lunes, 10 de noviembre de 2014

Carreras de ingeniería en deportes


Función

Empresas y organizaciones de artículos deportivos consultan a ingenieros deportivos para desarrollar productos y equipos que sean seguros, fiables y creativos. Los ingenieros investigan diferentes tecnologías y métodos que mejoran el rendimiento de productos como pelotas de tenis, raquetas, calzado y ropa deportiva. Por ejemplo, un ingeniero de deportes puede observar cómo las costuras y los surcos de un balón de fútbol impactan en la aerodinámica durante el movimiento. Los ingenieros también trabajan con los atletas directamente para evaluar cómo su consumo de oxígeno, nutrición y el régimen de entrenamiento afectan su desempeño.

Formación

Los empleos de tecnología en deportes a menudo caen bajo el paraguas de la ingeniería mecánica, por lo que es un curso común de estudio. Sin embargo, cada vez es más común que los estudiantes se especialicen en ciencia de materiales, física, ingeniería eléctrica, física médica, tecnología de los deportes y matemáticas. El Dr. David James, un profesor con el Grupo de Ingeniería en deportes de la Universidad de Sheffield Hallam de Sheffield, Inglaterra, escribe que los estudiantes deben ser conscientes de que los programas de ingeniería tradicionales usan el deporte como ejemplos, mientras que otros cursos se centran más en el desarrollo y diseño de productos. Asimismo, los empleadores buscan estudiantes y profesionales que hayan practicado el deporte como atletas y estén bien informados sobre el juego.

Salario

El salario medio anual para los profesionales de la ingeniería mecánica fue de US$80.580 en mayo de 2009, según la Oficina de Estadísticas Laborales. La ingeniería eléctrica (otro carrera común para los ingenieros de los deportes) tiene un promedio de salario anual de US$86.250. Sin embargo, debido al encanto y el atractivo de la industria del deporte, los trabajos de ingeniería deportiva tienden a pagar menos que las posiciones en otros campos de la ingeniería, según escribe John Edwards en el artículo "This Sporting Life".

Potencial

El número de ingenieros en deportes trabajando en la industria del deporte es pequeña, de acuerdo con el artículo "This Sporting Life". La competencia es fuerte y la creación de redes, en lugar de presentaciones para abrir anuncios, a menudo ayuda a los demandantes de empleo a aterrizar una posición. Kim Blair, directora del Instituto del Centro de Tecnología de Deportes de Massachusetts, declaró: "Se trata de una red, llegar a conocer gente y tratar de conseguir una pasantía." Además, la rotación es alta debido a la fuerza de trabajo móvil y los despidos periódicos en las empresas de deportes y organismos de investigación.

