Atingante Viajn Rulumojn

Konstrui Materialojn (Por ĉiu teamo)

Bezonataj Materialoj por Agadoj 1, 2, 3

• Kruĉa kovrilo (el majonezo aŭ simila ujo)
• 25 identmezuraj marmoroj (pli grandaj ol profundo de kovrilo uzata)
• libro
• Sekcio de tapiŝo aŭ tapiŝo 

Bezonataj Materialoj por la Defio

• 100 Krajonoj
• Bendo
• 25 kaŭĉukaj rubandoj

Testaj Materialoj

• Skribotablo aŭ tableto
• Sekcio de tapiŝo aŭ tapiŝo

Materialoj

• Skribotablo aŭ tableto
• Sekcio de tapiŝo aŭ tapiŝo

procezo

Teamoj testas siajn projektojn montrante kiel ili povas movi la skribotablon / tablon 10 futojn per nur sia montrofingro.

Dezajno Dezajno

Vi estas teamo de inĝenieroj laborantaj kune por projekti sistemon uzantan rullagrojn por movi unu el viaj klasĉambraj skribotabloj aŭ tablo, 10 futojn. Limigu la forton, kiun vi aplikas, por ke la skribotablo aŭ tablo moviĝu al tio, kion vi povas puŝi per nur via montrofingro.

kriterioj

• Devas movi skribotablon aŭ tablon 10 futojn.
• Uzu nur vian montrofingron por movi la skribotablon aŭ tablon.

Limigoj

• Povas uzi nur ĝis 100 krajonojn, bendon kaj 25 kaŭĉukajn rubandojn
• Uzu nur la provizitajn materialojn al vi.

1. Rompu klason en teamojn de 3-4.
2. Transdonu la laborfolion Akiri viajn Pendaĵojn, kaj ankaŭ iujn paperfoliojn por skizi projektojn.
3. Diskutu la temojn en la Fona Konceptoj-Sekcio. Petu al studentoj, ke ili sentu la forton de la frotado, kiam ili provas movi la kovrilon (malfermitan parton malsupren) de la kruĉo trans malsamajn surfacojn: skribotablo, kahela planko, tapiŝo. Petu studentojn sugesti malsamajn maŝinojn, kiuj inkluzivas globajn lagrojn aŭ rulajn lagrojn.
4. Revizii la Inĝenieristikan Projektan Procezon, Projektan Defion, Kriteriojn, Limojn kaj Materialojn.
5. Provizu al ĉiu teamo siajn materialojn.
6. Instruu studentojn, ke ili plenumos 3 agadojn kaj poste defion.
   Aktiveco 1: Studentoj provas movi la kovrilon provizitan al ili super pluraj surfacoj - libro, labortablo, planko, tapiŝo.
   Aktiveco 2: Studentoj metas nur sufiĉe da rulglobetoj en la kruĉokovrilon por preskaŭ plenigi la spacon per rulglobetoj (ili ne devas plenigi ĝin tiel ke la rulglobetoj ne povas libere moviĝi). Poste ili devas uzi libron por turni la kovrilon, kaj tiam provi movi la kovrilon per la marmoraj "buloj".
   Aktiveco 3: Studentoj provas variaĵon, kie libro aŭ alia pezo estas metita supre de la kovrilo (kun kaj sen rulglobetoj).
7. Klarigu, ke por la defio studentoj devas projekti sistemon uzantan rullagrojn por movi unu el la klasĉambraj skribotabloj aŭ tablo, 10 futojn. Ili devas limigi la forton, kiun ili aplikas por movi la skribotablon aŭ tablon al tio, kion ili povas puŝi per nur via montrofingro.
8. Anoncu la tempon, kiun ili devas projekti kaj konstrui (1 horo rekomendinda).
9. Uzu tempigilon aŭ interretan kronometron (retronombrado) por certigi vin akurate. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Donu al studentoj regulajn "tempokontrolojn" por ke ili restu taskaj. Se ili luktas, faru demandojn, kiuj kondukos ilin al solvo pli rapide.
10. Studentoj renkontas kaj ellaboras planon por sia rulpremila sistemo. Ili konsentas pri bezonataj materialoj, verkas / desegnas sian planon, kaj prezentas sian planon al la klaso.
11. Teamoj konstruas siajn projektojn.
12. Teamoj testas siajn projektojn montrante kiel ili povas movi la skribotablon / tablon 10 futojn per nur sia montrofingro.
13. Kiel klaso, diskutu pri la studentaj pripensaj demandoj.
14. Por pli da enhavo pri la temo, vidu la sekcion "Fosi Pli Profunde".

