Makatsiná Manual del Usuario - UAM...

Manual del Usuario 1

Makatsiná1 Manual del Usuario

1. Introducción 1.1 Sistemas de enseñanza inteligentes El area de sistemas de enseñanza inteligentes (SEI), nació de la aplicación de técnicas de inteligencia artificial (IA) a sistemas de enseñanza asistida por ordenador. El objetivo de un SEI, es la capacidad de adaptación durante el proceso tutorial y lo logra en base a la forma de inter-relacionar sus cuatro componentes básicos: 1. Módulo del Dominio o Módulo Experto 2. Modelo del estudiante 3. Módulo Tutorial 4. Interfaz En este tipo de sistemas, existen dos puntos donde podemos incluir técnicas de inteligencia artificial y estas son: 1. El conocimiento que el sistema tiene del dominio. 2. Los principios del proceso tutorial y los métodos bajo los cuales son aplicados estos principios. Makatsiná es un tutor de habilidades, donde la IA se ha integrado en los principios del proceso tutorial, ya que el conocimiento del dominio esta integrado en un experto articulado. 1.2. Características de los Componentes de un SEI 1.2.1. El Módulo del Dominio o Módulo Experto En este componente vamos a encontrar el conocimiento específico y detallado obtenido de los expertos humanos que llevan años dedicándose a la tarea cognoscitiva (TC) que se pretende enseñar. Las investigaciones en este campo se centran en cómo codificar el conocimiento y cómo representar la experticia, existen diferentes técnicas para abordar el problema. En Makatsiná se han elegido las reglas y un experto compilado básicamente por el tipo de proceso tutorial que es entrenador-deportivo aplicado a una tarea cognoscitiva que conlleva el uso de habilidades integradas.

1Makatsiná, significa TUTOR en TOTONACA, una lengua prehispánica


1.2.2. El Modelo de Estudiante Este módulo contiene toda la información del estudiante en curso y sirve para diagnosticar los efectos del proceso tutorial, esta información se utiliza para elegir el siguiente tópico a ser enseñado, y que tipo de táctica será la adecuada para enseñarla o en caso de error será considerada una táctica remedial. El modelo del estudiante esta representado por dos componentes, uno es la base datos que representa el comportamiento del estudiante durante el proceso tutorial y el otro es el proceso de diagnóstico que manipula esa base de datos. En Makatsiná, tenemos para guiar el proceso tutorial, los estados mentales y los estados mentales intermedios, el conocimiento del que se trata es procedimental ordenado y hemos ultilzado la técnica de archivos de errores, para modelar las diferencias entre el estudiante y el experto. 1.2.3. Módulo Tutorial A este módulo es al que le concierne, todo lo referente a los problemas del desarrollo del curriculum y de la forma de enseñar ese curriculum. El curriculum se refiere a la selección y a la secuencia de ese material, la enseñanza también conocida como proceso tutorial se refiere a los métodos para presentar ese material, de aquí que los SEI, puedan ocupar diferentes técnicas de enseñanza, pero en general las intervenciones tutoriales deben contener si no todas al menos alguna combinación de las siguientes características: 1.- Un SEI, debe tener algún control sobre el curriculum y su secuencia. 2.- Un SEI, debe ser capaz de responder a preguntas hechas por el usuario. 3.- Un SEI, debe darse cuenta de cuando el usuario necesita ayuda y de que tipo. Los aspectos centrales que se tratan en el diseño de este módulo son: El estilo de aprendizaje, el estilo de la enseñanza y el tipo del dominio de la TC, estos tres aspectos íntimamente ligados, fundamentan el diseño de este módulo. En Makatsiná utilizamos la técnica de seguimiento de asuntos de Burton y Brown [BURR82], para la intervención tutorial, y esta combinada con un tutor tipo entrenador, que detecta las habilidades que el estudiante utiliza de forma errónea. 1.2.4. La Interfaz Representa un elemento muy importante en la arquitectura de los SEI, debido a que cumple con varias actividades medulares en el funcionamiento global del sistema.

• Es el puente de comunicación entre el estudiante y el sistema. • Es el único medio físico para poder captar el desarrollo del estudiante.

Las siguientes actividades tienen un enfoque de herramientas didácticas.


