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Hacia dónde vamos y diseño de la indagación: geometría en estructuras

📄 ejercicios matematica 🎓 bachillerato · 3° Secundaria México 🇲🇽 MX 🗣 Español
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Página 134 de Colección Nanahuatzin. Nuestro libro de proyectos.   Libro de Educación Secundaria Grado 3°  Ciclo Escolar 2025 - 2026
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Respuesta rápida

1.a: prismas, cilindros, conos, pirámides, triángulos, rectángulos, círculos. 1.b: rectángulos, triángulos, círculos. 1.c: el rectángulo. 1.d: mayoritariamente irregulares/simétricas. 2: por función, estructura y economía; optimizar con materiales locales y reciclados. 3: la geometría y la simetría buscan estabilidad, seguridad y eficiencia. 4: aceptar o rechazar según pruebas con la estructura elegida.

📚 exercise matematica ⭐⭐ Dificultad 2/5 ⏱ 6 min lectura

Solución — Página 134

Colección Nanahuatzin. Nuestro libro de proyectos. Libro de Educación Secundaria Grado 3° Ciclo Escolar 2025 - 2026

1
Ejercicio 1

En asamblea, dialoguen acerca de los cuerpos geométricos identificados en las estructuras o construcciones, respondiendo las preguntas a) a d).

a
Parte 1.a

¿Qué formas geométricas observaron?

  1. Al observar edificios, puentes y casas se identifican cuerpos como el prisma rectangular (en las paredes y losa), el cilindro (columnas, tanques), el cono (techos) y la pirámide (cúpulas).
  2. También aparecen figuras planas en planta y fachada: rectángulos, triángulos y círculos.
Respuesta

Se observaron principalmente prismas rectangulares, cilindros, conos, pirámides, triángulos, rectángulos y círculos.

b
Parte 1.b

¿Qué formas observan en sus casas?

  1. Las paredes y puertas tienen forma de rectángulo.
  2. Los techos pueden ser rectangulares (a dos aguas, con frontones triangulares) o circulares (en tanques o cilindros).
  3. Los pisos suelen ser cuadrados o rectangulares en su teselado.
Respuesta

En las casas se observan rectángulos (paredes, puertas, ventanas), triángulos (frontones del techo) y círculos o cilindros (pilares, tanques).

c
Parte 1.c

¿Qué figura geométrica está presente de manera más recurrente?

  1. Se comparan frecuencias: muros, vanos, losas y módulos de construcción se repiten como rectángulos.
  2. El rectángulo domina por su facilidad de construcción, apilamiento y uso del material.
Respuesta

El rectángulo (y sus sólidos asociados, el prisma rectangular o cuboide) es la figura más recurrente.

d
Parte 1.d

¿Las formas son regulares o irregulares?

  1. Se define figura regular: lados iguales y ángulos iguales (cuadrado, triángulo equilátero, círculo).
  2. En construcciones predominan rectángulos (no regulares en sentido estricto) y formas simples, aunque muchas son simétricas.
Respuesta

Predominan formas irregulares o semi-regulares (como el rectángulo), aunque varias son simétricas; solo algunas como el cuadrado o el círculo son estrictamente regulares.

2
Ejercicio 2

Realizando el análisis, consideren responder lo siguiente (literales a a e).

a
Parte 2.a

¿Por qué creen que se diseñaron de esa manera?

  1. El diseño responde a la función (habitar, proteger, circular).
  2. Las formas simples facilitan el cálculo estructural, reducen desperdicio y permiten ensamble.
  3. La simetría reparte las cargas de forma equilibrada.
Respuesta

Se diseñaron así por razones funcionales, estructurales y económicas: las formas simples y simétricas distribuyen mejor las cargas, son fáciles de construir y aprovechan el material.

b
Parte 2.b

¿Qué uso tienen en el lugar donde se construyeron?

  1. Se identifica el uso según la estructura: vivienda, escuela, puente, mercado.
  2. Cada uso exige vanos, alturas y luces diferentes.
Respuesta

El uso depende de la función: habitation (vivienda), tránsito (puentes), comercio (mercados) o educación (escuelas); la forma responde a esa necesidad.

c
Parte 2.c

¿Con qué materiales están hechas?

  1. Se enumeran materiales comunes: block, concreto, acero, madera, ladrillo, vidrio.
  2. Cada material permite distintas formas y luces.
Respuesta

Están hechas con materiales como concreto, block, ladrillo, acero, madera y vidrio, según la región y la función.

d
Parte 2.d

¿Qué recursos naturales se necesitaron para hacerlas?