Nedeviga por Maljunaj Studentoj

Laboru en teamoj por esplori ĉu aliaj formoj de lagroj povus havi avantaĝojn super la nunaj pilkaj aŭ rulaj projektoj. Kial aŭ kial ne?

Studenta Reflektado (inĝeniera kajero)

1. Aktiveco 1:
   - Kio estis la diferenco en frotado movanta la kovrilon trans malsamajn surfacojn?
   - Kiu surfaco elmontris la plej multajn frotojn? Kial?
2. Aktiveco 2:
   - Kio estis la diferenco en la frotado, kiun vi spertis kun la ruliĝantaj rulglobetoj
   sub la kovrilo?
   - Ĉu la rulglobetoj helpis sur ĉiuj surfacoj? Ĉu nur iuj?
   - Kiu surfaco, se iu, nun elmontris la plej multe da frotado? Kial?
3. Aktiveco 3:
   - Ĉu la marmora bazo permesas pli facilan movadon kiam pezoj aldoniĝas?
   - Ĉu vi povas pensi pri aplikaĵo por tia aparato?
   - Kiu bezonus movi aĵojn kun pezaj pezoj? Kiel ĉi tio helpus?
   - Enlistigu tri malsamajn maŝinojn, kiuj inkluzivas globajn lagrojn aŭ rulajn lagrojn.
4. Defio:
   - Ĉu vi planis projektan laboron? Kial aŭ kial ne?
   - Kiujn reviziojn vi devis fari al via plano por fari ĝin pli efika solvo?
   - Ĉu vi povis movi la skribotablon / tablon uzante nur la forton de unu montrofingro?

La leciono povas esti farita en nur 1 klasperiodo por pli maljunaj studentoj. Tamen, por helpi studentojn sin rapidi kaj certigi studentan sukceson (precipe por pli junaj studentoj), dividu la lecionon en du periodojn donante al studentoj pli da tempo por cerbumi, testi ideojn kaj fini sian projekton. Faru la testadon kaj resumon en la sekva klasperiodo.

Kio estas Frikcio?

Kiel Pilkaj Lagroj Helpas? 

Frotado

Frotado estas termino, kiu priskribas kiom da rezisto ekzistas por du objektoj transiri super alia. Ju pli granda estas la frotado, des pli malfacilas la du objektoj glate moviĝi. Kun malpli da frotado, objektoj facile kaj glate moviĝas unu kontraŭ la alia. Ekzemple, kaŭĉuka peco havus pli grandan frotadon moviĝantan super tapiŝo ol glata lernolibro. En maŝinoj, partoj frotas unu la alian kaj pliigita frotado povas eluzi partojn pli rapide.

Pilkoj

La termino globlagro kelkfoje signifas lagran aron, kiu uzas sferajn lagrojn kiel la ruliĝantajn elementojn. Ĝi ankaŭ signifas individuan pilkon por portanta aro. Pilkaj lagroj estas faritaj el multaj diversaj materialoj, inkluzive ceramikon, metalojn, rustorezistan ŝtalon kaj aliajn hibridajn materialojn. Ili helpas redukti frotadon, kiu tenas maŝinojn funkcii pli longe. Ili ankaŭ povas permesi maŝinon funkcii pli trankvile. Pendaĵoj estis desegnitaj laŭ simpla principo - ke objektoj ruliĝas pli facile ol ili glitas. Kiam du objektoj glitas unu kontraŭ la alia, kiel libro sur tablo, aŭ kruĉo sur tapiŝo, la frotado inter la surfacoj funkcias por bremsi la movadon. Se la objektoj povus anstataŭe ruli unu la alian, tiam la kvanto de surfaca areo, kiu tuŝas, estas limigita kaj tiel la frotado reduktiĝas.

