Clipper výtvory

Stavební materiály

Požadované materiály

• Pěnové desky
• lepicí páska
• Lepidlo
• Párátka
• Řezačka krabic

Součásti modelu

• Spodní zastřihovač
• Horní zastřihovač
• Ruční páka pro ovládání nůžek
• Část tužky, která slouží jako hřídel
• Klín z pěnové desky na konci, kde se spojují ořezávací desky (předem nařezané učitelem)
• Dvojitě tlustý opěrný bod pro ruční páku
• 8 okrajů zastřihovače (představují řezné hrany skutečných nůžek)
• 10 párátků pro vytvoření konců tužky

Učitel by měl předem vystřihnout molitanovou desku podle níže uvedeného diagramu a poskytnout studentům předem vyřezané tvary. Poté studenti sestaví malé části na velké části opatřené lepidlem. Nechte lepidlo zaschnout. Následující den nebo ve třídě by studenti měli sestavit model zastřihovače s páskou na okraji na spodní i horní desce zastřihovače. Protáhněte párátka otvory v tužce nebo je přilepte na tužku.

Materiály

• Modely nůžek na nehty

Proces

• Studenti si vyzkoušejí své modely zastřihovačů nehtů pomocí simulace stříhání nehtů

Design Challenge

Jste týmem inženýrů, kteří mají za úkol postavit fungující model sady nůžek na nehty pomocí dodaných materiálů. Jakmile dokončíte svůj model, vyzkoušejte svůj design a simulujte stříhání nehtů.

Dále vás čeká výzva sestavit plán pomocí jednoduchých strojů k přesunu telefonního seznamu z jedné strany třídy na druhou, aniž byste se knihy dotkli. Ve svém řešení musíte použít alespoň jeden jednoduchý stroj ... ale můžete jich použít tolik, kolik chcete.

Kritéria

• Při sestavování modelu postupujte podle pokynů uvedených na listu pro studenty

Omezení

• Používejte pouze dodané materiály

1. Rozdělte třídu na týmy po 2.
2. Rozdejte list Clipper Creations.
3. Diskutujte o tématech v části Koncepty pozadí. Zvýrazněte typy jednoduchých strojů a věnujte velkou pozornost „páce“. Požádejte studenty, aby používali studentský list jako průvodce sestavováním modelů zastřihovačů nehtů.
4. Prohlédněte si Engineering Engineering Process, Design Challenge, Criteria, Constraints and Materials.
5. Poskytněte každému týmu své materiály.
6. Vysvětlete, že studenti musí sestavit funkční model sady nůžek na nehty.
7. Oznamte dobu, kterou musí stavět (doporučeno 1 hodinu).
8. Použijte časovač nebo online stopky (funkce odpočítávání), abyste si udrželi čas. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Poskytněte studentům pravidelné „časové kontroly“, aby zůstali na úkolu. Pokud se potýkají, zeptejte se na otázky, které je dovedou rychleji k řešení.
9. Studenti se setkávají a staví své modely podle pokynů a schémat uvedených v pracovním listu studentů
10. Týmy vytvářejí své návrhy.
11. Týmy testují své návrhy tím, že simulují, jak jim řezačka nehtů odstřihne nehty.
12. Po dokončení sestavení modelu dejte studentským týmům pokyn, aby pomocí jednoduchých strojů vytvořily plán pro přesun telefonního seznamu z jedné strany třídy na druhou, aniž by se knihy dotkly. Ve svém řešení musí použít alespoň jeden jednoduchý stroj ... ale může jich použít mnoho, jak se jim líbí. Měli by načrtnout svůj plán.
13. Jako třída diskutujte o studentových reflexních otázkách.
14. Další obsah k tomuto tématu naleznete v části „Kopání hlouběji“.

Studentská reflexe (technický notebook)

1. Jaká byla nejúčinnější část vašeho návrhu - ta část, která fungovala podle plánu?
2. Jaká byla nejméně účinná část vašeho návrhu - část, která způsobovala největší potíže nebo nefungovala tak, jak jste plánovali?
3. Pokud byste mohli přepracovat svůj původní plán, co byste změnili?
4. Myslíte si, že inženýři musí navrhovat a přepracovávat a přepracovávat, aby přišli s nejlepším produktem nebo postupem? Uveďte příklad produktu nebo postupu, který se v průběhu času měnil (například telefony nebo letadla).

Lekci lze u starších studentů absolvovat za pouhou 1 hodinu. Aby však studentům pomohl cítit spěch a zajistil studentský úspěch (zejména u mladších studentů), rozdělte lekci na dvě období a dejte studentům více času na brainstorming, testování nápadů a dokončení jejich designu. Proveďte testování a vysvětlení v příštím semestru.

