romano no se reconoció verdaderamente el valor de la buena utilización de nuevas maquinas y técnicas.

Las máquinas como herramientas modernas, exigen para su racional utilización en la explotación un manejo seguro y profundos conocimientos técnicos. Una preparación por buena que sea no es suficiente.

Expondremos en el siguiente informe, los principales conceptos para poder comprender las maquinas básicas y las leyes físicas que las rigen; partiendo desde definiciones, tipos y composiciones de ellas, pasando por subgéneros, estudiando otros dispositivos, y revisando aplicaciones fundamentales del tema.

Máquinas:

Una máquina es cualquier artefacto capaz de aprovechar, dirigir o regular una forma de energía para aumentar la velocidad de producción de trabajo o para transformarla en otra forma energética.

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Las máquinas son dispositivos usados para cambiar la magnitud y dirección de aplicación de una fuerza.

La utilidad de una máquina simple (palanca, cable, plano inclinado, rueda) es que permite desplegar una fuerza mayor que la que una persona podría aplicar solamente con sus músculos, o aplicarla de forma más eficaz.

La relación entre la fuerza aplicada y la resistencia ofrecida por la carga contra la que actúa la fuerza se denomina ventaja teórica de la máquina.

Debido a que todas las máquinas deben superar algún tipo de rozamiento cuando realizan su trabajo, la ventaja real de la máquina siempre es menor que la ventaja teórica.

Combinando máquinas simples se construyen máquinas complejas. Con estas máquinas complejas, a su vez, se construye todo tipo de máquinas utilizadas en la ingeniería, arquitectura y construcción, y todo ámbito de nuestras vidas. Las máquinas también han posibilitado al hombre, el control de las fuerzas del viento, de los combustibles y del agua. Sin máquinas, el hombre viviría aún en estado primitivo y no habría podido alcanzar ninguna forma de progreso.

Hay que tener en cuenta que una máquina nunca puede desarrollar más trabajo que la energía que recibe y que, a igualdad de potencia, a velocidades mayores corresponden fuerzas menores, y viceversa. Una máquina simple no tiene fuente productora de energía en si, por lo tanto no puede trabajar a menos que se le provea de ella.

1-maquinaria simple

- son aparatos destinados a equilibrar unas fuerzas con otras y trasladar el punto de aplicación de unas aplicando ligeramente la intensidad de otras. En toda máquina simple se distinguen dos fuerzas:

(q) resistencia, que es la aplicada al cuerpo que se quiere mover

(f) potencia, que representa la fuerza que debe actuar a fin de equilibrar la resistencia del cuerpo y desplazar su punto de aplicación.

Se puede medir el trabajo de las máquinas calculando el producto de la fuerza por la distancia recorrida, en su misma dirección. por ejemplo, si una persona levanta una caja que pesa diez kilogramos a una altura de un metro y medio, ha hecho diez kilogramos por un metro y medio, o sea quince kilográmetros de trabajo.

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Hoy en día existen máquinas de todas clases y tamaños, pero no importa cuán complejas puedan parecer, todas ellas son una combinación de vanas máquinas simples o modificaciones de una máquina simple.

Por máquina simple se entiende una máquina que se mueve por una sola fuerza.

Hay seis máquinas simples: la palanca, el torno, la polea, el plano inclinado, el tornillo y la cuña.

palanca.

- es una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo o de un eje, por la acción de dos fuerzas, la resistencia y la potencia y que se usa para mover cargas pesadas.

Arquímedes, descubrió la ley de la palanca y dijo “dadme una palanca y un punto de apoyo y moveré el mundo”.

La barra rota alrededor de un punto fijo llamado punto de apoyo o fulcro. El punto de aplicación de la resistencia es el lugar donde se ubica la carga a mover. El punto donde se aplica la fuerza para mover la carga es el punto de aplicación de la potencia. Cuanto más cerca de la carga esté el fulcro, menor fuerza se realiza para mover la carga.

La fuerza rotatoria es directamente proporcional a la distancia entre el fulcro y la fuerza aplicada. Por ejemplo, una masa de 1 kg que está a 2 m del fulcro equivale a una masa de 2 kg a una distancia de 1 m del fulcro.

Los elementos de una palanca son:

a) punto de apoyo (o).

b) resistencia (q) = fuerza que se quiere vencer.

c) potencia (f) = fuerza que se aplica.

d) brazo de resistencia (va) = distancia desde el punto de apoyo a la recta de acción de la resistencia.

e) brazo de potencia (bf) = distancia desde el punto de apoyo a la recta de acción de la potencia.

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El momento de la resistencia tiende a producir una rotación de la barra en sentido contrario a las agujas de un reloj, mientras que el momento de la potencia trata de efectuar la rotación en el mismo sentido que dichas agujas.