La ingeniería del deporte


Salir volando por encima del manillar de una bici mientras se va cuesta abajo por el monte asustaría a cualquiera. Pero para Anette “Peko” Hosoi, estrellarse con su bici en el Parque Highland de Bici de Montaña en Nuevo Hampshire (EEUU) le dio un subidón de adrenalina y al final un pensamiento de ingeniero: ¿qué haría falta para diseñar una bici mejor?
En su primera visita al parque, una estación de esquí reconvertida que sube a los ciclistas 200 metros en telesilla hasta la cima, Hosoi, profesora de ingeniería mecánica del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, EEUU)) intentó bajar por las empinadas pistas entre las paredes de granito de la montaña en una bicicleta de cross con resultados espantosamente malos.
"Salí volando por encima del manillar ocho veces ese día", recuerda. Y pensé "¡Esto es lo mejor que he hecho en mi vida! Imagina si tuviera la bici adecuada".
Llena de moratones y cortes, se metió en internet en cuanto llegó a casa, buscando una bici para bajar pendientes. Lo que encontró fueron diseños indefinidos: amortiguadores, suspensión delantera y mecanismos de conducción variaban de una bici a otra y no quedaba claro cómo afectaba cada una de estas características al rendimiento de la máquina.
En aquel momento Hosoi impartía un curso de mecánica y materiales, y planteó el problema a sus alumnos, pidiéndoles que analizaran las cargas mecánicas con las que se deformaría una bici. Mientras tanto, se pasaba las tardes dibujando diagramas de cuerpo libre, los bocetos de las fuerzas que actúan sobre una bici en distintas situaciones.
Charlando con otros miembros del claustro del MIT,  Hosoi mencionó sus diagramas. Enseguida se dio cuenta de que no era la única amante de las emociones fuertes.
"Resulta que la mitad del claustro son fanáticos del deporte", afirma. "Hacen estadísticas para el béisbol o corren triatlones o les va la Fórmula Uno o la vela, y muchos hacen estos diagramas en su garaje los fines de semana.
Hosoi dejó su proyecto de bicicleta en espera para centrarse en un objetivo mayor: conectar a esos ingenieros amantes del deporte para formar un "nodo" para la investigación de la tecnología del deporte. Imaginó un programa que emparejara a innovadores del MIT con empresas de material deportivo que buscasen nuevos productos.
En otoño de 2011, Hosoi y unos 25 miembros del claustro de distintos departamentos crearon formalmente STE@M (siglas en inglés de deporte, tecnología y educación en el MIT), un programa que conecta a alumnos, claustro, socios empresariales y atletas para que puedan trabajar juntos en proyectos que están en la intersección del deporte y la ingeniería. Estos proyectos, que pueden tomar la forma de tesis doctoral, investigación de los alumnos, proyecto extra de un profesor o un trabajo de clase, están desarrollando ideas como por ejemplo una aplicación para la liga fantástica que rebusca información en Twitter, un modelo para analizar el rendimiento del kitesurf y un monoesquí más resistente y barato para esquiadores discapacitados.
Además, los proyectos tiran de una amplia gama de disciplinas dentro de la ingeniería, según el asesor de STE@M y vicepresidente de la empresa de ingeniería de producto Cooper Perkins, Kim Blair. "La aerodinámica, el factor humano, la termodinámica, la trasferencia de calor, se podría seguir indefinidamente", afirma.
Blair trabaja con estudiantes y empresas de material deportivo para crear retos relacionados con la ingeniería deportiva. Es un papel en el que se siente cómodo: en 1999 fundó un programa parecido, Innovación Deportiva en el MIT que ahora va a incorporar a STE@M. Como ingeniero de investigación en el Departamento de Aeronáutica y Astronáutica, dirigió el programa 14 años, durante los cuales los estudiantes construyeron un aparato para medir el rendimiento de bates y guantes de béisbol y desarrollaron un sistema preciso para probar bicicletas que incluye software y un soporte que minimizan la interferencia con el ciclista.
Uno de los proyectos más potentes fue un nuevo diseño para una zapatilla de triatlón. Blair, que ha competido en numerosos triatlones y carreras de Iron Man, observó que ninguna zapatilla del mercado cubría todas las necesidades de un triatleta. Los competidores tienen que cambiar rápidamente de zapatillas para bici a zapatillas para correr y se suelen hidratar más que los corredores de maratón, lo que aumenta las posibilidades de tirarse agua encima durante una carrera. Una zapatilla para correr que sea fácil de poner y que minimiza la acumulación de humedad daría una ventaja al triatleta.
Primero Blair buscó un estudiante que estuviese interesado en el equipo de atletismo del MIT y juntos él y Chi-An Wang (licenciado en 2001), presentaron la idea al fabricante de zapatillas New Balance. Con el respaldo de la empresa, en 2001 el equipo produjo un prototipo de zapatilla de triatlón que New Balance acabó sacando al mercado. Blair llevó las zapatillas para competir durante tres temporadas antes de que la empresas dejara de fabricarlas.
"Tuvo una duración en el mercado significativa", recuerda. "Y lo que nos pareció realmente importante de esta zapatilla es que probaba que a la empresa le interesaba intentar cosas nuevas".
Con el viento en las velas
Esa disposición a experimentar es una de las cualidades que Blair busca cuando se reúne con potenciales socios para STE@M. Recientemente ha ayudado a establecer una conexión con la empresa fabricante de material de montaña Patagonia.
El director de Investigación y Desarrollo Avanzados en Patagonia, Tetsuya O’Hara, propuso celebrar un taller de una semana para claustro y alumnos del MIT en Maui, Hawái (EEUU), para que conociesen la tecnología del viento y experimentasen los deportes de viento de primera mano. Aunque Patagonia fabrica principalmente material de montaña. O'Hara explica que la empresa está fabricando una tabla de surf y otros productos relacionados con este deporte.
O'Hara cree que el MIT puede ofrecer a Patagonia una perspectiva nueva sobre la tecnología deportiva. "Los profesores y alumnos asociados a STE@M entienden el deporte, así que tienen la perspectiva del usuario y podemos usar el mismo lenguaje que con un deportista", afirma.
No es de extrañar que Hosoi recibiera montones de solicitudes para participar en el viaje. Acabó reduciendo la búsqueda a los candidatos que demostrasen dos cualidades: una experiencia en ingeniería muy diversa y pasión por el deporte.
"Buscaba la superposición de estas dos pasiones", afirma. "Al bajar por esa cuesta con la bici y salir volando por encima del manillar sabía exactamente lo que necesitaba. Tienes que formar parte de esa cultura si quieres innovar en ella".
En enero de 2013 Hosoi viajó hasta Hawái con el profesor de ingeniería mecánica Alex Slocum y 15 alumnos, entre los que había algunos atletas universitarios que se perderían los entrenamientos de esa semana. Para conseguir el permiso para hacer el viaje, Hosoi y Slocum llegaron a un acuerdo con el entrenador de atletismo del MIT: Slocum, que también es triatleta, prometió correr con los estudiantes a las 6 de la mañana todos los días.
Una vez en Maui, el grupo se pasó por los talleres de los windsurfistas profesionales Robby Naish y Francisco Goya, donde observaron el proceso de crear tablas de kitesurf a mano. Para que los estudiantes tuviesen experiencia de primera mano, Patagonia reservó clases todas las mañanas para hacer deportes de viento como el surf, el paddleboard, el kitesurf y el windsurf.
