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Ingeniería

Diseña un Rover de Marte con Cartón

5 min de lectura

Estudiantes trabajando en un desafío de diseño de ingeniería en un taller de Avanza STEM
Los desafíos de ingeniería en Avanza STEM comienzan con un planteamiento de diseño y restricciones, y terminan con una prueba real.

Los rovers de la NASA trabajan a más de 200 millones de kilómetros del taller más cercano. Se agrieta una rueda, se muere un sensor, y no hay nadie allá afuera que lo arregle. Nunca. Cada decisión de diseño se toma pensando en eso.

Hoy no vas a construir para 200 millones de kilómetros. Pero te tocan los mismos límites: los materiales que encuentres, un peso que no puedes pasar, terreno horrible y un rover que tiene que funcionar de verdad cuando alguien lo pruebe frente a ti.

El Planteamiento de la Misión

Tu Misión

Construye un rover de Marte con cartón, cinta y lo que haya alrededor. Tiene que cargar algo, cruzar terreno irregular y sobrevivir una caída. El reloj marca 45 minutos. Empieza.

Lo Que Necesitas

  • Cartón (cajas de cereal, cajas de entrega, cualquier cartón plano)
  • Cinta de tela o cinta de papel
  • Tijeras
  • Tubos de cartón (rollos de papel toalla o papel higiénico)
  • Popotes
  • Vasitos de papel pequeños
  • Opcional: sujetadores de latón, ligas, una regla

Tus Objetivos de Diseño

A los ingenieros reales los califican con requisitos específicos, no con buenas intenciones. Estos son los tuyos:

  1. 1

    Carga una carga útil

    Equilibra encima un vasito con 3 monedas o 3 piedritas. Si se voltea, fallaste la misión.

  2. 2

    Atraviesa el terreno

    Rueda sobre una hoja de cuaderno arrugada sin atascarte ni quedarte parado.

  3. 3

    Sobrevive la caída

    Suéltalo desde la altura de tu rodilla. Tiene que quedar en una pieza y seguir rodando.

  4. 4

    Extra: el brazo

    Ponle algo que se extienda hacia afuera del cuerpo, como el brazo de un rover, y que pueda bajar hacia el suelo mientras el rover se queda quieto.

Tus Restricciones de Diseño

Todo trabajo real de ingeniería viene con reglas que tú no elegiste. Trabajar dentro de ellas es el trabajo completo. Aquí van las tuyas:

  • Tiene que caber en una caja de zapatos
  • Nada de silicón caliente. Solo cinta y sujetadores
  • Las ruedas tienen que ser redondas. Redondas de verdad, no más o menos redondas
  • 45 minutos en el reloj
  • Antes de probar, tienes que explicar una decisión que tomaste y por qué

Preguntas de Ingeniería para Pensar Antes de Construir

  1. 1

    ¿Cuántas ruedas?

    Cuatro le ganan a tres en estabilidad, pero cada rueda que agregas es más peso y una cosa más que se puede tronar. Los rovers reales llevan seis, cada una montada para moverse por su cuenta. Así una sola piedra no voltea el vehículo entero.

  2. 2

    ¿Dónde está el peso?

    Peso arriba, se voltea fácil. Peso abajo, se queda. Lleva las partes pesadas lo más cerca del suelo que puedas.

  3. 3

    ¿Qué tan ancha es la vía?

    La distancia entre tus ruedas izquierda y derecha se llama vía. Más ancha es más difícil de voltear de lado. Más angosta se cuela por lugares apretados. Escoge tu problema.

  4. 4

    ¿Qué pasa cuando una rueda pega en un bache?

    Con un eje rígido, un solo bache levanta todo ese lado del rover. Los rovers reales usan suspensión rocker-bogie para que cada rueda se mueva sola. Y ahora la pregunta divertida: ¿puedes fingir eso con cartón y cinta?

Pruébalo y Luego Hazte Estas Preguntas

  • ¿Se volteó en la prueba de carga? ¿Dónde estaba todo el peso?
  • ¿El papel arrugado lo detuvo? ¿Se hundió una rueda o arrastró el cuerpo?
  • ¿Sobrevivió la caída? Y si no, ¿qué cedió primero?
  • Si alguien te diera diez minutos más, ¿qué única cosa cambiarías?

Escribe las respuestas o dibújalas. Esa hoja es la diferencia entre una primera construcción y una segunda que de verdad sea mejor.

Un estudiante agregó una rampa al frente de su rover usando una tira de cartón doblada. Dijo que era para empujar las rocas del camino. Le pregunté si había visto eso en un rover real. Dijo que no, que simplemente pensó que ayudaría. Ese es el tipo de pensamiento correcto.

Noah López, mentor de Avanza STEM

La Conexión con el Rover Real

Perseverance, el rover que anda rodando por Marte ahora mismo, pesa como 1,025 kilogramos y va sobre seis ruedas que se mueven de forma independiente. Carga cámaras, un micrófono, un taladro y un helicóptero entero llamado Ingenuity. Cada pieza tuvo que ser bastante ligera para despegar, bastante dura para sobrevivir el aterrizaje y bastante confiable para seguir trabajando años sin nadie que la ayude.

Distribución del peso, número de ruedas, despeje del suelo, carga útil. Sobre eso exactamente discuten los ingenieros de rovers en la NASA. Tú estás contestando las mismas preguntas. La única diferencia es el presupuesto.

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