• Representa el medio a través del cual el tutor (sistema), realizará las intervenciones. • De acuerdo al dominio de enseñanza el potencial de la interfaz, debe ser explotado

al máximo, utilizando los multimedios necesarios para la mejor comprensión de los conceptos o procedimientos.

En Makatsiná se hizo especial hincapié en el desarrollo de una interfaz controlada a través de ideogramas, y las intervenciones tutoriales así como la interacción del estudiante a través de gráficas, debido a que el dominio de enseñanza es un dominio considerado Ad-Hoc, ya que en pizarrón se explica con gises de colores y un continuo escribir al lado de las líneas que conforman la armadura, para mostrar los sentidos de las fuerzas de equilibrio, donde también estas tiene diferentes colores de acuerdo a su tipo de esfuerzo (tensión o compresión). En cuanto al uso de Multimedios, se considera un dominio que se presta al aprendizaje por asociación como se menciona en Laureano [LAUA93](2),en Makatsiná se utilizaron efectos visuales de animación, colores y BIP´s para indicar errores o felicitar en caso de éxito. 1.3. Semblanza De Makatsiná Makatsiná, es un sistema de enseñanza inteligente (SEI), que trabaja en base a ejercicios y ejemplos para aprender la habilidad de análisis de armaduras por el método de los nodos ampliamente discutido en Laureano [LAUA92](2) y el modelo tutorial que se utilizó dada la naturaleza del dominio es el tipo entrenador-deportivo (coach). Tomando en cuenta la apreciación de Anderson comentada en [HALH88] en el sentido de que no existe teoría de enseñanza suficientemente precisa y poderosa que soporte un proceso tutorial interactivo, se tomaron en cuenta los siguientes aspectos:

• Manejabilidad, todos los ejercicios deben tener solución y los ejemplos deben ser comprensibles a los estudiante, quienes por otro lado deberán tener el conocimiento previo para su comprensión.

• Transparencia estructural, los ejemplos deben estar orientados de forma que el estudiante descubra el procedimiento general de la tarea.

• Individualización, los ejercicios deben ser elegidos de acuerdo a las habilidades enseñadas y donde el estudiante muestra problemas.

Su objetivo es servir como material de apoyo para la enseñanza de resolución de armaduras por el método de los nodos a los alumnos que cursen uu.ee.aa. relacionadas con el dominio en cuestión. La idea básica del programa es plantear un problema al alumno y que éste lo resuelva, como si lo estuviera haciendo sobre papel y pueda, por medio de una interfaz amigable, proporcionar los siguientes elementos en específico para la resolución del problema.


1. Detección de Hiperestaticidad e Inestabilidad de la Armadura.

2. Detección de simetría en la armadura para la simplificación del cálculo.

3. Aplicación de las 3 reglas de simplificación de barras y/o reacciones.

4. Planteamiento de ecuaciones de Sumatoria de Fuerzas en X y Y, y Sumatoria de Momentos.

5. Planteamiento de ecuaciones para verificación del procedimiento.

6. Planteamiento de sistemas de ecuaciones de 2 variables para la Sumatoria

de Momentos.

7. Resolución de barras y reacciones mediante transmisión de fuerzas.

8. Capacidad de regresar todos los pasos que se deseen en la resolución de la armadura.

9. Disponer de una libreta de apuntes en pantalla para ir registrando los pasos

realizados, además de todos los comentarios que desee hacer el usuario.

10. Visualización gráfica de la armadura en todo momento, sensible a la resolución que se vaya realizando, además de la visualización inmediata de los diagramas de cuerpo libre (DCL) referidos a cada uno de los nodos y las combinaciones de triángulos necesarios para la generación de proyecciones.

11. Capacidad de resolver paso a paso un problema automáticamente, mediante

el Modo de AutoResolución, simulando el estado de la interfaz tal como si el usuario fuera el que estuviera resolviendo el problema, además de la capacidad de regresar pasos, al igual que en el proceso de resolución normal.

12. Existencia de una Barra de Mensajes que explica brevemente la función de

cada botón.

13. Revisión continua por parte de subtutores para indicar los errores del alumno, y proporcionar estrategias para explicar algún punto en específico por medio de texto, gráficos, animaciones, tests, hipertexto, etc.