Učitelský zdroj

Stroje jsou obvykle určeny ke snížení množství síly potřebné k pohybu předmětu. V tomto procesu se však vzdálenost zvětšuje. Rampa pro invalidní vozík je snadno vizualizovatelným příkladem tohoto vztahu. Zatímco množství úsilí a síly se snižuje (síla), skutečná vzdálenost se výrazně zvyšuje. Množství skutečné práce je tedy stejné. Zatímco typickou aplikací strojů je snížení úsilí nebo síly, existují důležité aplikace strojů, kde to není výhoda - to znamená, že síla není snížena, nebo ve skutečnosti dochází ke snížení výhody - to znamená, že síla se zvyšuje. Nejlepším příkladem stroje, který neposkytuje žádnou výhodu, je jednoduchá nebo jednoduchá kladka. Jedna kladka mění pouze směr síly úsilí. Příkladem je zatažení opony.

Nůžky na nehty jsou příkladem páček. Síla působící na rukojeť nůžek stlačuje ostří nůžek, takže se čepele dotýkají a stříhají hřebík. V strojku na stříhání nehtů je opěrný bod otočný kloub mezi dvěma částmi zastřihovače.

Úvod do jednoduchých strojů

Jednoduché stroje jsou „jednoduché“, protože většina z nich má pouze jednu pohyblivou část. Když dáte dohromady jednoduché stroje, získáte komplexní stroj, jako je sekačka na trávu, auto, dokonce i elektrický zastřihovač vlasů! Pamatujte, že stroj je jakékoli zařízení, které usnadňuje práci. Ve vědě „práce“ znamená něco pohnout. Je důležité vědět, že když používáte jednoduchý stroj, ve skutečnosti děláte stejné množství práce - zdá se to jednodušší. Jednoduchý stroj snižuje množství úsilí, které je potřeba k přesunu něčeho, ale nakonec jej přesunete na větší vzdálenost, abyste vykonali stejné množství práce. Pamatujte tedy, že při používání jednoduchých strojů dochází k kompromisu s energií.

Stroje jsou obvykle určeny ke snížení množství síly potřebné k pohybu předmětu. V tomto procesu se však vzdálenost zvětšuje. Rampa pro invalidní vozík je snadno vizualizovatelným příkladem tohoto vztahu. Zatímco množství úsilí a síly se snižuje (síla), skutečná vzdálenost se výrazně zvyšuje. Množství skutečné práce je tedy stejné. Zatímco typickou aplikací strojů je snížení úsilí nebo síly, existují důležité aplikace strojů, kde to není výhoda - to znamená, že síla není snížena, nebo ve skutečnosti dochází ke snížení výhody - to znamená, že síla se zvyšuje. Nejlepším příkladem stroje, který neposkytuje žádnou výhodu, je jednoduchá nebo jednoduchá kladka. Jedna kladka mění pouze směr síly úsilí. Příkladem je zatažení opony.

Nůžky na nehty jsou příkladem páček. Síla působící na rukojeť nůžek stlačuje ostří nůžek, takže se čepele dotýkají a stříhají hřebík. V strojku na stříhání nehtů je opěrný bod otočný kloub mezi dvěma částmi zastřihovače.

Druhy jednoduchých strojů

Existují čtyři typy jednoduchých strojů, které tvoří základ pro všechny mechanické stroje:

Páka

Zkuste ze země vytrhnout opravdu tvrdohlavý plevel. Pouhým holýma rukama to může být obtížné nebo dokonce bolestivé. S nástrojem, jako je ruční lopata, byste však měli bitvu vyhrát. Jakýkoli nástroj, který něco uvolňuje, je páka. Páka je rameno, které se „otáčí“ (nebo otáčí) proti „opěrnému bodu“ (nebo bodu). Myslete na drápový konec kladiva, kterým uvolňujete hřebíky. Je to páka. Je to zakřivené rameno, které se opírá o bod na povrchu. Když otáčíte zakřiveným ramenem, uvolní hřebík z povrchu. A to je dřina! Existují tři druhy páček:

• Páka první třídy - Nachází -li se opěrný bod mezi silovým ramenem a ramenem páky, je páka popsána jako páka první třídy. Ve skutečnosti mnoho z nás tento typ páky zná. Je to klasický příklad potulného hráče-nebo nůžky na nehty.
• Páka druhé třídy - V páce druhé třídy leží rameno nákladu mezi opěrným bodem a silovým ramenem. Dobrým příkladem tohoto typu páky je trakař.
• Páka třetí třídy - V této třídě pák leží silové rameno mezi opěrným bodem a zatěžovacím ramenem. Kvůli tomuto uspořádání je k přesunutí břemene zapotřebí relativně velká síla. To je kompenzováno skutečností, že je možné produkovat pohyb nákladu na velkou vzdálenost s relativně malým pohybem silového ramene. Myslete na rybářský prut!