Rulantaj Elementaj Pendaĵoj

Rul-elementa lagro estas lagro, kiu portas ŝarĝon, metante rondajn elementojn inter la du pecojn. La relativa moviĝo de la pecoj kaŭzas la rondajn elementojn ruliĝi (faligi) kun malmulta glitado. En la bildo vi povas vidi kiel la pilkoj estas envolvitaj inter la rondaj partoj. Unu el la plej fruaj kaj plej konataj ruliĝantaj elementaj lagroj estas aroj da ŝtipoj, kiuj kuŝas sur la tero kun granda ŝtona bloko supre. Dum la ŝtono estas tirata, la ŝtipoj ruliĝas laŭ la tero kun malmulta glita frotado. Kiam ĉiu ŝtipo eliras malantaŭe, ĝi moviĝas al la fronto, kie la bloko tiam ruliĝas al ĝi. Vi povas imiti tian biradon metante plurajn plumojn aŭ krajonojn sur tablon kaj metante vian manon sur ilin.

Bicikloj Sen Pilkaj Lagroj? Rulaj Subglasoj Sen Rulaj Ruliloj?

Bicikloj estas bonega ekzemplo de maŝino, kiu uzas globlagrojn por malpliigi frotadon. Pilkaj lagroj troveblas en la pedaloj, en la antaŭaj kaj malantaŭaj naboj por la radoj, kaj la tubo, kie la stiriloj estas fiksitaj. Kaj rultabuloj kaj rulaj klingoj ankaŭ inkluzivas globajn lagrojn! Preter tiuj ekzemploj, globlagroj estas grava projektelemento de naftoboraj platformoj, aviadiloj kaj aŭtoj. Rulaj lagroj estas uzataj en rulaj fervojoj!

Historio de Pilklagro - Produkta Evoluo  

historio

Frua ekzemplo de ligna globlagro subtenanta rotacian tablon estis prenita de la restaĵoj de romia ŝipo en Lago Nemi, Italio. La vrako estis datita al 40 a.K. Laŭdire Leonardo da Vinci priskribis specon de globlagro ĉirkaŭ la jaro 1500. Unu el la problemoj kun globlagroj estas, ke ili povas froti unu kontraŭ la alia, kaŭzante aldonan frotadon, sed tio povas esti malhelpita per enfermado de la buloj en kaĝo. . La kaptita, aŭ enkaĝigita, globlagro estis origine priskribita de Galileo en la 1600-aj jaroj.

Novigo

Henry Timken, 19-a-jarcenta viziulo kaj noviganto en kaleŝoproduktado, patentis la pintitan rullagron en 1898. Li antaŭvidis komercon konstruitan dum solvado de kritika, aĝa teknika problemo: frikcio, la forto kiu malhelpas la movadon de objektoj en kontakto kun unu la alian. "La viro, kiu povus elpensi ion, kio funde reduktus la frotadon," Timken rimarkis, "atingus ion kun vera valoro por la mondo." La sekvan jaron, li formis The Timken Company por produkti sian novigadon.