14. Si el usuario incurre varias veces en un mismo error, se le da la respuesta

correcta para que pueda continuar.

15. Generación de un diagnóstico al final de la resolución, donde se consideran los errores cometidos durante la resolución del problema y en los tests de los micromundos.


2. Requerimientos de Hardware y Software para el sistema procesador 386 o superior 3Mb en disco duro 4 Mbytes RAM Ratón Windows 3.1 o superior 2.2 Instalación:

1. El programa cuenta con un instaldor automático que le guiará paso a paso y le permite intalarlo en el directorio de su preferncia caso que no quiera instalarlo en el propuesto por defecto.

2. Inserte el disco de instalación en la unidad de disco CD. Y ejecute el Install. 3. A través de el executable de Makatsiná puede crear un acceso directo al desktop de

WINDOWS.

4. Makatsin.exe . Transporte el acceso directo a la pantalla principal. 3. Ejecución del sistema Ejecute desde el ícono de Makatsiná (al darle doble clic), como cualquier otro programa de Windows. En la Figura -1- se muestra una caja, donde se pregunta si se llevará a cabo una ejecución normal o no del programa:

FIGURA - 1-

Ya sea que respondamos que sí o no a la pregunta, se desplegará en ese momento la ventana principal, como se muestra en la Figura -2-, la cual a su vez se encuentra dividida en:

• Una ventana de edición (izquierda), donde se escribirán posteriormente las ecuaciones a resolver, además de comentarios que pudiera hacer el usuario.

• Una ventana de armadura (derecha), donde aparecerán la geometría de la armadura, los diagramas de cuerpo libre de los nodos y los triángulos auxiliares a la resolución.


Ambas ventanas pueden variar su tamaño colocando el ratón en uno de los extremos de la misma y arrastrando el ratón hasta lograr el tamaño deseado. En el caso de la ventana de armadura, esta se adecuará al tamaño de la ventana, lo cual puede ser una buena solución, si algún dato no se distingue en el tamaño original, por razones de espacio.

• Una barra de herramientas cuyas opciones se explicarán totalmente a continuación.

• Una barra de mensajes debajo de la barra de herramientas que describe brevemente la función de cada botón al hacer pasar el ratón sobre ellos.

FIGURA - 2 -

3.1. Obtención de ayuda Presionar el botón de ayuda de la barra de herramientas, o la opción de Ayuda del menú Ayuda. 3.2. AutoResolución de una armadura


Esta opción sirve para demostrar como debe hacerse la resolución de una armadura paso a paso. El usuario podrá avanzar y retroceder en cada uno de los pasos, pero no podrá influir de manera alguna en la resolución. Al iniciar el programa, el programa pregunta quieres resolver la armadura. Si se responde que no, se entrará a la opción de AutoResolución. Un ejemplo es la Figura -2- sabemos que estamos en este modo puesto que en la barra de título se indica con la palabra AutoResolución. El programa eligirá una armadura al azar del stock y dibujará su geometría en la ventana de armadura.

Para avanzar un paso en la AutoResolución, el usuario deberá presionar el botón de avance. Así podrá continuar hasta terminar, en cuyo caso el programa notificará al usuario y deshabilitará el botón. El programa explicará cada uno de los pasos aplicados mediante una caja de mensajes, como el que se muestra en la Figura -3-, donde el sistema simplifica una barra por la regla de simplificación uno.

Para regresar un paso en la AutoResolución, el usuario deberá presionar el botón de retroceso. El botón quedará deshabilitado en el caso de que no haya ningún paso ejecutado.

El usuario podrá salir en cualquier momento salir del programa con la tecla de salida. Si desea ejecutar otra AutoResolución, ejecute de nuevo el programa. Cuando se está en este modo de operación, el usuario no podrá influir en la AutoResolución de ninguna manera, por lo que ninguno de los otros botones (a excepción del botón de Ayuda) funcionará a pesar de que parezcan que están habilitados; esto se hace para mostrar el estado que tendrían los mismos en un proceso de resolución normal. 3.3. Resolución normal de una armadura Para hacer una resolución normal, al iniciar el programa deberá responderse que sí a la caja de diálogo inicial. El programa eligirá una armadura al azar del stock y dibujará su geometría en la ventana de armadura, como se muestra en la Figura -4-, donde además se muestra la palabra Resolución en la barra de título. A partir de este momento el usuario podrá continuar con la resolución de la armadura, para la cual el programa le proporciona diversas herramientas, como son los botones, la ventana


de armadura, y la ventana de edición. Discutiremos a fondo las características de cada uno de estos elementos a continuación.