En consecuencia: mq= q·bq y mf= -f·bf

Géneros de palanca

palanca de primer género:

Una palanca es de primer género cuando el punto de apoyo está ubicado entre la resistencia y la potencia.

palanca de segundo género:

Una palanca es de segundo género cuando la resistencia se halla entre el punto de apoyo y la potencia.

Como en las palancas de segundo género el brazo de potencia es siempre mayor que el brazo de resistencia, en todas ellas se gana fuerza.

palanca de tercer género:

Cuando la potencia se encuentra entre el punto de apoyo y la resistencia, la palanca es de tercer género.

En este género de palancas, el brazo de potencia siempre es menor que el brazo de resistencia y, por lo tanto, la potencia es mayor que la resistencia. Entonces, siempre se pierde fuerza pero se gana comodidad.

resumiendo los géneros o clases:

La ley de la palanca se enuncia como sigue:

"fuerza, f, es a resistencia, r, como brazo de la resistencia, ir, es a brazo de la fuerza, le"

f/r= ir/le

Se llama brazo a la mínima distancia desde el apoyo o, a la línea de aplicación de las fuerzas motriz o resistente.

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Se compone de un cilindro de radio r, con una cuerda que arrastra una resistencia r, y un manubrio de longitud m, en donde se aplica la fuerza f.

Por la ley de la palanca, en el equilibrio:

f/r=r/m

tornillo

Dispositivo mecánico de fijación, por lo general metálico, formado esencialmente por un plano inclinado enroscado alrededor de un cilindro o cono. Las crestas formadas por el plano enroscado se denominan filetes, y según el empleo que se les vaya a dar pueden tener una sección transversal cuadrada, triangular o redondeada. La distancia entre dos puntos correspondientes situados en filetes adyacentes se denomina paso. Si los filetes de la rosca están en la parte exterior de un cilindro, se denomina rosca macho o tornillo, mientras que si está en el hueco cilíndrico de una pieza se denomina rosca hembra o tuerca. Los tornillos y tuercas empleados en máquinas utilizan roscas cilíndricas de diámetro constante, pero los tornillos para madera y las roscas de tuberías tienen forma cónica.

El empleo del tornillo como mecanismo simple (en ese caso también se denomina husillo o tornillo sin fin) aprovecha la ganancia mecánica del plano inclinado. Esta ganancia aumenta por la palanca que se suele ejercer al girar el cilindro, pero disminuye debido a las elevadas pérdidas por rozamiento de los sistemas de tornillo. Sin embargo, las fuerzas de rozamiento hacen que los tornillos sean dispositivos de fijación eficaces.

polea:

- dispositivo mecánico de tracción o elevación, formado por una rueda o roldana montada en un eje, con una cuerda que rodea la circunferencia de la rueda. Tanto la polea como la rueda y el eje pueden considerarse máquinas simples que constituyen casos especiales de la palanca. Una polea fija no proporciona ninguna ventaja mecánica, es decir, ninguna ganancia en la transmisión de la fuerza: sólo cambia la dirección o el sentido de la fuerza aplicada a través de la cuerda, mientras una polea móvil disminuye la mitad del peso del cuerpo.

polea fija

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Aplicando momentos respecto a o, tenemos:

f1r=f2rsiendo r el radio de la polea, con lo que simplificamos: f1=f2

"la fuerza motriz y la resistencia son iguales, así como el camino recorrido por ambas"

polea móvil

Va casi siempre acompañada de una polea fija, pero ésta no cuenta por no alterar la fuerza.

máquinas compuestas:

Estas resultan del acoplamiento de varias máquinas simples; de modo que la potencia de cada una de las intermedias viene a ser la resistencia de la anterior, a partir de una primera máquina sobre la cual actúa la verdadera potencia, y hasta llegar a la última, que debe vencer a la resistencia final.

sistema de palancas.

- sean aob, a'b'o', y a''o''b'' tres palancas; p la potencia aplicada en a, y r la resistencia aplicada en b'': la palanca aob está unida a la a'b'o' mediante la barra a'b y la o'a'b' unida a la o''a''b'' por medio de la barra a''b'.

Las condiciones de equilibrio en cada palanca son: representando por p' y p'' las fuerzas en b y b'.en un sistema de palancas la potencia y la resistencia están en razón inversa de los productos de sus respectivos brazos de palanca.

sistema de poleas.