Algunos, como el estudiante Pawel Zimoch,  nunca habían practicado este tipo de deportes. A Zimoch le atrajo especialmente el kitesurf, en la cual un surfista, monta en una tabla mientras sujeta una gran vela y coge rachas de viento para volar hasta 10 metros por encima del agua. El kitesurf es un deporte relativamente nuevo y los diseños tanto de la vela como de la tabla han evolucionado rápidamente gracias a que sus practicantes han ido enredando en sus talleres para producir combinaciones que les permiten ir más rápido y más alto. Pero en los últimos años estas mejoras se han frenado. 
"Los aficionados estaban basando sus innovaciones en su intuición y su experiencia", explica Zimoch. "Llega un punto en el que lo importante es comprender los principios físicos".
Al igual que le pasó a Hosoi al estudiar el mercado de las bicis para descensos, Zimoch se dio cuenta de que no está claro qué hace que una tabla de kitesurf sea mejor que otra. Tras volver al continente, él y otros estudiantes empezaron a probar el rendimiento de las cometas en el túnel de viento del MIT. Aunque les costó conseguir medidas relevantes respecto al arrastre de la vela en distintas condiciones, también esperan medir el rendimiento de las tablas en el canal hidrodinámico del MIT.
Zimoch también está desarrollando un modelo de computación básico que los diseñadores pueden utilizar para analizar como volará una vela de kitesurf, dadas determinadas dimensiones y características, en distintas condiciones de viento. Explica que el modelo podría ayudar a los diseñadores a crear velas mejor adaptadas a vientos poco potentes, algo que serviría para ampliar el deporte a nuevas playas, abriendo el mercado más allá de los pocos lugares con los vientos fuertes y constantes que necesita el kitesurf en la actualidad.
Aunque entender la física del viento es fundamental para construir el modelo de computación, tener un conocimiento de la sensación que produce el kitesurf también resultó clave.
"El contacto físico con el deporte me permitió razonar sobre él de forma significativa", explica Zimoch, quien ya ha ido a hacer kitesurf con otros miembros del equipo en las playas de Nahant, Massachusetts. "Puedo sentarme en el despacho y pensar en la sensación de que la vela tire de ti y cómo reacciona. Es muy útil".
Pesca del día
Poco después de volver de Hawái, Hosoi recibió una propuesta intrigante de Okuma, un fabricante de aparejo de pesca de alto rendimiento. La empresa había conocido a STE@M a través de Patagonia y quería trabajar con el MIT para diseñar mejores carretes para la pesca en aguas profundas. Un día de septiembre botó un barco frente a la costa de Cape Cod con Hosoi, otros tres profesores y Blair a bordo. "Todos pescamos algo", afirma Hosoi. "Yo volví a casa y freí un puñado de peces y nos dejaron una bolsa llena de carretes".
El profesor adjunto de ingeniería mecánica Amos Winter había ido de pesca de niño, aunque no había repetido la experiencia desde entonces. Pero el viaje en barco le puso a pensar y se llevó la bolsa de carretes a casa para inspeccionarlos con calma. Mientras jugueteaba con ellos, uno se le cayó, dejando el elegante diseño hecho pedazos. Siendo ingeniero como es, aprovechó la oportunidad para desmontar el carrete por completo para comprender cómo funcionaba. Después escribió una rápida crítica de diseño para la empresa. Halló que la carga sobre algunas de las partes de fundición hacían que el carrete fuese susceptible a romperse, sugirió cambios que podrían hacer que fuera más fuerte y maleable, como por ejemplo sustituir esas partes por plástico. También recomendó una forma de dar mayor rigidez a la rueda que recoge el hilo mediante un cambio en su geometría.
"Seguí hablando con ellos y acabamos acordando un proyecto de consultoría, lo que me parece una muy buena primera cita", afirma Winter.
Uno de los retos que tiene por resolver es la corrosión. La pesca en aguas profundas implica una exposición a condiciones meteorológicas muy duras y a agua salada, que puede taponar y corroer el carrete. El equipo también puede romperse por el calor que se genera al tirar de un atún de 200 kilos, por ejemplo. Winter trabajará con la empresa para diseñar un carrete más resistente a la corrosión que soporte las cargas más fácilmente, lo que significa que el pescador necesitaría menos fuerza para recuperar el pez.
El ascenso de un diseño para descenso
Aunque la mayoría de los alumnos conocen STE@M a través de sus profesores o sus compañeros de clase, la estudiante Valeria Andersen descubrió el programa a través de sus abuelos. Andersen, quien prácticamente se crió con unos esquís puestos, es competidora de descenso alpino del equipo de esquí del MIT. Sus abuelos le mandaron un artículo sobre la fundación Turtle Ridge, una organización sin ánimo de lucro fundada por el medallista olímpico Bode Miller. La organización estaba desarrollando una nueva versión del monoesquí usado por los atletas paralímpicos, un único esquí con un pequeño asiento. La fundación pretendía diseñar un modelo que rindiera mejor y costara menos que los modelos existentes.
Foto: Cameron Shaw-Doran prueba el nuevo diseño de monoesquí desarrollado por investigadores del MIT a través de STE@M.
El artículo mencionaba que había un investigador del MIT colaborando en el diseño, el investigador principal del Laboratorio de Fabricación y Productividad y miembro de STE@M, Karl Iagnemma. Andersen buscó rápidamente a Iagnemma y se unió al equipo.
Aunque Andersen había hecho algunos entrenamientos junto con el equipo de esquí paralímpico de Estados Unidos como estudiante de segundo año, nunca había usado un monoesquí y no podía decir si una variación en el diseño produciría una mejora medible en el rendimiento. Esa valiosa información vino de la mano del director de I+D en la fundación y esquiador de esquíadaptado Cameron Shaw-Doran. En 1997, Shaw-Doran, que llevaba esquiando desde los dos años, tuvo un accidente de coche que le paralizó del pecho hacia abajo. Miller, amigo suyo de toda la vida, le ayudó con su recuperación y Shaw-Doran acabó volviendo a esquiar, explorando los distintos monoesquís del mercado.
Pero se dio cuenta de que el principal obstáculo en la mayoría de los diseños era una suspensión inadecuada, que le hacía botar demasiado al bajar por la pista. "Si encontrarse quien diseñe un amortiguador capaz de hacer lo que hacen las rodillas de Bode Miller, sería multimillonario", bromea.
Iagnemma y él esperan integrar un sistema de suspensión mejorado en su diseño de monoesquí. Por ahora el prototipo es más ligero que otros diseños comerciales y tiene el pie ligeramente desviado para reducir las posibilidades de que la punta del esquí choque con una piedra.
Shaw-Doran probó el nuevo esquí en Mount Hood en Oregón y explica que se sintió "muy conectado" con él. "Sólo me puedo mover del pecho para arriba. Si cualquier parte de ese movimiento se pierde en la trasferencia al esquí, pierdo energía", afirma. "Así que fue una sensación increíblemente buena".
En diciembre Shaw-Doran llevó el monoesquí a Colorado, donde competía por una plaza en el equipo nacional de esquí adaptado de Estados Unidos y el equipo paralímpico de esquí alpino. Afirma que haber trabajado con el MIT ha despertado su interés por la ingeniería.
"Trabajar con aluminio, acero y titano, y comprender lo blando que es el aluminio en comparación con el acero y la cantidad de vibraciones que se trasfieren a través de él, me encantaría saber más", afirma.
Más radios para la rueda
Hosoi espera que STE@M hará que el MIT se convierta en un recurso para la innovación en toda la industria deportiva. Busca añadir más radios a la rueda de STE@M y mantiene conversaciones con Nike y Red Bull para asociarse. Después de todo, contar con más socios industriales podría beneficiar a los estudiantes que quieren dedicarse a la tecnología deportiva.
Al final, según Hosoi, el objetivo del programa es ayudar a los estudiantes a canalizar sus pasiones.