FIGURA - 3 -

3.4. Características de la ventana de armadura Inicialmente en la ventana de armadura solamente puede verse la geometría de la armadura del problema que se está resolviendo. Esta consta de varios nodos conectados por barras, además de apoyos y fuerzas que actúan sobre ellas. Existen además alrededor de la misma, lo que son las acotaciones de la armadura, las cuales definen las longitudes de la armadura, y los nombres de las constantes asociadas a estas cantidades. Estas constantes serán utilizadas más tarde cuando se calculen brazos de palanca en sumatoria de momentos La ventana de armadura permite la selección de un nodo, de una barra, o de una reacción dentro de lo que es la geometría de una armadura, dependiendo del contexto del programa. Para ver que tipo de selección puede hacerse en un momento determinado basta pasar el ratón sobre el elemento que se desea seleccionar, si se nota que este cambia de color mientras el ratón está posicionado sobre el elemento, entonces el mismo podrá seleccionarse.


Cuando se selecciona un nodo, ocurren varias cosas. En primer lugar, el nodo cambia de color indicando que es el elemento que actualmente se encuentra seleccionado, y permanecerá así hasta que no se seleccione otro elemento. En segundo lugar, el nombre del nodo aparece al final del texto de la ventana de edición, indicando que se pueden iniciar cálculos sobre este nodo en particular. Por último, se muestran, a fin de ayudar al usuario en sus cálculos, el diagrama de cuerpo libre (DCL) del nodo en cuestión, y todas las combinaciones de triángulos que se forman en la geometría de la armadura alrededor del nodo. El DCL, es una ampliación de las fuerzas que actúan sobre el nodo, incluyendo el nombre de todas las variables y la dirección de las fuerzas, se muestra en la Figura -4-, a fin de que el usuario pueda plantear correctamente las ecuaciones en caso de desearlo así. Las fuerzas cuyos valores han sido determinados como nulos (igual a cero), son mostradas a fin de identificar la geometría del nodo, pero no se muestra el nombre de la variable, puesto que éstas ya no entrarán de ninguna manera en los cálculos. Por otro lado los triángulos que se muestran, como ya se ha dicho, son todos aquellos que se forman en la geometría de la armadura alrededor del nodo seleccionado. A fin de poderlos identificar contra la geometría de la armadura se muestran en los vértices agudos de los triángulos, los números de nodo que corresponden a esos vértices, como se muestra en la Figura -5-. Además, en cada uno de los lados del triángulo, se muestra las longitudes de ellos, asociadas a los nombres de las constantes que representan estas cantidades. Los nombres de estas constantes son importantes, puesto que todas las ecuaciones que planteará el usuario en la ventana de edición serán de carácter algebraico, encargándose el programa de hacer las sustituciones posteriormente. Los nombres de estas constantes se utilizarán posteriormente para calcular las proyecciones de las fuerzas que se utilizarán. Nótese que todos los catetos horizontales comienzan con la letra A, los verticales con la letra B, y las hipotenusas con la letra C.


FIGURA - 4 -

FIGURA - 5 - 3.5. Características de la ventana de edición La ventana de edición, como ya se ha comentado, nos permite escribir las ecuaciones sobre las cuales se trabajará en el desarrollo del problema, además de todos los comentarios que el usuario desee hacer con respecto al desarrollo del problema, a fin de proporcionar una especie de cuaderno de notas en pantalla, mezclándolo con las ecuaciones que van siendo resueltas.


