Engineering Commons^™

Naval Engineering For Grades 4-6, Patrick Young

Publications & Research

Reading The Girl with a Mind for Math, we learn about the career of Raye Montague, an African-American woman who broke every barrier to pioneer computer-aided ship design and become the first female program manager in the United States Navy. Lessons are provided for using free, online software to design ships while exercising several Common Core Math standards and NGSS standards for engineering design.

Actividad 3: Ayudándote A Crecer, Patrick Young

Tema 4: Por favor, pásame la sal

Es necesario quitar la nieve y el hielo en invierno para que las carreteras sean seguras. La sal, junto con otros productos químicos, es muy eficaz para hacerlo, pero estos pueden ocasionarle daño las plantas, a la vida silvestre y a los seres humanos. La sal se filtra al agua subterránea y puede ocasionar problemas con los suministros de agua. Los niveles elevados de sal afectan la cantidad de oxígeno en el agua, el crecimiento de los organismos, la reproducción y las fuentes de alimentos. La posibilidad de que las sustancias químicas le ocasionen daño a un organismo depende de …

Actividad 3: ¡Advertencia!, Patrick Young

Tema 5: ¿Por qué la gallina cruzó la calle?

En un ciclo de ingeniería y diseño se producen múltiples repeticiones de diseño. Esto es así desde el inicio de la idea hasta la instalación de una estructura de paso para animales. En el diseño hay que tener en cuenta más factores que los mencionados anteriormente, como la temperatura, las precipitaciones, el tráfico de vehículos, el ruido y los gases de escape de los vehículos.

Actividad 4: Invierno Ecológico, Patrick Young

Tema 4: Por favor, pásame la sal

Además de la sal, existen otros materiales que se utilizan para mitigar los peligros del hielo y aumentar la tracción. Estos materiales adicionales incluyen arena, cloruro de calcio y una mezcla de salmuera y jugo de remolacha. El uso de cada método conlleva contrapartidas.

Actividad 2: Control De La Ira, Patrick Young

Tema 3: Tráfico

La furia al volante suele ser el resultado de una ira explosiva causada por inconvenientes, incidentes e irresponsabilidad mientras se conduce. En su mayor parte, la furia al volante genera gritos, bocinazos, pegarse al coche de adelante, zigzaguear y bloquear el tráfico. Sin embargo, las muertes por furia al volante están aumentando. Existen estrategias para ayudar a disminuir la furia al volante. Los carteles aéreos advierten sobre el tráfico, el clima y los incidentes de coches o camiones que se avecinan. Las aplicaciones de tráfico y viaje, que ofrecen varias sugerencias de rutas, tiempos de viaje y peligros en la …

Activity 4: Information Board, David Hernandez, Peg Steffen

Theme 3: Traffic Management

In 1969, the National Household Travel Survey (NHTS) began collecting data about Americans’ travel habits. During the survey period, each household was sent a travel diary and asked to report all travel by household members on a randomly assigned “travel day”. Data were weighted to correctly reflect the day of week and month of travel to allow comparisons of weekdays or seasons. The type of transportation used, length and distance of trips and the purpose of travel are some examples of data gathered through the surveys. Organizations such as insurance companies, transportation agencies, and the government analyze and use the …

Actividad 1: Romper El Embotellamiento, Patrick Young

Tema 3: Tráfico

Los modelos informáticos pueden ser excelentes herramientas para analizar sistemas complejos. En esta actividad, los estudiantes utilizarán un modelo informático basado en la web para explorar la relación entre el volumen de tráfico y el tiempo que tardan los vehículos en llegar del punto A al punto B. Luego, utilizarán el modelo para evaluar dos posibles soluciones para su ejemplo particular de congestión del tráfico. Los estudiantes compararán muestras pequeñas con muestras globales para así apreciar los beneficios de utilizar muestras aleatorias grandes.

Actividad 1: Más Fresco Que Yo, Patrick Young

Tema 4: Por favor, pásame la sal

La materia está formada por átomos y moléculas. Aunque no podremos verlas con nuestros ojos, estas pequeñas partículas se mueven constantemente. La temperatura de una sustancia es una medida de su energía cinética promedio (la energía que tiene debido al movimiento de las partículas). A medida que aumenta la temperatura, las partículas adquieren más energía, se mueven más rápidamente y se separan más.