  1. Se rastrea el origen del material: arena y piedra (concreto), arcilla (ladrillo), árboles (madera), mineral de hierro (acero), sílice (vidrio).
  2. Se suma el agua y la energía empleada en la obra.
Respuesta

Se requirieron recursos naturales como arena, piedra, arcilla, madera, mineral de hierro, sílice, agua y energía.

e
Parte 2.e

¿Cómo harían para optimizar el uso de los recursos naturales?

  1. Reducir desperdicio con módulos estándar y diseño eficiente.
  2. Reutilizar materiales reciclados y locales (menor transporte).
  3. Emprar sistemas que ahorren agua y energía (iluminación natural, ventilación cruzada).
Respuesta

Optimizarían los recursos usando materiales locales y reciclados, módulos estandarizados que minimicen el desperdicio, y diseños con iluminación y ventilación naturales que ahorren energía y agua.

3
Ejercicio 3

Dialoguen y lleguen a una conclusión.

  1. Se integran las respuestas de 1 y 2 en una idea común.
  2. Se contrasta la función, el material y la forma.
Respuesta

Conclusión orientativa: las formas geométricas en las construcciones no son arbitrarias; responden a la función, a la disponibilidad de materiales y a la búsqueda de estabilidad y eficiencia, apoyándose frecuentemente en la simetría.

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4
Ejercicio 4

(Diseño y desarrollo de la indagación: ¡Aquí está el problema!)

a
Parte 4.a

En comunidades, identifiquen una problemática en su localidad que requiera ser atendida mediante la construcción de alguna estructura.

  1. Se recorren los alrededores de la escuela y la comunidad.
  2. Se detectan necesidades: falta de puente sobre un arroyo, techado de cancha, mercado abierto, viviendas sin adecuación.
  3. Se elige una que pueda resolverse con una estructura.
Respuesta

Ejemplo: en la comunidad existe un arroyo que se vuelve infranqueable en lluvias y no hay puente peatonal; se requiere construir una estructura que permita el cruce seguro.

b
Parte 4.b

Comenten la hipótesis: "El ser humano ha usado la geometría para construir estructuras estables, seguras, eficientes y estéticas; para esto se apoya de la simetría."

  1. Se descompone la hipótesis: uso de geometría + estabilidad + seguridad + eficiencia + estética + simetría.
  2. Se buscan casos: el triángulo es la figura más rígida (cerchas, puentes); la simetría bilateral reparte cargas uniformemente.
  3. Ejemplo numérico de estabilidad con triángulo: un puente en celosía con dos cerchas triangulares distribuye la carga P en n nudos; en una cercha isósceles de vano L y altura h, la fuerza en el diagonal es F_{d} = \frac{P}{2\sin\theta}, con \theta = \arctan\!\left(\frac{2h}{L}\right); a mayor h, menor F_d y menor material.

Respuesta orientativa: La hipótesis es plausible: la geometría (triángulos, arcos, simetría) permite lograr estabilidad con el menor uso de material, lo que confiere seguridad y eficiencia, y la simetría aporta equilibrio de cargas y armonía estética.

c
Parte 4.c

Elijan uno de los siguientes proyectos y utilícenlo para aceptar o rechazar la hipótesis.

  1. Se elige el proyecto (ej. construir un puente o una celosía con palillos/cartón).
  2. Se mide el vano L, se diseña con simetría respecto de un eje vertical.
  3. Se carga con pesos y se observa: la versión simétrica y triangulada soporta mayor carga P_{max} que la asimétrica o sin triangulación.
  4. Se compara la masa de material m por carga soportada: eficiencia E = \frac{P_{max}}{m}.
  5. Si la versión geométrica/simétrica obtiene mayor E, se acepta la hipótesis.

Respuesta orientativa: Si al probar la estructura elegida se confirma que la disposición geométrica simétrica soporta mayor carga con menos material y conserva su forma (estable, segura, eficiente), entonces se acepta la hipótesis; si el resultado no mejora frente a una versión no simétrica, se rechaza.

Contenido de la página

Hacia dónde vamos

  1. En asamblea, dialoguen acerca de los cuerpos geométricos que identificaron en las estructuras o construcciones. Tomen en cuenta las siguientes preguntas: a) ¿Qué formas geométricas observaron? b) ¿Qué formas observan en sus casas? c) ¿Qué figura geométrica está presente de manera más recurrente? d) ¿Las formas son regulares o irregulares?

  2. Al realizar este análisis consideren responder lo siguiente: a) ¿Por qué creen que se diseñaron de esa manera? b) ¿Qué uso tienen en el lugar donde se construyeron? c) ¿Con qué materiales están hechas? d) ¿Qué recursos naturales se necesitaron para hacerlas? e) ¿Cómo harían para optimizar el uso de los recursos naturales?

  3. Dialoguen y lleguen a una conclusión.


DISEÑO Y DESARROLLO DE LA INDAGACIÓN

¡Aquí está el problema!