La ventana proporciona las características de cualquier otra ventana de edición multilínea de Windows, con opciones para Copiar, Cortar y Pegar texto, una barra de desplazamiento vertical, características de navegación por teclado, etc. A continuación se dan algunas de estas características que pueden resultar útiles, intentando no ser exhaustivos. Para mayor información al respecto, se puede consultar el manual de Windows. 3.5.1. Resolución de una ecuación En algunos momentos de la resolución, se puede dar el caso en que se desee resolver una ecuación. Casos concretos son cuando se desean hacer sumatorias de fuerzas o momentos, o resolver una variable por regla de simplificación número tres. A continuación se explica la manera de resolver la ecuación y la sintaxis con la que debe cumplir la misma. Para resolver una ecuación, en primer lugar se le avisara al sistema, que se desea resolver una ecuación. Existen varias opciones para hacer esto dependiendo del tipo de cálculo que se desea hacer (sumatoria de fuerzas, sumatoria de momentos... ); opciones que serán discutidas más tarde, sin embargo el planteamiento de la ecuación, es lo mismo en todos los casos. La Figura -6-, muestra una ecuación válida en el modo resolución. Para avisar al sistema que puede proceder a la resolución de la ecuación, basta con dar un doble clic con el ratón sobre cualquier parte editable de la ventana de edición. A continuación el programa verificará la sintaxis de la misma y desplegará algún mensaje en caso de error. Los siguientes son ejemplos de posibles ecuaciones: F1 = 0 f1 (a1+a3+a2) - W2 (b3) = F10 +F1 * (C3/A3) - F4 = 0 - F5 (c2/a2)+W2-Rx12*(c6/a6) = f12(c5/a5) Ry2 = F2 3.5.1.1. Posibles causas de error

• La ecuación debe estar en la última línea de la ventana de edición, que es donde el programa siempre irá a buscar la ecuación, sin importar la posición del cursor. Si encuentra otra cosa, el programa intentará interpretarla como una ecuación, y lo más probable es que avise de que existe un error de sintaxis. En el caso de que la última línea sea una línea vacía, el programa avisará que la ecuación debe ocupar la última línea de la ventana. En ese caso deberán borrarse todas las líneas vacías que se encuentren después de la ecuación.


FIGURA - 6-

• Cada término debe contener forzosamente una variable y opcionalmente una expresión entre paréntesis. Los primeros términos de cada lado de la ecuación pueden o no llevar signo. En caso de no llevar, se tomará como positivo.

• Las ecuaciones son algebraicas, por lo que los nombres de todas las fuerzas, reacciones, longitudes deben expresarse en términos de variables y constantes alfanuméricas, las cuales se proporcionan en su totalidad, en la ventana de armadura, como se observa en la Figura -6-.

• Se puede combinar el uso de mayúsculas y minúsculas. El programa convertirá todo a mayúsculas.

• El uso de paréntesis queda reservado a cocientes y a brazos de palancas; estos últimos pueden a su vez ser una sola variable o sumas (no se permiten restas) de longitudes, aunque el brazo de palanca se componga de una sola variable (no de una suma), el uso de paréntesis es obligatorio, (Ver la segunda ecuación de ejemplo).

• El uso de asterisco '*' para denotar multiplicación es opcional. • Forzosamente debe existir un signo de igual (uno sólo). • Si se da un doble clic sobre la ventana de edición y no se ha avisado al programa el

tipo de ecuación que se desea establecer (Sumatoria de fuerzas en X, en Y o


Sumatoria de momentos), el programa generará un mensaje de error avisando que se debe indicar el tipo de ecuación que se desea establecer antes continuar.

Si existe un error de procedimiento, el programa lo indicará, mostrando un mensaje con el error cometido. En el caso del problema ilustrado en la Figura -6-, el error consistió en haber indicado sumatoria de fuerzas en X cuando en realidad debían ser en Y, una caja como la de la Figura -7-, aparecería indicando el error.