No importa en qué lugar de Illinois viva, el clima invernal nos impacta a todos. El deshielo y la limpieza de nieve representan una gran parte del presupuesto para las carreteras estatales y locales. La sal se …

Activity 2: Anger Management, David Hernandez, Peg Steffen

Theme 3: Traffic Management

Road rage is anger caused by inconveniences, incidents, or irresponsibility while driving. It can result in yelling, honking, tailgating, weaving, and blocking traffic. Road rage fatalities are increasing but there are strategies to help lessen road rage. These include overhead signs warning of upcoming traffic, weather, and car or truck incidents. Traffic and travel apps, which offer various route suggestions, travel times, and road hazards, may help as well. This activity will examine personal behaviors that drivers should exhibit to reduce road rage and then asks students to consider strategies to reduce this growing issue.

Actividad 2: Un Poco De Sal: Folleto Para El Estudiante, Patrick Young

Tema 4: Por favor, pásame la sal

La densidad se define como la cantidad de masa que ocupa una cierta cantidad de volumen. Agregar sal o azúcar al agua aumenta su densidad, ya que hay más partículas (masa) empaquetadas en una cantidad similar de espacio (volumen). El agua de enfriamiento también puede aumentar su densidad, ya que las partículas se mueven más lentamente a temperaturas más bajas y estarán más empaquetadas. Cuando se combinan dos sustancias con diferentes densidades, la de menor densidad flotará mientras que la de mayor densidad se hundirá. Cuanto mayor sea la diferencia de densidad, más distintas serán las capas y más difícil …

Actividad 3: Red De Semáforos, Patrick Young

Tema 3: Tráfico

La organización del tráfico en las zonas urbanas congestionadas es un problema extremadamente complejo. Uno de los desafíos fundamentales tiene lugar en las intersecciones en las que los vehículos de un flujo de tráfico deben cruzarse entre sí. Los factores que complican la situación incluyen bicicletas, peatones y vehículos de emergencia.

Una de las formas más comunes de controlar el derecho de paso en las intersecciones es el semáforo. Es más barato que construir numerosas rampas y pasos elevados, pero restringe el flujo de tráfico básicamente a una dirección a la vez. Un sistema de control activo es útil para …

Activity 3: Traffic Management, David Hernandez, Peg Steffen

Theme 3: Traffic Management

Traffic management in busy urban areas is an extremely complex problem. Issues such as traffic congestion from home to work, suburban growth, preservation of scenic landscapes and historic neighborhoods, and the ability to walk, bike, and access public transit make traffic management a challenge. Traffic Management can include lane closures, detours, pedestrian access, and speed limits. It also includes intersections engineered for safe passage of vehicles in a stream of traffic that must cross each other's paths. Complicating factors for intersections include bikes, pedestrians, and emergency vehicles.

Actividad 4: Consejo De Información, Patrick Young

Tema 3: Tráfico

En 1969, la Encuesta Nacional Sobre los Viajes de las Familias (NHTS, por sus siglas en inglés) comenzó a recopilar información sobre los hábitos de viaje de los estadounidenses. El tipo de transporte utilizado, la duración, la distancia y el propósito del viaje son algunos ejemplos de información recopilada a través de las encuestas. Organizaciones como compañías de seguros y de automóviles, agencias de transporte y el gobierno analizan y utilizan la información para tomar decisiones.

Activity 4: Testing Student-Made Concrete Decks, Patrick Young

Theme 1: Structure and Process

When a structural beam is loaded from above, the force creates compression on the upper surface and tension on the lower surface. Concrete can withstand ten times as much compression as it can tension. Since concrete is much less capable of supporting tension, it is along the bottom that steel reinforcement is most important.

Activity 3: Build It Fast!, Patrick Young

Theme 1: Structure and Process

One of the costs of any road project is the economic impact of rerouting traffic during the construction. Methods that minimize the disruption will reduce costs and often improve safety. Accelerated Bridge Construction (ABC) methods include prefabricating as much of the bridge as possible at an off-site location. Large parts are brought to the site and installed according to a plan that minimizes the time required to reroute traffic.

Actividad 1: Crear Una Criatura, Patrick Young

Tema 5: ¿Por qué la gallina cruzó la calle?