Ingeniería de software



Ingeniería de software es la aplicación de un enfoque sistemático, disciplinado y cuantificable al desarrollo, operación y mantenimiento de software (IEEE 1993) , y el estudio de estos enfoques, es decir, la aplicación de la ingeniería al software.1 Integra matemáticas, ciencias de la computación y prácticas cuyos orígenes se encuentran en la ingeniería.2
Se citan las definiciones más reconocidas, formuladas por prestigiosos autores:
  • Ingeniería de software es el estudio de los principios y metodologías para el desarrollo y mantenimiento de sistemas software (Zelkovitz, 1978).
  • Ingeniería de software es la aplicación práctica del conocimiento científico al diseño y construcción de programas de computadora y a la documentación asociada requerida para desarrollar, operar y mantenerlos. Se conoce también como desarrollo de software o producción de software (Bohem, 1976).
  • La ingeniería de software trata del establecimiento de los principios y métodos de la ingeniería a fin de obtener software de modo rentable, que sea fiable y trabaje en máquinas reales (Bauer, 1972).
  • La ingeniería de software es la aplicación de un enfoque sistemático, disciplinado y cuantificable al desarollo, operación, y mantenimiento del software (IEEE, 1993).

En 2004, la U. S. Bureau of Labor Statistics (Oficina de Estadísticas del Trabajo de Estados Unidos) contó 760 840 ingenieros de software de computadora.3 El término "ingeniero de software", sin embargo, se utiliza de manera genérica en el ambiente empresarial, y no todos los que se desempeñan en el puesto de ingeniero de software poseen realmente títulos de ingeniería de universidades reconocidas.
Algunos autores consideran que "desarrollo de software" es un término más apropiado que "ingeniería de software" para el proceso de crear software. Personas como Pete McBreen (autor de "Software Craftmanship") cree que el término IS implica niveles de rigor y prueba de procesos que no son apropiados para todo tipo de desarrollo de software.
Indistintamente se utilizan los términos "ingeniería de software" o "ingeniería del software"; aunque menos común también se suele referenciar como "ingeniería en software".4 5 6 En Hispanoamérica los términos más comúnmente usados son los dos primeros.
La creación del software es un proceso intrínsecamente creativo y la ingeniería del software trata de sistematizar este proceso con el fin de acotar el riesgo del fracaso en la consecución del objetivo, por medio de diversas técnicas que se han demostrado adecuadas en base a la experiencia previa.
La IS se puede considerar como la ingeniería aplicada al software, esto es, por medios sistematizados y con herramientas preestablecidas, la aplicación de ellos de la manera más eficiente para la obtención de resultados óptimos; objetivos que siempre busca la ingeniería. No es sólo de la resolución de problemas, sino más bien teniendo en cuenta las diferentes soluciones, elegir la más apropiada.