Nakloněná rovina

Letadlo je plochý povrch. Například hladká deska je letadlo. Pokud teď letadlo leží rovně na zemi, pravděpodobně vám to nepomůže při práci. Když je však tato rovina nakloněna nebo nakloněna, může vám to pomoci přesunout objekty na větší vzdálenosti. A to je práce! Běžnou nakloněnou rovinou je rampa. Zvednutí těžkého boxu na nakládací rampu je mnohem snazší, pokud jej vysunete na rampu - jednoduchý stroj.

Klín

• Místo použití hladké strany nakloněné roviny můžete také použít špičaté hrany k provádění jiných druhů práce. Pomocí hrany můžete například věci odstrčit. Potom je nakloněná rovina klín. Takže klín je vlastně druh nakloněné roviny. Axeblade je klín. Myslete na ostří čepele. Je to okraj hladkého šikmého povrchu. To je klín!

Šroub

• Nyní vezměte nakloněnou rovinu a omotejte ji kolem válce. Jeho ostrá hrana se stává dalším jednoduchým nástrojem: šroubem. Umístěte kovový šroub vedle rampy a je trochu těžké vidět podobnosti, ale šroub je ve skutečnosti jen dalším druhem nakloněné roviny. Jak vám šroub pomáhá při práci? Každé otočení kovového šroubu vám pomůže přesunout kus kovu dřevěným prostorem.

Kolo na hřídeli

Kolo je kruhový disk připevněný k centrální tyči, nazývaný náprava. Volant automobilu je kolo a náprava. Úsek, na který položíme ruce a aplikujeme sílu (točivý moment), se nazývá kolo, které otáčí menší nápravou. Šroubovák je dalším příkladem kola a nápravy. Uvolnění těsného šroubu holýma rukama může být nemožné. Tlustá rukojeť je kolo a kovový hřídel je náprava. Čím větší je rukojeť, tím menší síla je potřeba k otočení šroubu.

Kladka

Místo nápravy mohlo kolo také otáčet lano nebo šňůru. Tato variace kola a nápravy je kladka. V kladce se kolem kola ovine šňůra. Při otáčení kola se lanko pohybuje v obou směrech. Nyní připojte háček k šňůře a otáčením kola můžete zvedat a spouštět předměty. Například na stožáru je lano připevněno k kladce. Na laně jsou obvykle dva háčky. Šňůra se otáčí kolem kladky a spouští háčky, kam můžete vlajku připevnit. Poté otočte šňůrou a vlajka se zvedne vysoko na tyč.

Doporučená literatura

• Vytváření mechanických zázraků ve dřevě (ISBN: 978-1626548862)
• Vědecké experimenty s jednoduchými stroji (vědecké experimenty) od Sally Nankivell-Aston, Dorothy Jackson (ISBN: 978-0531154458)

Psací činnost

Uveďte příklady dalších návrhů nůžek na nehty. Napište esej (nebo odstavec v závislosti na věku) o tom, jak se designy liší a jak mohou různé designy ovlivnit funkci zastřihovače.

Sladění s rámcovými osnovami

Poznámka: Všechny plány lekcí v této sérii jsou zarovnány s Národní standardy vzdělávání v oblasti vědy které byly vyrobeny firmou  Národní rada pro výzkum a schválené Národní asociací učitelů přírodních věd a případně také Standardy technologické gramotnosti Mezinárodní asociace technologického vzdělávání nebo Národní radou učitelů matematických principů a standardů pro školní matematiku.

Národní standardy vzdělávání v oblasti vědy Ročníky K-4 (věk 4-9) 

OBSAH STANDARD A: Věda jako vyšetřování

V důsledku aktivit by se měli rozvíjet všichni studenti

• Schopnosti nutné k vědeckému průzkumu
• Porozumění vědeckému zkoumání

OBSAH STANDARD E: Věda a technologie

V důsledku aktivit by se měli rozvíjet všichni studenti

• Schopnosti technologického návrhu

OBSAH STANDARD F: Věda v osobních a sociálních perspektivách

V důsledku aktivit by si všichni studenti měli porozumět

• Věda a technologie v místních výzvách

OBSAH STANDARD G: Historie a povaha vědy

V důsledku aktivit by si všichni studenti měli porozumět

• Věda jako lidské úsilí

Národní standardy vzdělávání v oblasti vědy Ročníky 5-8 (věk 10-14) 