FIGURA - 7 -

3.5.2. Mensajes de error durante la evaluación de ecuaciones "División entre 0" "No se permiten incógnitas en expresiones entre paréntesis" "Expresión no válida entre paréntesis" "No se permiten incógnitas en cocientes" "Falta un / ó ) u operación entre paréntesis no válida" "Expresión no válida en cociente o en expresión entre paréntesis" "No se siguió la estructura o se encontró símbolo no válido" "Se excede el límite de términos permitidos para una ecuación" "Hay un paréntesis que no se cerró" "Demasiadas incógnitas" "El coeficiente de la incógnita no puede valer cero" "No existe signo de igual '=' " "No puede haber más de un signo de igual" Si la sintaxis es correcta, el programa resolverá la ecuación, escribiendo sobre la siguiente línea la ecuación con los valores numéricos de las constantes y las variables calculadas en pasos anteriores, y a continuación la variable a despejar y el resultado del despeje de la ecuación. 3.5.3. Interpretación del signo en el resultado de la ecuación (compresión o tensión) Una vez hecho esto aparecerá la caja de diálogo de interpretación de signo, como se muestra en la Figura -8-, donde se pide al usuario que de acuerdo al signo que resultó de la ecuación se diga, si la variable en caso de fuerza sobre una barra, se trata de tensión o


compresión, o si la variable en caso de reacción en algún apoyo, el sentido considerado en la ecuación es el correcto o se debe invertir. Si la caja de diálogo llega a tapar parte del cálculo en la ventana de edición, siempre es posible moverla presionando el botón izquierdo del ratón sobre la barra de título de la caja de diálogo y arrastrando el ratón. Aceptamos con el botón OK. Finalmente, el valor de la variable es guardado y sobre la ventana de armadura se redibuja la misma para mostrar el nuevo estado de la barra o reacción. En caso de error aparecería una caja como la de la Figura -7- y al oprimir el botón Aceptar, el paso que habíamos ejecutado es regresado a fin de corregirlo. Si volvemos a equivocarnos, el programa nos proporcionará el paso correcto. 4. Funciones de los botones de la barra de herramientas de la ventana principal 4.1. Botón de Nueva Armadura

Este botón permite al usuario permanecer en le sistema solicitando nuevas armaduras hasta que desee salirse, acción que tendrá que combinar con el botón de Salir, cuya explicación se encuentra mas adelante. 4.2. Botones de Sumatorias

Estos botones se utilizan cuando se desea hacer una sumatoria de fuerzas sobre el eje X, sumatoria de fuerzas sobre el eje Y, o sumatoria de momentos. En todos los casos, al seleccionar una de estas opciones, se genera al final de la ventana de edición alguno de los siguientes símbolos según sea el caso: £Fx = 0 £Fy = 0 £Mo = 0 El caracter '£' representa una sumatoria, y no deben ser borrados, ya que es, en base a ellos, que el sistema sabe hasta donde borrar en la ventana de edición en caso que se desee deshacer algún paso de la resolución. Si se borran el sistema borrará pasos anteriores con sus respectivas ecuaciones, lo cual puede ser perjudicial para el usuario que desee llevar cierto control de sus acciones.


FIGURA - 8 - Con el inicio de alguno de los símbolos que significan sumatoria, se le indica al usuario que puede proceder a escribir la ecuación deseada. En caso de que la ecuación contenga algún error de sintaxis, al resolverla, el programa desplegará el mensaje de error correspondiente, y a continuación borrará el símbolo de sumatoria, pero no la ecuación para que el usuario pueda localizar el error. Si desea volver a ejecutar la operación deberá volver a presionar el botón correspondiente y, reescribir la ecuación o cortar y pegar la ecuación anterior a la última línea de texto y corregirla. 4.2.1. Generación de ecuaciones de verificación de equilibrio Existen momentos en el estado de la resolución donde se desean plantear ecuaciones cuyos valores de variables son todos conocidos (Igualdades), con el fin de verificar que todos los valores obtenidos hasta el momento son correctos, esto es, que el nodo esta en equilibrio y en el caso de que ya se hayan obtenido todos los valores estaremos hablando del equilibro interno de la armadura. El procedimiento para el planteamiento de estas ecuaciones es equivalente al de cualquier otra ecuación. El programa verificará automáticamente que la ecuación no contiene ninguna incógnita, planteará la igualdad numérica y la resolverá. Si la ecuación planteada es verdadera, se debe llegar al final a la igualdad 0 = 0. Si se llega a otro resultado, existe algún error.