miércoles, 22 de octubre de 2014

ingeniera aplicada al deporte

Ingeniería en los deportes

Proporcionado por TryEngineering, www.tryengineering.org
Enfoque de la lección
La lección se concentra en cómo los principios de la ingeniería aeroespacial han influido en
el diseño de las pelotas de golf, junto con el equipamiento utilizado en otros deportes. Los
estudiantes indagan sobre los ingenieros aeroespaciales que han contribuido a cambiar los
deportes, analizan el uso de los hoyuelos en las pelotas de golf y trabajan como equipos
de ingenieros para determinar si agregar este tipo de hoyuelos a los aviones bajaría su
consumo de combustible. También exploran la física del rebote en su relación con las
pelotas de diversos deportes.
Sinopsis de la lección
La actividad “Ingeniería en los deportes” explora cómo la ingeniería aeroespacial ha
influido en los deportes, específicamente explorando el diseño de las pelotas de golf.
Los estudiantes aprenden cómo la industria emplea a los profesionales de la ingeniería
para llevar los productos a un nivel superior. Trabajan en equipos para explorar la física
del rebote, determinar la aplicación de los principios aeroespaciales al diseño de las
aeronaves, presentar sus planes ante la clase y evaluar las recomendaciones y los
hallazgos de sus compañeros.
Niveles de edad
11 a 18.
Objetivos
 Aprender cómo ha influido la ingeniería en el diseño de equipos deportivos
 Aprender sobre la aerodinámica, la resistencia y la fricción del aire
 Aprender sobre la física del rebote
 Aprender sobre la resolución de problemas de ingeniería
Resultados anticipados del aprendizaje
Como resultado de esta actividad, los estudiantes deben lograr la comprensión de:
 la aerodinámica
 la física del rebote
 el efecto de la ingeniería y de la tecnología
en la sociedad
 la solución de problemas de ingeniería
 el trabajo en equipo Ingeniería en los deportes Página 2 de 14
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Actividades de la lección
Los estudiantes aprenden sobre cómo se aplica continuamente la ingeniería para mejorar
los productos fabricados en todas las industrias. Los estudiantes trabajan en equipos
para evaluar el diseño de las pelotas de golf actuales y determinar si los avances de la
ingeniería del diseño de las mismas se pueden aplicar a la industria aeronáutica. También
exploran la física del rebote.
Información/materiales
 Documentos informativos para el maestro (adjuntos)
 Hoja de información para el estudiante (adjunta)
 Hojas de trabajo para el estudiante (adjuntas)
Concordancia con los programas de estudio
Consulte la hoja adjunta sobre concordancia con los programas de estudio.
Conexiones a Internet
 TryEngineering (www.tryengineering.org)
 Aerodinámica de las pelotas de golf
(www.titleist.com/technology/aerodynamics.asp?bhcp=1)
(sitio disponible sólo en inglés)
 Instituto Franklin: Hoyuelos en las pelotas de golf
(www.fi.edu/wright/again/wings.avkids.com/wings.avkids.com/Book/Sports/
instructor/golf-01.html) (sitio disponible sólo en inglés)
 Exploratorium: Ciencia del Deporte (www.exploratorium.edu/sport)
(sitio disponible sólo en inglés)
 Normas de ITEA para la competencia tecnológica: Contenidos para el estudio
de la tecnología (www.iteaconnect.org/TAA) (sitio disponible sólo en inglés)
 Normas nacionales de educación científica (www.nsta.org/standards)
(sitio disponible sólo en inglés)
Lecturas recomendadas
 Newton on the Tee: A Good Walk Through the Science of Golf
(Newton en el césped: Un paseo cabal por la ciencia del golf) por John Zumerchik
(ISBN: 0743212142)
 The Physics of Golf (La física del golf) por Theodore P. Jorgensen (AIP)
(ISBN: 038798691X)
 Engineering of Sport (Ingeniería del deporte) por Eckehard Moritz (Editor),
Steven Haake (Editor)
Actividades opcionales de redacción
 Escribe un ensayo o párrafo que describa cómo ha influido la ingeniería en el diseño
y desarrollo de tu implemento deportivo favorito. Aporta detalles y antecedentes
históricos que lo fundamenten y plantea sugerencias sobre cómo crees que la
ingeniería podría mejorar aún más el deporte. Ingeniería en los deportes Página 3 de 14
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Ingeniería en los deportes
Para los maestros:
Concordancia con los programas de estudio
Nota: Todos los planes de las lecciones de esta serie cumplen con las Normas nacionales de
educación científica de EE. UU. (formuladas por el Consejo Nacional de Investigación [National
Research Council] avaladas por la Asociación Nacional de Maestros de Ciencias (National Science
Teachers Association) y, si corresponde, también con las Normas para la competencia tecnológica
de la Asociación Internacional de Educación Tecnológica (International Technology Education)
o los Principios y normas de las matemáticas escolares del Consejo Nacional de Maestros
de Matemáticas (National Council of Teachers of Mathematics), y la Comunidad de Ciencia
y Tecnología/Ingeniería de Massachusetts (Massachusetts Science and Technology/
Engineering Framework).
‹Normas nacionales de educación científica, de 5° a 8° grado
(de 10 a 14 años de edad)
NORMA DE CONTENIDO A: La ciencia como indagación
Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben ser desarrollar:
 Las capacidades necesarias para realizar indagaciones científicas
 La comprensión de la indagación científica
NORMA DE CONTENIDO B: Física
Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben lograr
la comprensión de:
 Las propiedades y los cambios de las propiedades en la materia
 Movimientos y fuerzas
 La transferencia de energía
NORMA DE CONTENIDO E: Ciencia y tecnología
Como resultado de las actividades en 5° a 8° grado, todos los estudiantes
deben desarrollar:
 Capacidades de diseño tecnológico
 La comprensión de la ciencia y la tecnología
NORMA DE CONTENIDO F: Ciencia en perspectivas personales y sociales
Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben lograr
la comprensión de:
 La ciencia y la tecnología en la sociedad
NORMA DE CONTENIDO G: Historia y naturaleza de la ciencia
Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben lograr
la comprensión de:
 La historia de la ciencia
‹Normas nacionales de educación científica, de 9º a 12º grado
(de 14 a 18 años de edad)
NORMA DE CONTENIDO A: La ciencia como indagación
Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar:
 Las capacidades necesarias para realizar indagaciones científicas
 La comprensión de la indagación científica Ingeniería en los deportes Página 4 de 14