Produkta Projektado kaj Plibonigo

Kiam Henry komencis sian disvolvan laboron, la reganta lagro estis la ebenaĵo, aŭ "frotado", lageto, kiu estis uzata kun malmultaj ŝanĝoj ekde antikvaj tempoj. Ĝi estis esence metala tegaĵo en la truo ĉirkaŭ rotacia ŝafto, kun la ĉefa laboro de frikcia redukto depende de lubrikado. Henry komencis eksperimenti kun globaj lagroj, sed ili rapide malsukcesis pro eluziĝo. Li konkludis, ke "rulaj" lagroj pli promesis por veturiloj, kiel ekzemple aŭtomobiloj, ĉar la pezo de la ŝarĝo - multe pli peza ol sur biciklo - - povus esti portata laŭ la tuta longo de la ruliloj, kontraste al la sola punkto de kontakto sur ĉiu pilko en globaj lagroj. Henry provis rektajn rulilojn sed decidis por pintigitaj, kio permesis al lagroj subteni fortojn de ĉiuj direktoj. Ekde 1899, The Timken Company produktis pli ol ses miliardojn da lagroj kaj nun produktas lagojn de multaj malsamaj specoj.

Industrioj kaj Aplikoj

Pilkaj lagroj estas uzataj en plej multaj industrioj, inkluzive de transportado, aerspaca, fabrikado, agrikulturo kaj sportoj / distro. Vi trovos iujn ekzemplojn de pilkaj aŭ rulaj lagroj uzataj en aviadilaj surteriĝaj radoj, ventoturbinoj, satelitoj kaj laminejoj. Miniaturaj lagroj troveblas en medicinaj aplikoj kiel denta ekipaĵo.

Interretaj Ligoj

• Usona Asocio de Fabrikistoj de Pendaĵoj - Penda Templinio

Rekomendita Legado

• Timken: De Misouri al Marso - Jarcento de Gvidado en Fabrikado (ISBN: 0875848877)
• Bicikla Scienco, de David Gordon Wilson (ISBN: 0262731541)
• Pilkaj kaj Rulaj Ruliloj: Teorio, Dezajno kaj Apliko (ISBN: 0471984523)

Skriba Agado

Skribu eseon aŭ alineon priskribantan tri malsamajn maŝinojn, kiuj inkluzivas globajn lagrojn aŭ rulajn lagrojn. Kiel la uzo de la lagroj plibonigas la maŝinon?

Aliĝo al Curriculum-Kadroj

Noto: Lecionaj planoj en ĉi tiu serio estas vicigitaj al unu aŭ pluraj el la jenaj normoj:

• S. Sciencaj Edukaj Normoj (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• S. Nova Generacio-Sciencaj Normoj (http://www.nextgenscience.org/)
• Normoj de Internacia Teknologia Eduka Asocio por Teknologia Legopovo (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• S. Nacia Konsilio de Principoj kaj Normoj de Instruistoj de Matematiko por Lerneja Matematiko (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• S. Oftaj Kernaj Ŝtataj Normoj por Matematiko (http://www.corestandards.org/Math)
• Komputika Instruista Asocio K-12 Komputika Normoj (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Naciaj Sciencaj Edukaj Normoj Klasoj K-4 (aĝoj 4-9)

ENHAVA STANDARDO B: Fizika Scienco

Rezulte de iliaj agadoj, ĉiuj studentoj devas kompreni

• Ecoj de objektoj kaj materialoj
• Pozicio kaj movado de objektoj

ENHAVA STANDARDO E: Scienco kaj Teknologio

Rezulte de agadoj, ĉiuj studentoj devas disvolviĝi

• Kapabloj de teknologia projektado

ENHAVA STANDARDO G: Historio kaj Naturo de Scienco

Rezulte de agadoj, ĉiuj studentoj devas kompreni

• Scienco kiel homa klopodo

Naciaj Sciencaj Edukaj Normoj Klasoj 5-8 (aĝoj 10-14)

ENHAVA STANDARDO B: Fizika Scienco

Rezulte de iliaj agadoj, ĉiuj studentoj devas kompreni

• Ecoj kaj ŝanĝoj de ecoj en materio
• Moviĝoj kaj fortoj
• Translokigo de energio

ENHAVA STANDARDO E: Scienco kaj Teknologio

Rezulte de agadoj, ĉiuj studentoj devas disvolviĝi

• Kapabloj de teknologia projektado

ENHAVA STANDARDO G: Historio kaj Naturo de Scienco

Rezulte de agadoj, ĉiuj studentoj devas kompreni

• Scienco kiel homa klopodo
• Historio de scienco

Naciaj Sciencaj Edukaj Normoj Klasoj 9-12 (aĝoj 14-18)