La fauna salvaje representa un peligro para los conductores. Los animales implicados en los accidentes de carretera tienen una gran variedad de formas, tamaños, métodos de locomoción, tolerancia al ruido y patrones de migración, así como necesidades de comida, agua y espacio.

Actividad 2: Solo De Paso, Patrick Young

Tema 5: ¿Por qué la gallina cruzó la calle?

Los pasos para animales para la fauna silvestre son cada vez más frecuentes. Su objetivo es proporcionar un camino seguro para que los animales crucen las barreras hechas por el hombre, en este caso las carreteras. Las escaleras para peces, patentadas en 1837, son un ejemplo temprano de este tipo de intervención. Además, los pasos proporcionan a los animales el acceso a los recursos del otro lado de la barrera. Los pasos ayudan a conectar los hábitats para evitar la fragmentación de los mismos, lo que puede restringir el acervo genético y dar lugar a poblaciones más bajas y en …

Activity 1: Build It Strong!, Patrick Young

Theme 1: Structure and Process

Materials like concrete and steel are important components of highway construction, but so are management tools such as planning and scheduling. This theme, Structure and Process, attempts to integrate these components using the construction of a highway overpass as an example. Activities should be done in the order presented. The concrete made in Activity 1 will need two days to cure before being tested in Activity 4.

Activity 2: The Pb&J Project, Patrick Young

Theme 1: Structure and Process

Complex projects, such as bridge construction, require thoughtful planning. Project Management is the discipline of planning and controlling the work of a team to reach a specific goal. Successful Project Management requires a careful consideration of deadlines, budgets, and available resources.

The Gantt chart is a project management tool that shows tasks in terms of their time-to-complete, interdependency, and available resources. Developed by American engineer Henry Gantt, these charts were first employed in shipbuilding, the construction of the Hoover Dam, and the Interstate Highway System.

Today they are used for all manner of project management tasks. Computers have made the …

Actividad 3: ¡Construye Rápido!, Patrick Young

Tema 1: Estructura y proceso

Uno de los costos de cualquier proyecto de carretera es el impacto económico de desviar el tráfico durante la construcción. Los métodos que minimizan las interrupciones reducen costos y suelen mejorar la seguridad. Los métodos de construcción acelerada de puentes (ABC, por sus siglas en inglés) incluyen la prefabricación de la mayor parte posible del puente fuera del lugar de la obra. Las piezas grandes se llevan al lugar y se instalan según un plan que minimiza el tiempo necesario para desviar el tráfico.

Actividad 2: Proyecto Pb&J, Patrick Young

Tema 1: Estructura y proceso

Los proyectos complejos, como la construcción de un puente, requieren una planificación minuciosa. La gestión de proyectos es la disciplina que consiste en planificar y controlar el trabajo de un equipo para alcanzar un objetivo específico. El éxito de la gestión de proyectos requiere una cuidadosa consideración de los plazos, los presupuestos y los recursos disponibles.

El diagrama de Gantt es una herramienta de gestión de proyectos que muestra las tareas en términos de su tiempo de ejecución, interdependencia y recursos disponibles. Desarrollado por el ingeniero estadounidense Henry Gantt, este diagrama se empleó por primera vez en la construcción naval, …

Actividad 1: ¡Construye Fuerte!, Patrick Young

Tema 1: Estructura y proceso

El hormigón es el material de construcción más común para estructuras grandes. El hormigón se compone de tres materiales:

• Áridos: Arena y grava.
• Cemento: Un pegamento químico que mantiene los agregados unidos con gran fuerza.
• Agua: El agua no solo ayuda a mezclar y verter el hormigón, sino que se une al cemento en una reacción química y se incorpora al hormigón terminado.

Las cubiertas de los puentes deben soportar el peso de todos los automóviles y camiones que transitan por ellos. Las diferentes partes de las cubiertas de los puentes experimentan distintos tipos de fuerzas. La compresión es una …

Actividad 4: Prueba De Las Cubiertas De Hormigón Fabricadas Por Los Estudiantes, Patrick Young

Tema 1: Estructura y proceso

Cuando una viga estructural se carga desde arriba, la fuerza crea compresión en la superficie superior y tensión en la superficie inferior. El hormigón puede soportar la compresión diez veces más que la tensión. Como el hormigón tiene menos capacidad para soportar la tensión, el refuerzo de acero es más importante en la parte inferior.