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Para los maestros:
Concordancia con los programas de estudio (continuación)
NORMA DE CONTENIDO B: Física
Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben lograr
la comprensión de:
 Movimientos y fuerzas
 La conservación de la energía y el aumento en el trastorno
 Las interacciones entre la energía y la materia
NORMA DE CONTENIDO E: Ciencia y tecnología
Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben desarrollar:
 Capacidades de diseño tecnológico
 La comprensión de la ciencia y la tecnología
NORMA DE CONTENIDO F: Ciencia en perspectivas personales y sociales
Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben lograr
la comprensión de:
 La ciencia y la tecnología en los desafíos locales, nacionales y mundiales
NORMA DE CONTENIDO G: Historia y naturaleza de la ciencia
Como resultado de las actividades, todos los estudiantes deben lograr
la comprensión de:
 La ciencia como cometido humano
‹Normas para la competencia tecnológica, todas las edades
La naturaleza de la tecnología
 Norma 1: Los estudiantes desarrollarán la comprensión de las características
y el alcance de la tecnología
 Norma 3: Los estudiantes desarrollarán la comprensión de las relaciones
entre las tecnologías y las conexiones entre la tecnología y otros campos
de estudio
Tecnología y sociedad
 Norma 4: Los estudiantes desarrollarán la comprensión de los efectos
culturales, sociales, económicos y políticos de la tecnología
 Norma 7: Los estudiantes desarrollarán la comprensión de la influencia
de la tecnología en la historia
Diseño
 Norma 8: Los estudiantes desarrollarán la comprensión de los atributos
del diseño
 Norma 9: Los estudiantes desarrollarán la comprensión del diseño
de ingeniería
 Norma 10: Los estudiantes desarrollarán la comprensión del rol
del diagnóstico de fallas, la investigación y desarrollo, los inventos e
innovaciones y la experimentación a la hora de solucionar problemas
Capacidades para un mundo tecnológico
 Norma 11: Los estudiantes desarrollarán capacidades para aplicar
el proceso de diseño
 Norma 13: Los estudiantes desarrollarán capacidades para evaluar
el impacto de productos y sistemas Ingeniería en los deportes Página 5 de 14
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Ingeniería en los deportes
Para los maestros:
Documentos informativos para los maestros
‹ Meta de la lección
Los estudiantes aprenden sobre cómo se aplica continuamente la ingeniería para mejorar
los productos fabricados en todas las industrias. Los estudiantes trabajan en equipos
para evaluar el diseño de las pelotas de golf actuales y determinar si los avances de la
ingeniería del diseño de las mismas se pueden aplicar a la industria aeronáutica. También
exploran la física del rebote en su relación con las pelotas de diversos deportes.
‹ Objetivos de la lección
 Aprender cómo ha influido la ingeniería en el diseño de los equipos deportivos
 Aprender sobre la aerodinámica, la resistencia y la fricción del aire
 Aprender sobre la física del rebote
 Aprender sobre la resolución de problemas técnicos
‹ Materiales
• Hojas de información para el estudiante
• Hojas de trabajo para el estudiante
• Un juego de materiales para cada grupo
de estudiantes (por lo menos cuatro tipos
de pelotas de la lista siguiente):
o Vara o cinta de medir, pelota de golf normal,
pelota de golf de práctica o hueca, pelota de
tenis, pelota de béisbol, pelota de fútbol,
pelota de baloncesto o pelota de caucho con alto rebote
‹ Procedimiento
1. Muestre a los estudiantes las diversas hojas de referencia para el estudiante.
Se pueden leer en clase, o bien, se pueden entregar como material de lectura
de tarea para la noche anterior.
2. Divida a los estudiantes en grupos de 2 a 3 y entregue un juego de materiales
a cada equipo estudiantes.
3. Los estudiantes trabajan en equipo para predecir y explicar cómo rebotan las
diversas pelotas cuando se las deja caer desde la misma altura. Los equipos
consideran dos tipos de energía (cinética y potencial) y analizan la elasticidad
y el rebote de cada pelota. También llevarán a cabo una prueba de rebote y
revisarán su hallazgo y lo presentarán ante la clase.
‹ Ideas para la extensión
4. Pida a los estudiantes que completen la hoja de trabajo para el estudiante, en la
que trabajarán como equipo de “ingenieros” para evaluar y luego recomendar si
la incorporación de hoyuelos en la superficie de las alas de un avión se traduciría
en un vuelo más eficiente y en un menor consumo de combustible.
5. Cada “equipo de ingeniería” de estudiantes presenta sus recomendaciones a
la clase y reflexiona sobre el efecto de la ingeniería en la industria deportiva.
‹ Tiempo necesario
De una a dos sesiones de 45 minutos. Ingeniería en los deportes Página 6 de 14
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Ingeniería en los deportes
Para los maestros:
Hoja de trabajo pa ra el estudiante
con respuestas/consejos
El desafío consiste en trabajar como un equipo de ingenieros aeroespaciales que se
reúnen para determinar si agregar hoyuelos a las alas de una aeronave mejoraría la
eficiencia de combustible para los aviones comerciales. Tendrán que responder algunas
preguntas como grupo y compartir su análisis con otros equipos de “ingenieros” de la clase.
1. Entre una pelota lisa y una pelota con hoyuelos, ¿cuál crees que experimentaría
menos fricción al surcar el aire? ¿Por qué?
(Para el maestro: Las pruebas demuestran que una pelota de golf lisa sólo vuela
aproximadamente la mitad de lo que vuela una con hoyuelos. Al probarlas en túneles de
viento, se ha demostrado que, de hecho, las pelotas de golf que tienen hoyuelos reducen
sustancialmente la resistencia creando una capa límite turbulenta que disminuye la estela.
Los hoyuelos de las pelotas de golf efectivamente reducen la resistencia aerodinámica que
normalmente actuaría en la pelota si fuera lisa. Cuando las pelotas totalmente lisas vuelan
por el aire, se crea un gran bolsillo de aire de baja presión en su estela. Eso crea resistencia,
la cual las hace perder velocidad. Reduciendo la estela, baja la presión diferencial, lo que
produce una menor resistencia. Los hoyuelos crean turbulencia en el aire alrededor de la
bola. De hecho, hacen que el aire envuelva a la pelota muy estrechamente. Esto significa que
en vez de que el aire pase rápidamente por el lado de una pelota, sigue más estrechamente
su curvatura desde adelante hacia atrás. Esto produce una estela más pequeña y menos