  1. En comunidades, identifiquen una problemática en su localidad que requiera ser atendida mediante la construcción de alguna estructura.

  2. Luego, comenten la siguiente hipótesis:

    El ser humano ha usado la geometría para construir estructuras estables, seguras, eficientes y estéticas; para esto se apoya de la simetría.

  3. Finalmente, elijan uno de los siguientes proyectos y utilícenlo para aceptar o rechazar la hipótesis.

Ejemplos resueltos

Identificar formas geométricas en una fachada de casa.

La fachada es un rectángulo; el frontón del techo es un triángulo; las ventanas son rectángulos y una posible ventana redonda es un círculo. Predomina el rectángulo por su facilidad de construcción.

Tabla

Figura Ejemplo en construcción
Rectángulo / prisma rectangular Paredes, muros, losas
Triángulo / pirámide Frontones, cerchas, cúpulas
Círculo / cilindro Columnas, tanques, arcos
Cono Techos cónicos, cubiertas

Fórmulas y ecuaciones

Eficiencia estructural: E = \frac{P_{max}}{m} (carga máxima soportada entre masa de material)

Fuerza en diagonal de cercha: F_{d} = \frac{P}{2\sin\theta}

F_{d} = \frac{P}{2\sin\theta}

\theta = \arctan\!\left(@@MATH_0@@\right)

E = \frac{P_{max}}{m}

Glosario (5)

Cuerpo geométrico
Figura regular
Simetría
Hipótesis
Estructura

Preguntas para practicar

¿Qué formas geométricas observaron en las estructuras de su comunidad?

Prismas rectangulares, cilindros, conos, pirámides, así como rectángulos, triángulos y círculos en fachadas y vanos.

¿Cómo harían para optimizar el uso de los recursos naturales en la construcción?

Usando materiales locales y reciclados, estandarizando módulos para reducir desperdicios y diseñando con iluminación y ventilación naturales que ahorren energía y agua.

¿Por qué creen que se diseñaron de esa manera las estructuras observadas?

Porque las formas simples y simétricas facilitan el cálculo estructural, distribuyen mejor las cargas, reducen el desperdicio de material y responden a la función del espacio.

Temas y conceptos clave

Geometría en construccionesSimetría y estabilidadIndagación matemáticaOptimización de recursoscuerpos geométricosfiguras regulares e irregularessimetríahipótesisestructura establerecursos naturales
¿Te fue útil esta página?

Figuras de la página (2)

Dos estudiantes de secundaria en uniforme azul trabajando con materiales y libros sobre su escritorio.
Figura 1 image
Dos estudiantes sentadas en el piso escribiendo en sus cuadernos, colaborando en una actividad de proyecto.
Figura 2 image

Preguntas que la gente también hace

¿Por qué se usa la simetría en el diseño de estructuras?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Qué figuras geométricas son más comunes en las casas?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
¿Cómo se acepta o rechaza una hipótesis en un proyecto de matemáticas?
Consulta la solución completa arriba o explora el libro entero para temas relacionados.
📌 Antes de leer esto
  • • Identificación de figuras planas y sólidos geométricos
  • • Noción de simetría axial
  • • Conceptos básicos de estabilidad y fuerzas
Siguiente tema sugerido
Desarrollo de los proyectos elegidos: construcción de maquetas o celosías para poner a prueba la hipótesis sobre geometría y simetría.
📝 Transcripción de la página (texto seleccionable) 1320 caracteres

Hacia dónde vamos

  1. En asamblea, dialoguen acerca de los cuerpos geométricos que iden tificaron en las estructuras o construcciones. Tomen en cuenta las siguientes preguntas: a)Qué formas geométricas observaron?

b)Qué formas observan en sus casas?

c) :Qué figura geométrica está presente de manera más recurrente? d):Las formas son regulares o irregulares?

  1. Al realizar este análisis consideren responder lo siguiente: a) Por qué creen que se diseńaron de esa manera? b) Qué uso tienen en el lugar donde se construyeron? c) :Con qué materiales están hechas?

d) :Qué recursos naturales se necesitaron para hacerlas? e) Cómo harian para optimizar el uso de los recursos naturales?

3. Dialoguen y lleguen a una conclusión.

DISENO Y DESARROLLO DE LA INDAGACIóN jAquí está el problema!

  1. En comunidades, identifiquen una problemática en su localidad que requiera ser atendida mediante la construcción de alguna estructura.

  2. Luego, comenten la siguiente hipótesis:

El ser humano ha usado la geometría para construir estructuras estables, seguras, eficientes y estéticas; para esto se apoya de la simetría.

  1. Finalmente, elijan uno de los siguientes proyectos y utilicenlo para aceptar o rechazar la hipótesis.

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