El planteamiento de estas ecuaciones es opcional. Una vez resuelta la igualdad, el sistema borrará la línea que indica sumatoria para indicarse a sí mismo que no se trata de la resolución de ninguna variable. 4.2.2. Generación de ecuaciones simultáneas con la opción de sumatoria de momentos

Existen casos cuando se realizan sumatorias de momentos en que es necesario resolver ecuaciones simultáneas. El programa permite resolver sistemas de dos ecuaciones siguiendo prácticamente el mismo procedimiento que para una ecuación sencilla; ambas ecuaciones deben ocupar los dos últimos renglones de la ventana de edición. El sistema detectará, al analizar la ecuación de la última línea que se trata de una ecuación de dos incógnitas, y entonces se dirigirá a la penúltima línea a buscar la otra ecuación. El resto del procedimiento es similar; el sistema sustituirá todos los valores conocidos en cada una de las ecuaciones, resolverá el valor de las variables, y pedirá al usuario la interpretación del signo para cada una de ellas; esta opción solamente es válida para sumatoria de momentos. 4.3. Botones de hiperestaticidad e inestabilidad

Estos botones deberán presionarse si el usuario detecta que la armadura no puede resolverse puesto que se trata de una estructura hiperestática o inestable. 4.4. Botón de simetría

Existen armaduras cuya geometría es simétrica, o sea que basta resolver la mitad de la estructura y la otra mitad reflejará los mismos valores. Si el usuario detecta que la armadura es simétrica, deberá indicarlo por medio de esta botón antes de comenzar los cálculos; a continuación puede comenzar a resolver la armadura; si resuelve una variable, que tenga un valor "espejo", el programa resolverá automáticamente este otro valor, a fin de aprovechar la simetría de la armadura. 4.5. Botón de reglas de simplificación

Cuando el usuario considere que se deben utilizar reglas de simplificación, deberá presionar este botón, con el cual aparecerá la caja de diálogo de reglas de simplificación, que se muestra en la Figura -9-. Aquí se le pide al usuario que seleccione la regla de


simplificación que desee utilizar; una vez hecho esto podrá comenzar a marcar con el ratón las barras o reacciones que considere que cumplen con la regla mencionada. Los enunciados de las reglas de simplificación son los siguientes: Regla 1: Si a un nodo convergen 2 barras y no existe ninguna fuerza externa, entonces la fuerza axial de estas barras es nula. Regla 2: Cuando a un nodo concurran 3 fuerzas (barras, cargas, reacciones) y 2 de ellas son colineales, la tercera fuerza valdrá 0. Regla 3: Si en un nodo de la armadura existe ortogonalidad entre cargas externas y barras, entonces las barras que sean colineales a cargas externas, tendrán el mismo valor de la carga con el efecto necesario para lograr el equilibrio. Como en el caso de la caja de diálogo de interpretación de signos, mostrados en la Figura -9-, esta otra caja de diálogo puede moverse en cualquier momento presionando el botón izquierdo de ratón sobre la barra de título de la caja de diálogo y arrastrando el ratón hacia otra posición de la pantalla. La caja de diálogo se cierra con el botón OK, no se debe cerrar esta caja sino hasta que se hayan terminado de aplicar todas las reglas de simplificación existentes, que el usuario considere puedan aplicarse, de otro modo, los subtutores lo considerarán como un error. La resolución de las reglas, puede hacerse en cualquier orden, sí se selecciona una regla que no se desea, siempre puede cancelarse con la tecla retroceso o deshacer. 4.5.1. Resolución por reglas de simplificación En el caso de las primeras dos reglas la aplicación de la regla de simplificación es inmediata, la barra o reacción se anula. En el caso de la tercera regla de simplificación es necesario indicar a que es igual el valor de la variable que se está intentando simplificar la cual aparecerá en la ventana de edición con un signo de igual, esperando a que se complete la expresión y se resuelva como una ecuación cualquiera; por ejemplo, supongamos se desea despejar la barra F12, se da un clic sobre esa barra estando la selección de la caja de la Figura -9-, en la regla 3; sobre la ventana de edición aparecerá el siguiente texto

FIGURA - 9 -


£ Por Regla De Simplificación 3: F12= Si el valor de la barra es equivalente a -W2,debe escribirse tal que quede: F12=-W2 Posteriormente, como en todas las ecuaciones, se pedirá la interpretación del signo, a lo cual el usuario debe contestar dependiendo del valor del resultado y a su interpretación. 4.6. Botón de transmisión de fuerzas por equilibrio