- la aplicación de poleas móviles con otras fijas puede hacerse de varias formas. Sea p la potencia que actúa en el extremo del cordón libre, y r la resistencia aplicada en el gancho de la armadura de las poleas móviles; representando por p el desplazamiento de la potencia y por r el correspondiente a la resistencia, se tendrá:

p * p = r *r ;

p y r guardan la siguiente relación: p/r =n, siendo n el número de cordones que sujetan la armadura móvil; por lo tanto:

p * r·n = r * r ;

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Luego, en los sistemas de poleas móviles y fijas, la potencia y la resistencia se hallan en razón inversa del número de cordones.

ii- rendimiento de las máquinas simples

Aún en las máquinas simples el principio de la conservación del trabajo está aplicado solo en teoría. La experiencia demuestra que en la práctica el trabajo útil producido por la máquina es siempre inferior al trabajo motor suministrado para accionarla, a causa de las fricciones que se originan en los órganos de transmisión.

El trabajo motor es siempre igual a la suma del trabajo útil más las fricciones. De donde se deriva la noción del rendimiento que se determina por el cociente.

Este rendimiento resulta menor que la unidad y es del orden de 0.7 en las máquinas estudiadas.

La eficacia de funcionamiento de una máquina se obtiene del cociente entre la energía generada (la salida) y la cantidad de energía empleada (la entrada). La eficacia, que se expresa en tanto por ciento, siempre inferior al 100 por ciento.

iii- otros dispositivos:

Molinos

En general, están conformados por:

Las aspas, el eje, transmisor o generador de movimiento.

El fluido pasa sobre la parte superior del aspa más rápido que sobre la parte inferior. La velocidad más alta sobre el aspa provoca un ascenso o tirón hacia arriba que la hace girar sobre el eje que conecta al generador o transmisor de movimiento. Este principio es el que mantiene las aves y aeroplanos en vuelo, en el caso de los molinos de viento.

En molinos eólicos o de viento, para generar electricidad:

El movimiento rotacional se transfiere directamente a través del eje al generador, de esta forma se induce una corriente eléctrica.

torre de soporte:

Es una estructura en la cual van montadas las aspas y generador de electricidad.

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cables de tensión:

Son cables que sirven de soporte para sostener la torre y no sea derribada por el viento.

Poleas y engranajes se pueden usar para transmitir un movimiento de rotación entre dos o más arboles o ejes. Si estos están cerca como un reloj o un motor de coche, suelen usarse engranajes; si están lejos, suelen usarse poleas.

Los engranajes se emplean también para cambiar hasta 90º la dirección de rotación de un árbol. Ruedas de varios diámetros, ya sean engranajes o poleas, permiten cambiar la velocidad de rotación.

Tornillos y mordazas

Los tornillos se usan para la sujeción de material de trabajo cuando este va a ser cepillado, acerrado, perforado, formado, afinado o remachado y también para pegar madera. Las mordazas se usan para sujetar para sujetar el trabajo que debido a su forma y tamaño no puede sujetarse satisfactoriamente en un tornillo, o cuando no se cuenta con un tornillo de banco. Las mordazas se usan generalmente para trabajo ligero.

Relación con la arquitectura

Sin duda la relación con la arquitectura del tema, se relaciona más bien con la parte funcional (constructiva) de esta arte, en lo que se refiere a la utilización y aplicación de las herramientas, las cuales más que ocupar las máquinas simples puramente, utilizan los principios físicos que ellas encierran.

así por ejemplo, herramientas tales como destornilladores, tijeras, alicates, barras, etc., utilizan el principio de la palanca.

los planos inclinados se pueden observar en rampas y escaleras o dispositivos básicos para trasladar objetos pesados a diferencias de niveles.

las poleas y sus sistemas se pueden ver en huinches y roldanas, artefactos utilizados para mover objetos en forma vertical y a diferencia de niveles.

Sin embargo estos principios se pueden observar también en dispositivos que debe llevar una obra arquitectónica, como podría ser el sistema de desplazamiento de ventanales, chapas de puertas, alza cortinas, rampas y escaleras.

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METODOLOGIA:

Para llegar el desarrollo del presente proyecto se llevó a cabo las siguientes

acciones.

1. Se les presentó a los niños tanto el material de Lego como algunas

experiencias y proyectos de trabajo realizadas por estudiantes de otras

regiones del país. Se les permitió el contacto y manipulación del material para

que crearan algo desde su imaginación y creatividad.

2. Se convocó a los estudiantes para trabajar en un proyecto de carácter

institucional, como se postularon muchos y el poco tiempo que teníamos para

culminar el proyecto, se realizó una preselección bajo los criterios de habilidad

para la escritura, la oralidad, el trabajo grupal y responsabilidad.

3. A todos los preseleccionados se les solicitó que diseñaran un mini proyecto

para ser socializado ante sus otros compañeros y de ahí, elegir a los

estudiantes que integraría el equipo final que representaría a la Institución.