En esta actividad, los estudiantes realizarán una prueba de carga en 3 puntos para ver cuánto peso pueden soportar sus losas.

Actividad 1: Lo De Adela, Patrick Young

Tema 2: Por la ciudad

Si pregunta a algunos de los residentes más antiguos de su barrio cómo era la ciudad hace 30 o 40 años, le dirán que había muchos espacios o campos vacíos Si les pregunta si están contentos con las numerosas viviendas, comercios, carreteras e industrias que existen ahora, es posible que digan que han perdido parte de su comunidad, pero que, al mismo tiempo, han ganado en infraestructuras, carreteras, industrias, puestos de trabajo, valor de la propiedad y expansión de la comunidad.

Implantar más carreteras en una ciudad no es una decisión fácil. Para que el proyecto se lleve a cabo, …

Actividad 4: Reduzca La Velocidad, Se Aproximan Curvas, Patrick Young

Tema 2: Por la ciudad

Diseñar una carretera conlleva tomar muchas decisiones. En un mundo ideal, todas las carreteras tendrían una superficie plana y recta. Lamentablemente, no es así porque las carreteras tienen muchos desvíos, intersecciones, numerosos automóviles transitando y semáforos. Los ingenieros eligen la velocidad máxima de la carretera en función de las características de equilibrio del terreno, el tráfico, los obstáculos existentes y, lo que es más importante, la seguridad.

El objetivo principal de una carretera es asegurarse de que los vehículos puedan maniobrar a una velocidad determinada de forma segura. Por ejemplo, no verá un límite de velocidad de 60 millas por …

Actividad 2: Ruta Óptima, Patrick Young

Tema 2: Por la ciudad

Los sistemas de navegación de los vehículos utilizan información de la ubicación para ayudar a los conductores a decidir qué ruta tomar. Muchos de los sistemas de navegación alertan a los conductores de peligros en la carretera. Los cierres de carreteras, los accidentes, el clima y otros peligros afectan tanto los tiempos de viaje como las rutas elegidas. La colaboración y el intercambio de información entre la autopista o carretera, los servicios públicos y los sistemas de navegación son necesarios para informar a los conductores.

Actividad 3: Curva Pronunciada, Patrick Young

Tema 2: Por la ciudad

La forma de una curva afecta la facilidad con la que un automóvil puede circular con seguridad por ella. Las colisiones son más probables cuando la curva es demasiado cerrada. La curva debe ser suave, la transición entre los tramos rectos y curvos de la carretera también deben ser suaves.

En la imagen anterior, el automóvil experimenta una fuerza (llamada “fuerza centrípeta”) que lo empuja hacia el centro del círculo. Se trata de una fuerza de fricción proporcionada por la carretera que actúa sobre los neumáticos. Cuanto más cerrada es la curva, más fricción se necesita para mantenerse en la …

Activity 1: A Day In The Life, Patrick Young

Theme 5: Why Did the Chicken Cross the Road?

All highways run through animal habitats. Fencing highways can provide drivers some protection from animal-related accidents, but they fragment the habitat, causing problems for wildlife. In this activity, students learn some of the reasons that animals will attempt to cross highways.

Activity 3: Rooting For You, Karen Ye

Theme 4: Please Pass the Salt

Snow and ice removal are needed in winter for safe roads. Salt is very effective along with other chemicals, but these may cause harm to plants, wildlife, and humans. Salt seeps into groundwater and may create problems with water resources. High levels of salt affects the amount of oxygen in water, organism growth, reproduction, and food sources. Whether the chemicals cause harm to an organism depends on the amount of chemicals and how long the organism is exposed to them. Salt can also reduce soil minerals and absorb water that plants need. Other impacts on plants include leaf damage, stunted …

Activity 2: Just Passing Through, Elizabeth Martinez

Theme 5: Why Did the Chicken Cross the Road?

Animal passages for wildlife are becoming more prevalent. Their purpose is to provide a safe path for animals to cross man-made barriers, in this case roadways. Fish ladders, patented in 1837, are an early example of this type of intervention. In addition, passages provide animal access to resources on the other side of the barrier. Crossings help to connect habitats to avoid habitat fragmentation, which can restrict the gene pool resulting in lower and more at-risk populations, as well as potential extinction. Vehicle and wildlife collisions account for many injuries and deaths for humans and other animals, property damage, and …