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by Gerardo Sánchez
GOBIERNO DEL ESTADO DE DURANGO SECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUBSECRETARÍA DE SERVICIOS EDUCATIVOS DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN BÁSICA “A” DEPARTAMENTO DE EDUCACIÓN SECUNDARIA TÉCNICA JEFATURA DE ENSEÑANZA DE EDUCACIÓN TECNOLÓGICA
ESCUELA SECUNDARIA TÈCNICA No. 62 Ponciano Arriaga s/n Col Benito Juárez Durango, Dgo. 8130734
INFORMÁTICA Análisis Sistémico de Objeto Técnico
MONITOR DE COMPUTADORA
ENCUENTRONACIO IONAL DEEVALUACIÓNACADÉMICA, TECNOLÓGICAYCULTURAL, DELSIS ISTEMADEEDUCACIÓN SECUNDARIATÉCNICA
62
Nombre del alumno:___________________________________ Grado, Grupo:_________ Turno:_______________ Asesor: Ing Gerardo Sánchez Nájera Fecha:_____________________ 1
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ÍNDICE
TÍTULO
PÁGINA
ANALISIS SISTEMICO DEL OBJETO TECNICO CONTEXTO HISTÓRICO SOCIAL ORIGEN…………………………………………………………………………………….
3
EVOLUCIÓN................................................................................................................
4
ANTECEDENTES TECNICOS 1. FUNCIONALIDAD FUNCION…………………………………………......................................................
7
USOS Y AMBITOS DE APLICACIÓN……………...................................................
8
VENTAJAS DEL PROYECTO……………………………………………………… PROYECTO………………………………………………………….. …..
8
2. ESTRUCTURA IDENTIFICACIÓN DE LAS PARTES QUE COMPONEN AL OBJETO..................
8
REPRESENTACIÒN GRÀFICA..............................................................................
9
CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES………………….…………………….
9
ORÍGEN DE LOS MATERIALES……………….…………….……………..
9
PROPIEDADES GENERALES……………………………………… GENERALES…………………………………………….. ……..
10
PROCESOS DE FABRICACIÓN………………………………………… FABRICACIÓN………………………………………….. ..
11
PRINCIPALES HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN LA FABRICACIÓN..................
11
5. FUNCIONAMIENTO FUNCIONAMIENTO EXTERNO............................................................................
12
FUERZAS Y TIPOS DE ENERGÍA QUE HACEN FUNCIONAR EL OBJETO..
13
PRIN PRINCI CIPI PIOS OS CIEN CIENTIF TIFIC ICOS OS…… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ………… ……..
13
4. IMPLICACIONES IMPACTO SOCIAL……………………………………………………………… SOCIAL………………………………………………………………………… …………
14
IMPACT IMPACTO O EDUCA EDUCATIVO TIVO……… ……………… ……………… ……………… ……………… ……………… ……………… ……………… …………… ……
14
IMPACT IMPACTO O ECONO ECONOMIC MICO…… O…………… ……………… ……………… ……………… ……………… ……………… ……………… ……………. ……...
14
5. IMPLICACIONES NATURALES IMPACTO IMPACTO NATURAL NATURAL O ECOLOGICO…… ECOLOGICO………………… ………………………… ………………………… …………………… ………