resistencia. Las pelotas con hoyuelos generan la mitad de la resistencia que las lisas).
2. Tras comprender el efecto de los hoyuelos en una pelota de golf, ¿debe nuestro equipo
de ingeniería recomendar la incorporación de hoyuelos a las alas de los aviones? Escribe
un argumento a favor o en contra de esta idea y preséntalo ante la clase.
(Para el maestro: Una de las razones por las que agregar hoyuelos a las pelotas de golf
ayuda a reducir la resistencia es que la pelota de golf es redonda. La forma redonda obra
contra la pelota a medida que ésta se mueve por el aire. Las pelotas o esferas no son los
mejores ejemplos de vuelo eficiente. Las aeronaves evitan la resistencia con su forma
cónica que permite que la corriente de aire se acumule gradualmente de modo que el
aire detrás del avión sea menos turbulento y produzca menos resistencia aerodinámica.
Las pelotas de fútbol americano tienen una forma más aerodinámica que las de golf.
Además, las formas aerodinámicas, como las alas de un avión, tienen que enfrentar un
tipo diferente de resistencia llamada resistencia parásita. En cierto modo, las aletas que
se levantan de las alas de una aeronave (generadores de vórtices) tienen una función
similar a los hoyuelos que cortan el aire. Y, en las pelotas de fútbol americano,
las costuras también cumplen una función parecida.
Otra razón por la cual agregar hoyuelos a las aeronaves no afecta considerablemente
la resistencia es que un avión, a diferencia de una pelota de golf, se mueve gracias a la
potencia de un motor. Las pelotas de golf comienzan a perder velocidad inmediatamente
después de ser golpeadas, por lo que los hoyuelos ayudan a mantener la pelota más tiempo
en el aire; los aviones pueden mantenerse en el aire siempre que el motor esté en marcha).
3. Proporciona dos ejemplos de cómo la ingeniería ha influido en el diseño de otros
implementos deportivos. Incluye ejemplos específicos de cómo dos implementos
deportivos han cambiado físicamente en los últimos diez años gracias a la ingeniería.
(Para el maestro: Entre los ejemplos se incluyen las pelotas de fútbol americano,
las pelotas de fútbol, las antiparras para nadar, los trajes de baño, las raquetas
de tenis, los esquís y los cascos de seguridad). Ingeniería en los deportes Página 7 de 14
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Hoja de información para el estudiante:
La aerodinámica de la pelota de golf
‹ Resistencia aerodinámica inducida
En aerodinámica, la resistencia aerodinámica inducida,
también denominada resistencia inducida o, a veces,
resistencia debido a la elevación, es una fuerza de fricción
que se produce cada vez que un cuerpo en ascenso o un
ala de amplitud limitada genera elevación. La resistencia
aerodinámica inducida rige tanto para las aeronaves como
para las pelotas de golf y también se produce al sacar la
mano por la ventanilla de un automóvil en marcha.
‹ Aerodinámica de los hoyuelos
Cuando se golpea una pelota de golf, el impacto, que dura menos
de un milisegundo, determina la velocidad de la pelota, el ángulo
de lanzamiento y la velocidad de giro, todo lo cual influye en su
trayectoria (y en su reacción cuando vuelve a tocar el suelo).
Una pelota que se mueve por el aire experimenta dos fuerzas
aerodinámicas principales: elevación y resistencia. La resistencia
reduce la velocidad del movimiento de avance, mientras que la
elevación actúa en una dirección perpendicular a ella. La
magnitud de estas fuerzas depende del comportamiento de la
capa límite de aire que se mueve con la superficie de la pelota.
Tal como se aprecia en la ilustración de la derecha, las pelotas se fabrican con un
molde de dos piezas. Y debido a que no hay hoyuelo en ninguno de estos grandes
círculos punteados (en rojo), el molde pueden ser dos hemisferios.
Cada pelota de golf moderna tiene hoyuelos diseñados para aumentar y dar forma a
las fuerzas de elevación y de resistencia aerodinámica modificando la conducta de la
capa límite. En física y mecánica de fluidos, una capa límite es la capa de fluido en la
zona inmediata de una superficie limitante. En el ala de una aeronave, la capa límite
es la parte del flujo cerca del ala. Las fuerzas de elevación y resistencia aerodinámica
también existen en las pelotas lisas: son sólo modificadas, no creadas, por los hoyuelos.
Las pelotas con hoyuelos vuelan más lejos que las que no los tienen debido a la
combinación de dos efectos:
1. Principalmente, los hoyuelos retardan la separación de la capa límite de la pelota.
La separación prematura, tal como ocurre en una esfera lisa, provoca una estela
turbulenta, la causa principal de la resistencia. Por lo tanto, el retraso en la
separación causado por los hoyuelos reduce esta estela turbulenta y, por ende,
la resistencia. Ingeniería en los deportes Página 8 de 14
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Hoja de información para el estudiante:
La aerodinámica de la pelo ta de golf (continuación)
2. En segundo lugar, el efecto de giro hacia atrás genera elevación, deformando el
flujo de aire alrededor de la pelota, en una manera similar al ala de una aeronave.
El giro hacia atrás se produce en casi todos los golpes debido al ángulo entre la
cara del palo de golf y un plano vertical. Una pelota que va girando hacia atrás
experimenta una fuerza de elevación que la hace volar más alto y más lejos que
una que no tuviera este efecto. El giro lateral se produce cuando la superficie del
palo no está alineada perpendicularmente a la dirección del swing, produciendo
una fuerza de elevación que hace que la curva de la pelota vaya de un lado a otro.
Lamentablemente, los hoyuelos amplifican este efecto así como la deseada
elevación ascendente que se produce en el giro puro hacia
atrás. (Se dice que algunos diseños de hoyuelos reducen
los efectos del giro lateral.)
‹ Especificaciones técnicas
La mayoría de las pelotas de golf que se venden actualmente
tienen entre 300 y 450 hoyuelos. Antiguamente había algunas
que tenían más de 500. La que ostenta el récord era una que
tenía 1.070 hoyuelos; 414 relativamente grandes (de cuatro
tamaños distintos) y 656 tan pequeños como la punta de un
alfiler. Las pelotas de todas las marcas, salvo una, tienen un
número par de hoyuelos. La única con una cantidad impar tiene
333. El diámetro mínimo de una pelota de golf es 42,67 mm
y su masa no debe ser superior a 45,93 g. Las pelotas de golf modernas tienen diseños de