4. Con el grupo seleccionado se trabajó arduamente durante varias jornadas

tanto en la mañana como en la tarde, inclusive algunos días extraclase. Se

distribuyeron los roles, de acuerdo a las habilidades personales, y se presentó

el proyecto final.

5. Los estudiantes seleccionados demostraron su responsabilidad, solidaridad,

colaboración, fluidez verbal y sentido de pertenencia a la Institución.

6. El entusiasmo y la creatividad de los estudiantes se vieron plasmadas en la

investigación, la participación, el conocimiento y elaboración de los diferentes

materiales para la exposición del proyecto

RESULTADOS DE LA EXPERIENCIA

Se pueden considerar los siguientes:

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1. Apropiación conceptual y metodológica de los estudiantes frente a la

elaboración de un proyecto y el trabajo con el material de Lego Education,

motivando el espíritu de superación, la autoestima y la habilidad expositora

frente a diversos públicos.

2. La elaboración de la maqueta con el material del lego, en especial los Kit de

aprendizaje 9632 de ciencia y tecnología y el 9322 de construcciones básicas.

Para la ambientación del municipio se utilizaron los kits 9324 y 9322 de micro

edificios y micro ciudades.

3. Elaboración de la propuesta de descontaminación de la laguna a través del uso

de la oxigenación y extracción de gases tóxicos. Ello fruto de la investigación

que permitió presentar la idea de mejorar las condiciones del agua que se

deposita en ella teniendo en cuenta las siguientes fases: la oxigenación, con

ayuda de la maquina oxidón 3000 que remueva y oxigena lentamente el agua;

la maquina dos que recibe el nombre de molineitor, y se encarga de separar

los residuos sólidos; la maquina tres, la compuerta por donde pasa el agua

oxigenada hacia el filtro; la maquina cuatro, extractora que se encarga de

separar y absorber los gases por medio de ventiladores que conducen

finalmente el gas a los grandes tanques de reserva para ser utilizado en varios

beneficios.

CONCLUSIONES:

Se fomentó el trabajo en equipo y las buenas relaciones entre compañeros.

Valores como la solidaridad, el respeto y la colaboración se vieron manifestados a

lo largo del trabajo.

Los estudiantes tomaron conciencia de la actual situación de contaminación que

se está viviendo en el municipio y aportaron las posibles soluciones.

Los niños de la Institución se encuentran motivados e interesados en el trabajo

con el material de Lego. Los docentes que no participaron del proyecto se sienten

motivados para iniciar el trabajo con este material.

El ambiente de aprendizaje usando el material de Lego permite el desarrollo de la

creatividad de los niños, el trabajo colaborativo y la práctica real de los valores de

convivencia.

Se fomentó el espíritu investigativo en los estudiantes y se fortaleció en ellos la

creatividad e imaginación.

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Fortaleció en estudiantes y maestros su sentido de pertenencia a la Institución.

DIFICULTADES

Encontramos que las principales dificultades están relacionadas con el poco

tiempo que se tiene a nivel Institucional para desarrollar un proyecto que genere

impacto y trascendencia.

El cuidado del material.

El miedo al manejo del inventario y la pérdida de fichas. El manejo de los horarios de los niños sin que se vieran afectados en sus clasesy su vida familiar. La reestructuración de los prototipos para que fueran funcionando correctamente. Cada una de estas dificultades se fue disminuyendo en la medida que avanza el desarrollo del proyecto y se compactaba el grupo de trabajo entre estudiantes y maestros.

BIBLIOGRAFIA

Lego Education,Adtech S.A.(2010).Tema: ambientes de aprendizaje en tecnología

e informática. Bogotá, Cundinamarca-Colombia,

Secretaria de Educación de Bogotá , Adtech S.A.Universidad Pedagógica

Nacional. (2009) Tema: modelo A.T.E. actividades tecnológicas escolares-

herramientas para educar. Bogotá, Cundinamarca, Colombia,

http://centros5.pntic.mec.es/ies.santa.barbara/molinos/historia.htm, tema: "molinos de agua"

-http://www.dcc.uchile.cl/~psantiba/me43a/t2/, tema: "molinos de viento"

-url /ute/guias/didacta/s-torn.htm , tema: “máquinas simples”

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http://homero.icesi.edu.co/departamentos/departcf/fisdiseno.htm ,tema: “máquinas simples”

-http://www.sesoss.org/sesoss/tecnologa/default.htm , tema: “máquinas simples”

-url /teleline.terra.es/personal/cesarsan/recursos.htm, tema: “máquinas simples”

-Enciclopedia Encarta 2009, tema: "la rueda"