OBSAH STANDARD A: Věda jako vyšetřování

V důsledku aktivit by se měli rozvíjet všichni studenti

• Schopnosti nutné k vědeckému průzkumu
• Porozumění vědeckému zkoumání

OBSAH STANDARD E: Věda a technologie

V důsledku aktivit ve stupních 5-8 by se měli rozvíjet všichni studenti

• Schopnosti technologického návrhu
• Porozumění vědě a technice

OBSAH STANDARD F: Věda v osobních a sociálních perspektivách

V důsledku aktivit by si všichni studenti měli porozumět

• Rizika a přínosy
• Věda a technologie ve společnosti

OBSAH STANDARD G: Historie a povaha vědy

V důsledku aktivit by si všichni studenti měli porozumět

• Věda jako lidské úsilí
• Dějiny vědy

Národní standardy vzdělávání v oblasti vědy Ročníky 9-12 (věk 14-18)

OBSAH STANDARD A: Věda jako vyšetřování

V důsledku aktivit by se měli rozvíjet všichni studenti

• Schopnosti nutné k vědeckému průzkumu
• Porozumění vědeckému zkoumání

OBSAH STANDARD E: Věda a technologie

V důsledku aktivit by se měli rozvíjet všichni studenti

• Schopnosti technologického návrhu
• Porozumění vědě a technice 

OBSAH STANDARD F: Věda v osobních a sociálních perspektivách

V důsledku aktivit by si všichni studenti měli porozumět

• Osobní a komunitní zdraví
• Věda a technologie v místních, národních a globálních výzvách

OBSAH STANDARD G: Historie a povaha vědy

V důsledku aktivit by si všichni studenti měli porozumět

• Povaha vědeckých znalostí
• Historické perspektivy

Standardy pro technologickou gramotnost - všechny věkové kategorie

Povaha technologie

• Standard 1: Studenti si osvojí porozumění charakteristikám a rozsahu technologie.

Technologie a společnost

• Standard 4: Studenti si osvojí porozumění kulturním, sociálním, ekonomickým a politickým účinkům technologie.
• Standard 6: Studenti si osvojí porozumění roli společnosti při vývoji a používání technologií.
• Standard 7: Studenti si osvojí porozumění vlivu technologie na historii.

Design

• Standard 8: Studenti si osvojí porozumění atributům designu.
• Standard 9: Studenti si osvojí porozumění inženýrskému designu.
• Standard 10: Studenti si osvojí porozumění roli při odstraňování problémů, výzkumu a vývoji, invenci a inovaci a experimentování při řešení problémů.

Schopnosti pro technologický svět

• Standard 13: Studenti budou rozvíjet schopnosti hodnotit dopad produktů a systémů. 

Navržený svět

Standard 17: Studenti si osvojí porozumění informačním a komunikačním technologiím a budou schopni je vybírat a používat.

Sestavte si model zastřihovače nehtů

Seznam materiálů

• pěnová deska
• lepicí páska
• párátka

Části modelu

• Spodní zastřihovač
• Horní zastřihovač
• Ruční páka pro ovládání nůžek
• Část tužky, která slouží jako hřídel
• Klín z pěnové desky na konci, kde se spojují ořezová prkna (předem vyřízeno učitelem)
• Dvojitě tlustý opěrný bod pro ruční páku
• 8 okrajů zastřihovače (představují řezné hrany skutečných nůžek)
• 10 párátků pro vytvoření konců tužky

Instrukce

Při práci v týmech si prohlédněte následující obrázek a sestavte malé části na velké části opatřené lepidlem. Nechte lepidlo zaschnout. Dále sestavte model zastřihovače s páskou na okrajovém konci spodní i horní desky zastřihovače. Protáhněte párátka otvory v tužce nebo je přilepte na tužku. Otestujte si své zastřihovače!

Vy jste inženýr! Pracujte v týmu a vymyslete plán pomocí jednoduchých strojů k přesunu telefonního seznamu z jedné strany třídy na druhou, aniž byste se knihy dotkli. Ve svém řešení musíte použít alespoň jeden jednoduchý stroj ... ale můžete jich použít i mnoho, pokud chcete.

Krok první:

Do pole níže nakreslete stroj nebo řešení svého týmu.

Druhý krok:

Vyzkoušejte plán svého týmu a zjistěte, zda funguje!

otázky:

1. Jaká byla nejúčinnější část vašeho návrhu - ta část, která fungovala podle plánu?

2. Jaká byla nejméně účinná část vašeho návrhu - část, která způsobovala největší potíže nebo nefungovala tak, jak jste plánovali?

3. Pokud byste mohli přepracovat svůj původní plán, co byste změnili?

4. Myslíte si, že inženýři musí navrhovat a přepracovávat a přepracovávat, aby přišli s nejlepším produktem nebo postupem? Uveďte příklad produktu nebo postupu, který se v průběhu času měnil (například telefony nebo letadla).