dos, tres o cuatro capas y están hechas de diversos materiales sintéticos. La superficie
suele tener un patrón de 300 a 400 hoyuelos diseñados para mejorar la aerodinámica de
la pelota. El método de fabricación y los materiales utilizados afectan considerablemente
las características de juego de la pelota, tales como la distancia, la trayectoria, el giro y la
sensación al golpear. Los materiales más duros, tales como
el Surlyn, generalmente hacen que la pelota se desplace
más lejos, mientras que las cubiertas más blandas, como la
Balata, tienden a generar más giro, una mejor “sensación”
y un mayor potencial de detención. Las pelotas de golf se
dividen en tres grupos según la fabricación de la cubierta:
hay de dos, tres o cuatro piezas. El tipo original de pelota
fue el denominado “plumoso”, hecho de cuero y plumas. Ingeniería en los deportes Página 9 de 14
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Hoja de información para el estudiante:
La aerodinámica de la pelo ta de golf (continuación)
‹ Los orígenes de la elevación
Para todo principiante, ver volar una pelota de golf es una experiencia sorprendente.
Se sostiene en el aire un lapso impresionante, como si la mantuviera un campo de fuerza.
Y vuela dos veces más rápido que un batazo de béisbol. Todo ello es posible gracias a la
fuerza de elevación aerodinámica. ¿Pero de dónde proviene?
Si bien nadie confundiría una pelota de golf con el ala de
un avión, sí puede ocurrir en un túnel de viento. Para el aire
que sopla por un túnel de viento, ambas son muy parecidas.
Cuando un ala sencilla se coloca en una corriente de aire y se
alinea con la dirección del flujo, simplemente corta el aire y
no genera elevación. Sin embargo, si se inclina para crear un
ángulo de ataque, comienzan a ocurrir cosas interesantes.
Desvía el flujo de aire hacia abajo, creando una fuerza de
reacción ascendente (tercera ley de Newton: “A cada acción
siempre se le opone una fuerza de reacción equivalente”),
la cual también se conoce como elevación. Una pelota de golf
podría verse no muy estilizada junto a un ala aerodinámica,
pero reacciona de manera similar ante el flujo de aire.
Cuando una pelota de golf se coloca frente a una corriente
de aire, empuja el aire creando una perturbación
considerable (esa es la parte poco estilizada del asunto), pero no genera elevación. Lo
bueno es que con un poco de giro hacia atrás, distorsiona el flujo de aire de manera muy
similar a como lo hace un ala angulada, desviándolo hacia abajo y creando elevación.
(Nota: La fuente original de la sección del túnel de viento y las ilustraciones
de la derecha provienen de Acushnet Company, Fairhaven, MA). Ingeniería en los deportes Página 10 de 14
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Hoja de información para el estudiante:
La física del rebote
‹ Energía cinética y potencial
La energía cinética de un objeto es la energía adicional que posee debido a su movimiento.
En física se define como “la energía poseída por un objeto debido a su movimiento,
equivalente a la mitad de la masa del cuerpo por el cuadrado de su velocidad”.
Otro tipo de energía es la energía potencial. La energía potencial es aquélla que posee
un objeto debido a su posición (en un campo gravitacional o eléctrico) o a su condición
(por ejemplo, un resorte estirado o comprimido o un reactivo químico). La energía
potencial de una pelota se puede medir en términos de su altitud sobre el suelo.
Una pelota que se mantiene en el aire tiene energía “potencial” y, cuando se deja caer,
la gravedad actúa sobre ella para acelerarla con energía cinética. Cuando se deja caer
la pelota, la energía potencial se transforma en cinética.
‹ Rebote y fricción
¿Qué es el rebote? Es un cambio en la dirección del
movimiento tras golpear un obstáculo. Cuando se deja
caer una pelota y ésta golpea el piso y se detiene, libera
energía que deforma la pelota. Las moléculas de la
pelota se comprimen en algunos lugares y se estiran
en otros; esto es un ejemplo de fricción. La fricción
es la fuerza que se opone al movimiento relativo o
la tendencia hacia tal movimiento de dos superficies
en contacto.
‹ La energía del rebote
Cuando se sostiene en el aire, una pelota tiene energía
potencial pero no cinética. Al soltarla, comienza a caer
por gravedad, lo cual hace que se vaya reduciendo su
energía potencial y vaya aumentando la cinética. Tras
aterrizar, la pelota debería rebotar hasta una altura un poco menor al punto desde donde
fue soltada. Por eso, después del primer rebote tiene menos energía potencial de la que
tenía originalmente. ¿Qué ocurrió? ¿Se produjo una pérdida de energía? No, la diferencia
entre la energía potencial y la cinética se puede explicar por la fricción. Cuando una pelota
rebota, cambia ligeramente de forma. La compresión y el cambio de forma son una forma
de fricción, que transforma parte de la energía cinética en calor, o energía térmica.
El porcentaje de energía cinética que se convertirá en energía térmica dependerá de los
materiales utilizados para fabricar la pelota. Una pelota de béisbol rebotará un tercio de
la altura inicial desde que se la deje caer, mientras que una de tenis probablemente dará
un rebote más alto, aproximadamente la mitad de su altura inicial. Ingeniería en los deportes Página 11 de 14
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Ingeniería en los deportes
Hoja de trabajo pa ra el estudiante:
¡Tú formas parte del eq uipo de ingeniería!

El desafío consiste en trabajar como un equipo de ingenieros aeroespaciales que se
reúnen para determinar si agregar hoyuelos a las alas de una aeronave mejoraría la
eficiencia de combustible para los aviones comerciales. Tendrán que responder algunas
preguntas como grupo y compartir su análisis con otros equipos de “ingenieros”
de la clase.
1. Entre una pelota lisa y una pelota con hoyuelos, ¿cuál crees
que experimentaría menos fricción al surcar el aire? ¿Por qué?
2. Tras comprender el efecto de los hoyuelos en una pelota de golf, ¿debe nuestro equipo
de ingeniería recomendar la incorporación de hoyuelos a las alas de los aviones? Escribe
un argumento a favor o en contra de esta idea y preséntalo ante la clase.
3. Proporciona dos ejemplos de cómo la ingeniería ha influido en el diseño de otros
implementos deportivos. Incluye ejemplos específicos de cómo dos implementos
deportivos han cambiado físicamente en los últimos diez años gracias a la ingeniería.

tomado de http://www.tryengineering.org/lang/spanish/lessons/engineeredsports_sp.pdf