Existen casos en los que se puede transmitir una fuerza por equilibrio, para evitar hacer la sumatoria de fuerzas sobre un nodo. Para aprovechar esta característica se hace uso del botón de paso por equilibrio, que normalmente se encuentra deshabilitado. Para habilitar el botón hay que seleccionar con el ratón una de las barras que ya se encuentran resueltas, que es la que va a hacer la transmisión por equilibrio a otra u otras barras; con esto, se habilitará el botón de paso por equilibrio, si se presiona este botón, después de escoger la barra, no importa, ya que el sistema mandará un mensaje al usuario indicando que puede comenzar a seleccionar todas las barras que considere que son transmitidas por equilibrio a partir de esta. Es importante seleccionarlas conforme vayan siendo transmitidas. Cada que se seleccione una nueva barra el programa mostrará la caja de diálogo interpretación de signo, mostrada en la Figura -8-, donde se pedirá al usuario que se diga si la barra se encuentra en tensión o compresión, o si el sentido de la reacción es correcto o debe invertirse. Para terminar las selecciones, es necesario volver a presionar el botón de Paso Por Equilibrio. 4.7. Botón de Retroceso

Este botón, al igual que en la AutoResolución, sirve para deshacer el último paso que se ha realizado. Los cálculos de comprobación y la selección de nodos no se consideran como pasos, pero sí cualquier operación que resulte de la obtención de una variable (o dos, como en el caso de un sistema de ecuaciones, considerado como un solo paso), además de la apertura y cierre de la caja de diálogo reglas de simplificación. En el caso de armaduras simétricas, cada resolución de variable con su espejo, se consideran como un solo paso.


5. Micromundos De vez en cuando, los subtutores del programa revisan el desarrollo de la resolución que está haciendo el alumno. En caso de que alguno de ellos encuentre algún error, lo hará saber, y regresará la resolución hasta el lugar donde se cometió el error. Si el error es de cierta gravedad, el subtutor conducirá al usuario a un micromundo, donde se le dará una explicación sobre algún tema en específico. 5.1. Funcionamiento de la barra de herramientas en la interfaz del micromundo La interfaz del micromundo se compone por una barra de botones, una barra de mensajes que explica la función de cada uno de estos botones, y una barra de desplazamiento (en algunos casos). 5.1.1. Botones que componen esta interfaz (retroceso, avance, ayuda y salir)

Botón de Retroceso: Algunas veces que hemos avanzado de una pantalla a otra, sea por el botón de avance, hipertexto, o algún otro botón, es posible regresar a la pantalla anterior por medio de este botón.

Botón de Avance: Se activa si existe alguna pantalla posterior a la actual, en la cuál se continúa la explicación.

Botón de Ayuda: Para desplegar la ayuda. Actualmente no está activo

Botón de Salir: Por si se desea abandonar el micromundo. En algunos casos, el sistema informará al usuario que deberá presentar un test antes de salir, como el que se muestra en la Figura -10-, donde se le evaluará acerca del tema que se le acaba de explicar. Si se intenta salir del test antes de completarlo, el programa avisará al usuario que está renunciando a una evaluación, lo cual se verá reflejado en el diagnóstico final. Se le da opción a retractarse o abandonar el micromundo para continuar con la resolución del problema.


FIGURA - 10 - 5.1.2. Hipertexto En todos los casos que se vea que el texto desplegado es de color verde, quiere decir que se trata de hipertexto. Para hacer esto más palpable, la forma del cursor cambiará al de una manita al pasar sobre el texto, para indicar que algo ocurrirá si se presiona el ratón, en esa posición de la pantalla. Puede que se salte a otra pantalla, o que se ejecute una animación, dependiendo del micromundo donde se encuentre. Otros elementos comunes de encontrar son botones, y/o cajas de selección, también es posible que se pida hacer selección de barras y/o nodos en algunos de los tests, las cuales se hacen haciendo clic sobre el elemento en cuestión, de la misma manera que en el programa principal. Un ejemplo de pantalla con hipertexto y botones se muestra en la Figura -11-.


FIGURA - 11 -

Makatsiná Manual del Usuario - UAM...

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