15
6. CONSECUENTES TECNICOS REPERCUCIONES………………………………………………………………………….
15
7. CONTEXTO NATURAL LUGAR Y CONTEXTO CONTEXTO DONDE SE DESARROLLA DESARROLLA…………… ………………………… ……………………… ………….. ..
15
CONTRIBUCION AL AMBIENTE…………………………………………………… AMBIENTE…………………………………………………………… ………
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-EL MONITOR-
Contexto Histórico-Social ORIGEN. Un monitor es básicamente un tubo de rayos catódicos y por esto estudiaremos entonces el origen del tubo de rayos catódicos. El tubo tubo de rayo rayoss cató catódic dicos os,, o CRT, CRT, fue fue desa desarro rrollllad ado o por por Ferd Ferdina inand nd Brau Braun, n, un científico Alemán, en 1897 pero no se utilizó hasta la creación de los primeros televisores a finales de la década de 1940. A pesar de que los CRT que se utilizan en los monitores modernos tuvieron muchas modificaciones que les permitieron mejorar la calidad de la imagen, siguen utilizando los mismos principios básicos. La primera versión del tubo catódico fue un diodo de cátodo frío, frío, en realidad una modificación del tubo de Crookes con una capa de fósforo sobre el frontal. A este tubo se le llama a veces tubo Braun. La primera versión que utilizaba un cátodo caliente fue desarrollada por J. B. Johnson y H. W. Weinhart de la sociedad Western Electric.. Este producto se comercializó en 1922. Electric Los rayos catódicos son corrientes de electrones observados en tubos de vacío, es decir los tubos de cristal que se equipan por lo menos con dos electrodos, un cátodo (electrodo negativo) y un ánodo (electrodo positivo) en una configuración conocida como diodo diodo.. Cuando se calienta el cátodo, emite una cierta radiación que viaja hacia el ánodo. Si las paredes internas de vidrio detrás del ánodo están cubiertas con un material fosforescente, brillan intensamente. Una capa de metal colocada entre los electrodos proyecta una sombra en la capa fosforescente. Esto significa que la causa de la emisión de luz son los rayos emitidos por el cátodo al golpear la capa fosforesce fosforescente. nte. Los rayos viajan hacia el ánodo ánodo en línea recta, recta, y continúan continúan más allá de él durante una cierta distancia. Este fenómeno fue estudiado por los físicos a finales del siglo XIX, XIX, otorgándose un premio Nobel a Philipp von Lenard. Lenard . Los rayos catódicos primeramente fueron producidos por los tubos de Geissler . Los tubos especiales fueron desarrollados para el estudio de estos rayos por William Crookes y se los llamó tubos de Crookes. Crookes . Pronto se vio que los rayos catódicos están formados por los portadores reales de la electricidad que ahora se conocen como electrones electrones.. El hecho de que los rayos son emitidos por el cátodo, es decir el electrodo negativo, demostró que los electrones tienen carga negativa.
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Los rayos catódicos se propagan en línea recta en ausencia de influencias externas, pero pero son son desv desvia iado doss por por los los campo camposs eléct eléctricos ricos o magnéticos (que (que pueden pueden ser producidos colocando los electrodos de alto voltaje o imanes fuera del tubo de vacío - esto explica el efecto de los imanes en una pantalla de TV). El refinamiento de esta idea es el tubo de rayos catódicos (CRT), también conocido como tubo de Braun (porque fue inventado el 1897 por Ferdinand Braun). Braun ). El CRT es la clave en los sistemas de televisión, televisión, en los osciloscopios osciloscopios,, y en las cámaras de televisión vidicon vidicon..
EVOLUCION En la siguiente imagen se muestra la evolucion del monitor de la compañia Apple:
En la actualidad el tubo de rayos catódicos ya casi no es utilizado en los monitores, ha evolucionado a nuevas tecnologías mucho más desarrolladas; como la pantalla de plasma, LCD o DLP. La pantalla de plasma fue inventada en 1964 en la Universidad de Illinois por Donald L. Bitzer, H. Gene Slottow y el estudiante Robert Willson para el PLATO Computer System. 4
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Las pantallas originales eran monocromas (naranja, verde, amarillo) y fueron muy populares al comienzo de los 70 por su dureza y por que no necesitaban ni memoria ni circuitos para actualizar la imagen. A finales de los 70 tuvo lugar un largo periodo de caída en las ventas debido a que las memorias de semiconductores hicieron a las pantallas CRT más baratas que las pantallas de plasma. No obstante, su tamaño de pantalla relativamente grande y la poca profundidad de su cuerpo las hicieron aptas para su colocación en vestíbulos y bolsas de valores.
LCD •
1888: Friedrich Reinitzer (1858-1927) descubre el cristalino líquido natural del colesterol extraido de zanahorias (es decir, descubre la existencia de dos puntos de fusión y la generación de colores), y publicó sus conclusiones en una reunión de la Sociedad Química de Viena sobre el 3 de mayo de 1888 (F . Reinitzer: zur Kenntniss de Cholesterins, Monatshefte für Chemie (Wien) 9, 421-441 (1888)).
•
1904: Otto Lehmann publica su obra "Cristales " Cristales líquidos".
