PROYECTO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA: ANALISIS VECTORIAL EN EL PISTÓN HIDRÁULICO DE UNA VOLQUETA

 PROYECTO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA:  

ANALISIS VECTORIAL EN EL PISTÓN HIDRÁULICO DE UNA VOLQUETA 

 

 

INTEGRANTES:  

SHARIFT DEL CARMEN TORRES CÁRCAMO  

SOLMARY RODRÍGUEZ HERNÁNDEZ  

ABIGAIL MAURIS QUIÑÓNEZ  

ISAY MAURIS DE LA ROSA 

 

 

DOCENTE: 

CARLOS ROMERO  

 

 

INSTITUCIÓN EDUCATIVA LICEO MODERNO MAGANGUE  

SEDE PRINCIPAL  

 

2025 

 

 

PROYECTO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA: ANÁLISIS VECTORIAL DEL PISTÓN HIDRÁULICO DE UNA VOLQUETA 

 

PROCESO TECNOLÓGICO 

1. Planteamiento del Problema 

En el área de la física y la tecnología, es común que los estudiantes aprendan temas como los vectores, fuerzas y descomposición de magnitudes de forma abstracta, utilizando solo ejercicios matemáticos en cuadernos o pizarras. Esto genera la percepción de que dichos temas carecen de utilidad práctica o aplicación en la vida cotidiana. 

Sin embargo, los vectores están presentes en muchos procesos reales, desde el movimiento de los cuerpos hasta el funcionamiento de máquinas. Uno de los ejemplos más claros se encuentra en la mecánica de los camiones tipo volqueta, que son utilizados para transportar y descargar materiales como arena, grava o tierra en actividades de construcción y minería. 

El proceso de levantamiento de la tolva de la volqueta se realiza mediante un pistón hidráulico, que aplica una fuerza inclinada para elevar la carga. Este movimiento no ocurre en línea recta ni con una sola dirección, sino que combina fuerzas en diferentes sentidos. En otras palabras, se trata de un ejemplo práctico de vectores en acción. 

El problema que surge entonces es el siguiente: 

➢ ¿De qué manera puede analizarse el funcionamiento del pistón hidráulico de una volqueta utilizando el concepto de vectores, de modo que los estudiantes de 

bachillerato comprendan su aplicación práctica en la vida real? 

Con este proyecto se busca dar respuesta a esta pregunta, conectando los conceptos teóricos de la física con el funcionamiento de un mecanismo cotidiano y útil. 

 

 

PROCESO TÉCNICO 

¿Qué se va a construir? 

Construiremos un modelo experimental para demostrar los vectores de una pistonh hidráulico de una volqueta. 

Materiales y Herramientas 

✓ Esquemas gráficos de una volqueta y de su pistón. 

✓ Hojas cuadriculadas para dibujar ejes cartesianos.  

✓ Transportador para marcar ángulos. 

✓ Carton, pintura, pinceles, silicona y tijeras  

Etapas del Diseño 

1. Representación del sistema de ejes (X, Y): 

El eje horizontal (X) representa la base de la volqueta. 

El eje vertical (Y) representa la altura del levantamiento. 

2. Dibujo del vector principal: 

Se representa la fuerza del pistón inclinada respecto a la horizontal. 

3. Creación del proyecto en físico 

El diseño del proyecto consiste en elaborar un modelo esquemático y explicativo que muestre cómo los vectores intervienen en el funcionamiento del pistón hidráulico de la volqueta.

Representaremos mediante un modelo gráfico y cálculos sencillos el funcionamiento del pistón hidráulico, mostrando cómo la fuerza inclinada puede analizarse como un vector con componentes horizontales y verticales. 

 PROCESO CIENTÍFICO 

¿Qué se va a demostrar? 

Con este diseño, los estudiantes podrán visualizar que la fuerza del pistón no se aplica únicamente en una dirección, sino que se descompone en dos, y que el análisis vectorial es necesario para comprender la mecánica real.

Fundamentación teórica  

Para abordar este proyecto, es importante recordar algunos conceptos de física y aplicarlos al caso de estudio. 

➢ Un vector es una magnitud que posee módulo, dirección y sentido. 

➢ Módulo: el valor numérico de la magnitud (ejemplo: 5000 N de fuerza). 

➢ Dirección: la orientación de la línea de acción (ejemplo: 60° respecto a la horizontal). ➢ Sentido: hacia dónde apunta el vector (ejemplo: hacia arriba y hacia atrás). 

Los vectores se representan con flechas, y en muchas situaciones se pueden descomponer en componentes, normalmente sobre los ejes X (horizontal) y Y (vertical). 

✓ El Pistón Hidráulico 

El pistón hidráulico es un cilindro que funciona con la presión de un fluido (aceite hidráulico). Este fluido genera una fuerza que empuja el émbolo del pistón hacia afuera, lo cual se traduce en movimiento y en capacidad para levantar grandes cargas. 

En la volqueta, el pistón está conectado entre el chasis y la tolva. Al extenderse, el pistón empuja la tolva con una fuerza inclinada, que hace que la parte frontal de la tolva se eleve y el material se descargue por gravedad. 

✓ La Fuerza del Pistón como Vector 

La fuerza del pistón no actúa en forma completamente vertical, sino en un ángulo. Por eso, puede representarse como un vector inclinado que se descompone en dos componentes: 

Componente horizontal (Fx): es la parte de la fuerza que empuja hacia atrás. 

Componente vertical (Fy): es la parte de la fuerza que realmente levanta la tolva. 

CONCLUSIONES 

Las tres primeras fases del proyecto permiten identificar un problema del mundo real (la fuerza inclinada del pistón), fundamentarlo con la teoría de vectores y diseñar un modelo gráfico que explique de manera clara y sencilla cómo funciona este mecanismo. 

El proyecto sobre el vector del pistón hidráulico de la volqueta permitió comprender cómo la fuerza aplicada puede representarse y analizarse mediante vectores, identificando su magnitud, dirección y sentido, así como sus componentes horizontales y verticales. Se evidenció que, al trabajar con ángulos como 45° o 60°, la descomposición vectorial facilita el cálculo y la interpretación del movimiento de la tolva, uniendo la teoría matemática con la práctica tecnológica. De esta manera, se concluye que el estudio de vectores no solo enriquece el aprendizaje en el aula, sino que también resulta esencial para entender y optimizar sistemas mecánicos reales, como el funcionamiento de los camiones volqueta.