•
1911 1911:: Char Charles les Maug Maugui uin n desc descri ribe be la estr estruc uctu tura ra y las las prop propied iedad ades es de los los cristales líquidos.
•
1936: La compañía Marconi Wireless Telegraph patenta la primera aplicación práctica de la tecnología, "The Liquid Crystal Light Valve".
•
1962 1962:: La prime primera ra gran gran publ public icac ació ión n en inglé ingléss sobr sobre e el tema tema "Est "Estru ruct ctur ura a Molecular y Propiedades de los Cristales líquidos", por el Doctor George W. Gray.
•
1962: Richard Williams de RCA encontró que había algunos cristales líquidos con interesantes características electro-ópticas y se dió cuenta del efecto electro-optico mediante la generación de patrones de bandas en una fina capa de material de cristal líquido por la aplicación de un voltaje. Este efecto se basa basa en una una ines inesta tabi bililida dad d hidr hidrod odin inám ámic ica a form formad ada, a, lo que que ahor ahora a se denomina "domimnios Williams" en el interior del cristal líquido.
•
1964: En el otoño de 1964 George H. Heilmeier, cuando trabajaba en los laboratorios de la RCA en el efecto descubierto por Williams se dio cuenta de 5
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la conmutación de colores inducida por el reajuste de los tintes de dicroico en un homeotropically orientado al cristal líquido. Los problemas prácticos con este nuevo efecto electro-óptico hicieron que Heilmeier siguiera trabajando en los los efec efecto toss de la disp disper ersi sión ón en los los cris crista tale less líqu líquid idos os y, por por últi último mo,, la realización de la primera pantalla de cristal líquido de funcionamiento sobre la base de lo que él llamó la dispersión modo dinámico (DSM). La aplicación de un voltaje a un dispositivo DSM cambia inicialmente el cristal líquido transparente en una capa lechosa, turbia y estatal. Los dispositivos DSM podrían operar en modo transmisión y reflexión, pero requieren un considerable flujo de corriente para su funcionamiento. El trabajo pionero en cristales líquidos se realizó en la década de 1960 por el Royal Radar Establishment de Reino Unido en Malvern. El equipo de RRE apoyó la labor en curso por George Gray y su equipo de la Universidad de Hull, quien finalmente descubrió la cyanobiphenyl de los cristales líquidos (que tenía unas propiedades correctas de estabilidad y temperatura para su aplicación en los LCDs). •
1970: El 4 de diciembre de 1970, la patente del efecto del campo twisted nematic en cristales líquidos fue presentada por Hoffmann-LaRoche en Suiza (Swiss patente N º 532.261), con Wolfgang Helfrich y Martin Schadt (que trabajaba para el Central Research Laboratories) donde figuran como inventores. Hoffmann-La Roche, entonces con licencia de la invención se la dió a la fabrica suiza Brown, Boveri & Cie, quien producia dispositivos para relojes durante los 1970's y también a la industria electrónica japonesa que pronto produjo el primer reloj de pulsera digital de cuarzo con TN, pantallas LCD y muchos otros productos. James Fergason en Kent State University presentó una patente idéntica en los EE.UU. del 22 de abril de 1971. En 1971 la compañía de Fergason ILIXCO (actualmente LXD Incorporated) produjo los primeros LCDs basados en el efecto TN , que pronto sustituyó a la mala calidad de los tipos DSM debido a las mejoras en los voltajes de operación más bajos y un menor consumo de energía.
•
1972: La primera pantalla de matriz activa de cristal líquido se produjo en los Estados Unidos por Peter T. Brody.
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Una descripción detallada de los orígenes y de la compleja historia de las pantallas de cristal líquido desde la perspectiva de una persona interna desde los primeros días ha sido publicado por Joseph A. Castellano en "Liquid Gold, The Story of Liquid Crystal Displays and the Creation of an Industry" La misma historia vista desde una perspectiva diferente se ha descrito y publicado por Hiroshi Kawamoto (The History of Liqu Liquid id-C -Cry ryst stal al Disp Displa lays ys , Proc Proc.. IEEE IEEE,, Vol. Vol. 90, 90, N º 4, Abri Abrill de 2002 2002 ),es ),este te documento está disponible al público en el IEEE History Center.
DLP Digita Digitall Lig Light ht Proces Processin sing g (en (en espa españo ñoll "Proc "Proces esad ado o digi digita tall de la luz" luz")) es una una tecnología usada en proyectores y televisores de proyección. El DLP fue desarrollado originalmente por Texas por Texas Instruments, Instruments, y sigue siendo el único fabricante de esta esta tecnol tecnologí ogía, a, aunqu aunque e muchos muchos produc productos tos de mercad mercado o autoriz autorizado adoss están están basados en sus circuitos integrados auxiliares. auxiliares . En los proyectores DLP, la imagen es creada por espejos microscópicos dispuestos en una matriz sobre un chip semiconductor, conocido como Digital Micromirror Micromirror Device (DMD). Cada espejo representa un píxel en la imagen proyectada. El número
de espejos se corresponde con la resolución de la imagen proyectada: las matrices de 800×600, 1024×768, y 1280×720 son algunos de los tamaños comunes de DMD. Estos espejos pueden ser recolocados rápidamente para reflejar la luz a través de la lente o sobre un disipador de calor (denominado descarga ligera en la terminología de Barco).
ANTECEDENTES TECNICOS FUNCIÓN. La función principal de un monitor es permitirnos manejar de una manera mucho mas sencilla la computadora, permitiéndonos visualizar de forma mas clara lo que queremos hacer o las herramientas que queremos utilizar.
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Posibles Usos y Ámbitos de Aplicación. Aplicación Escuelas Hogares Oficinas Negocios
Ejemplo En todos estos ámbitos el monitor es utilizado junto con la computadora para poder tener un manejo adecuado, práctico y sencillo de la misma.
Ventajas del proyecto. Las ventajas que tiene el uso de este tipo de herramientas es que facilitan un trabajo relativamente difícil como lo es el procesamiento rafico de datos, haciéndolo mas sencillo, rápido y limpio, ya que en tiempo pasado el hacer este tipo de tareas era de esperar muy largo tiempo para ver resultados o se tenia que hacer manualmente.
ESTRUCTURA. IDENTIFICACIÓN DE LAS PARTES QUE COMPONEN EL OBJETO. Como se dijo anteriormente el monitor es básicamente un tubo de rayos catodicos y a continuación se muestra la estructura de este.
N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
PARTE Cátodo. Fila Filame ment nto o cale calent ntad ador or.. Cañó Cañón n de elec electr tron ones es.. Plac Placas as de desv desvia iaci ción ón.. Pant Pantal alla la fluo fluore resc scen ente te.. Punto luminoso. Ánodos. Wehnelt. Pant Pantal alla la de cris crista tal.l. Base Cubi Cubier erta ta plás plástic tica a Perfor Perforado ado disipa disipado dorr de calor. calor. Boto Boton n de ence encend ndid ido. o.
REPRESENTACION GRAFICA.
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CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES. Origen de los Materiales. Materi Mate rial ales es Inor Inorg. g. Plástico x Aluminio x Cobre x Vidrio x
Org. Or g. Re Reno nov. v. No re reno nov. v. Mine Minera rall Ve Vege geta tall An Anim imal al x x x x x x x x
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES EMPLEADOS.
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Propiedades Generales Las propiedades que dependen de la cantidad total de materia del cuerpo se llaman propiedades
generales; entre ellas están la forma, tamaño, peso, temperatura.
Propiedad Gral Masa
Definición
Donde se manifiesta Cantidad de materia contenida en un Al pesar pesar el monito monitorr compa compacto cto en
Volumen
cuerpo. Se mide en (Kg) una báscula. Lugar o extensión que ocupa un Es el lugar que ocupa el monitor en cuerpo en el espacio. Se mide en (m3). un espacio. El volumen no sólo depende de la cantidad de materia, sino también de
Peso
Inercia
la temperatura Fuerza de atracción gravitacional que Es la fuer fuerza za de atra atracc cció ión n la Tierra ejerce sobre todos los gravitacional que ejerce la tierra cuerpos. Es proporcional a la masa sobre el monitor. Cualidad que tienen los cuerpos de Se manifiesta al moverse o cuando preservar el estado, de reposo o esta en reposo. movimiento en línea recta en que se encuentran hasta que una fuerza
Divisibilidad
Porosidad
externa actúe sobre ellos Propiedad que tienen los cuerpos para
Muy poco probable que se pudieran
fraccionarse en pedazos cada vez
dañar o quebrarse alguna parte con
más pequeños el trato normal característica de la materia que No hay porosidad consiste
en
presentar
espacios vacíos
poros
porque
el
o plástico, aluminio, cobre y vidrio su
estructura atómica es muy densa
PROCESO DE FABRICACION. Sistemas y Técnicas de Fabricación.
Sistema Unión
Técnica Ensamblado
Donde se manifiesta Ensamblar las distin tintas tas partes tes del monitor exter ternas 10
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como internas (cubierta, base, tablillas
Confo nforma rmació ción Recubr cubriimien iento Conformación
Soldado Atorn torniilla llado Doblado ado Pinta ntado
electrónicas, pantalla). Tablillas de circuiter tería electrónica. Fij Fijació ación n de parte artess ensam nsambl bla adas. as. Disti stintos tos sopo oporte rtes de los comp compo onen nentes tes lamin amina ados. os. Se pin pintan tan cubie bierta rtas asi como como cone onector ctore es para ara una una
Doblado
mejor identificación y presentación del monitor. Se dobla para dar forma al plástico.
Herramientas utilizadas en la fabricación del objeto.
No Descripción Rep. grafica 1
Función
Aplicacion
Herramientas
Forjar o moldear las Cubiertas
metalúrgicas
partes
plástic ticas
o
lamin laminad adas as protegen protegen 1
partes partes
del monitor. Cortar aluminio y plástico Partes del monitor
Herramientas elec electr tric icas as
que
de
corte.
y tablillas fenolicas para que que se requi requiere eren n circuitería.
cortar
para
su
buen manejo y 1
Compre mpreso sore ress para para
Pinta ntar
pintura
terminado
el
ensamblado. objeto eto En todo el objeto técnico terminado en este caso el monitor.
FUNCIONAMIENTO 1. Funcionamiento externo:
FUNCIONAMIENTO
Conectar el cable serial del monitor a
Conectar el cable de alimentación a un tomacorriente. 11
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Encender el monitor, presionando y soltando el botón de
Encenderá la pantalla y el CPU comenzara a car gar lo necesario para comenzar el uso de la computadora.
FUNCIONAMIENTO INTERNO. El monitor es el encargado de traducir a imágenes las señales que provienen de la tarjeta gráfica. Su interior es similar al de un televisor convencional. La mayoría del espacio está ocupado por un tubo de rayos catódicos en el que se sitúa un cañón de electrones. Este cañón dispara constantemente un haz de electrones contra la pantalla, que está recubierta de fósforo (material que se ilumina al entrar en contacto con los electrones). En los monitores a color, cada punto o píxel de la pantalla está compuesto por tres pequeños puntos de fósforo: rojo, azul y verde. Iluminando estos puntos con diferentes intensidades, puede obtenerse cualquier color. Ésta es la forma de mostrar un punto en la pantalla, pero ¿cómo se consigue rellenar toda la pantalla de puntos? La respuesta es fácil: el cañón de electrones activa el primer punto de la esquina superior izquierda y, rápidamente, activa los siguientes puntos de la primera línea horizontal. Después sigue pintando y rellenando las demás líneas de la pantalla hasta llegar a la última y vuelve a comenzar el proceso. Esta acción es tan rápida que el ojo humano no es capaz de distinguir cómo se activan los puntos por separado, percibiendo la ilusión de que todos los píxels se activan al mismo tiempo.
Fuerzas y Tipos de Energía que Causan que el Objeto Funcione.
ENERGÍA
DEFINICIÓN Cuand Cuando o
un
Donde se manifiesta
siste sistema ma Alunos componentes internos del monitor
trabaja la energía se desprenden calor. CALORÍFICA
divide en dos. La energía útil y la que se pierde en
ELEC ELECTR TRIC ICA A
forma de calor Se deno denomi mina na
ener energí gía a Principa Principall energía energía para la alimenta alimentación ción del
eléc eléctri trica ca a la form forma a de monitor. 12
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energía que resulta de la exis existe tenc ncia ia
de
una una
diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos cuando se los pone en contacto por medi medio o de un conductor eléctrico eléctrico
y
obtener
trabajo. trabajo.
Principios de la Ciencia Toda máquina compuesta esta construida por máquinas simples, en este caso son las siguientes:
Principio Ley de Ohm Muelle Tornillo Plano Inc Inclinado
Donde se manifiesta Circuitería eléctrica del monitor. Botones del monitor. Partes tes que se tuv tuvieron que fijar mediante el uso de tor tornillos. En todos los tornillos.
IMPLICACIONES IMPACTO SOCIAL. El impacto social que ha causado a sido sorprendente porque ahora nos permite procesar datos que en otros tiempo nos tomaría años en realizar, en estos últimos 20 años junto con el desarrollo desarrollo de Los microprocesa microprocesadores dores de última generación generación se han dado los pasos más trascendentes en la tecnología que en toda la historia, ha abierto canales de comunicación en internet con todo el mundo, controlar cosas a distancia, teleconferencias, defensa, investigación, etc. El surgimiento del monitor ha sido muy importante desde su invención pues sin este, el uso de una computad computadora ora seria casi casi imposible imposible o muy dificil pues pues no se tendría contacto visual con la misma. Las aplicaciones del monitor han tenido un gran 13
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impacto en gran variedad de ámbitos, como la comunicación pues la televisión es un medio de comunicación enorme e importante.
IMPACTO EDUCATIVO El impacto que tuvo en la educación la invención de esta herramienta fue realmente muy significativa, su practicidad y uso en los ámbitos educativos es muy variado y muy practico, ya que en todo el mundo; en la educación, el uso de la computadora es indispensable para elaboras distinto tipo de tareas por lo cual el monitor tambien es muy utilizado.
IMPACTO ECONÓMICO El impacto económico que tuvo el surgimiento del monitor como herramienta para el trabajo y estudio por el desempeño que este tiene en algunos ámbitos, es de gran “importancia” dentro de la sociedad que hace uso de este ya que los costos de venta y elaboración son un poco altos como para que tenga una repercusión económicamente alta dentro de las familias o empresas que hacen uso de este equipo.
IMPLICACIONES NATURALES IMPACTO NATURAL O ECOLÓGICO El impacto ecológico que provoca la elaboración y uso de este objeto técnico impacta de forma significativa a nuestro medio ambiente ya que es elaborado con materiales provenientes de este como el plastico(mayor importancia) o el vidrio, lo cual afecta enormemente a la ecología y el ambiente tanto en la elaboración como al desechar este objeto.
CONSECUENTES TÉCNICOS REPERCUSIONES
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Gracias al avance rápido de la tecnología y avances científicos en estos últimos años ha influido en mejorar nuestra calidad de vida, satisfaciendo la mayoría de nuestras necesidades domésticas, también en el campo de la medicina ha hecho grandes avances que permiten diagnosticar y predecir cada vez más oportunamente fenómenos de estudio, comportamiento y funcionamiento de enfermedades, simulación de patrones genéticos. En el futuro es posible que en los monitores surjan muchos cambios con el paso del tiempo tiempo,, actual actualmen mente te estos estos cambio cambioss se puede pueden n observ observar ar pues pues están están surgi surgiend endo o pant pantal allas las de plas plasma ma y LCD; LCD; posi posible bleme ment nte e exis exista ta la posi posibi bilid lidad ad de que que surj surjan an monitores inalámbricos. La automatización cibernética está avanzando tanto que tal vez se requiera de la intervención humana en una mínima parte para concretar un trabajo. Siguen y serán siendo un eslabón importante en la educación y en el trabajo.
CONTEXTO NATURAL LUGAR Y CONTEXTO DONDE SE DESARROLLA Como se ha ido mencionando en el análisis de este objeto técnico existen varios ámbitos de la industria y trabajos que lo utilizan por su gran desempeño y practicidad lo que hace que esta herramienta sea indispensable para ejercer ciertas actividades.
CONTRIBUCIÓN AL AMBIENTE El objeto técnico analizado anteriormente no contribuye de ninguna manera con la preservación o mantenimiento del medio ambiente al contrario lo afecta de forma significativa por los materiales con los que este se fabrica.
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