ENHAVA STANDARDO B: Fizika Scienco

Rezulte de iliaj agadoj, ĉiuj studentoj devas kompreni

• Moviĝoj kaj fortoj
• Interagoj de energio kaj materio

ENHAVA STANDARDO E: Scienco kaj Teknologio

Rezulte de agadoj, ĉiuj studentoj devas disvolviĝi

• Kapabloj de teknologia projektado
• Komprenoj pri scienco kaj te technologyniko

Naciaj Sciencaj Edukaj Normoj Klasoj 9-12 (aĝoj 14-18)

ENHAVA STANDARDO F: Scienco en Personaj kaj Sociaj Perspektivoj

Rezulte de agadoj, ĉiuj studentoj devas kompreni

• Scienco kaj teknologio en lokaj, naciaj kaj tutmondaj defioj

ENHAVA STANDARDO G: Historio kaj Naturo de Scienco

Rezulte de agadoj, ĉiuj studentoj devas kompreni

• Historiaj perspektivoj

Sciencaj Normoj pri Nova Generacio - Gradoj 2-5 (Aĝoj 7-11)

Materio kaj ĝiaj Interagoj

• 2-PS1-2. Analizu datumojn akiritajn de testado de diversaj materialoj por determini, kiuj materialoj havas la ecojn plej taŭgajn por celita celo.

Moviĝo kaj Stabileco: Fortoj kaj Interagoj

Studentoj, kiuj montras komprenon, povas:

• 3-PS2-1. Planu kaj faru enketon por doni pruvojn pri la efikoj de ekvilibraj kaj malekvilibraj fortoj sur la movado de objekto.

Inĝenieristika Dezajno

Studentoj, kiuj montras komprenon, povas:

• 3-5-ETS1-1.Difinu simplan projektan problemon reflektantan bezonon aŭ bezonon, kiu inkluzivas specifajn kriteriojn por sukceso kaj limojn pri materialoj, tempo aŭ kosto.
• 3-5-ETS1-2.Generu kaj komparu multajn eblajn solvojn al problemo surbaze de kiom bone ĉiu probable plenumas la kriteriojn kaj limojn de la problemo.

Sciencaj Normoj pri Nova Generacio - Gradoj 6-8 (Aĝoj 11-14)

Inĝenieristika Dezajno

Studentoj, kiuj montras komprenon, povas:

• MS-ETS1-2 Taksu konkurencajn projektajn solvojn per sistema procezo por determini kiom bone ili plenumas la kriteriojn kaj limojn de la problemo.

Normoj por Teknologia Legopovo - Ĉiuj Aĝoj

Teknologio kaj Societo

• Normo 6: Studentoj disvolvos komprenon pri la rolo de socio en la disvolviĝo kaj uzo de teknologio.
• Normo 7: Studentoj disvolvos komprenon pri la influo de teknologio pri historio.

dezajno

• Normo 8: Studentoj disvolvos komprenon pri la ecoj de projektado.

Normo 9: Studentoj disvolvos komprenon pri inĝenierado

Unua Paŝo:

Legu la Studentajn Referencajn Foliojn por lerni pri lagroj kaj la historio kaj evoluo de globaj kaj rulaj lagroj.

Du paŝoj:

Laborante en grupoj de 3-4 studentoj, provu movi la kovrilon provizitan al vi super pluraj surfacoj - libro, labortablo, planko, tapiŝo.

demando:

1. Kio estis la diferenco en frotado movanta la kovrilon trans malsamajn surfacojn? Kiu surfaco elmontris la plej multajn frotojn? Kial?

Paŝo Tri:

Metu nur sufiĉe da rulglobetoj en la kruĉokovrilon por preskaŭ plenigi la spacon per rulglobetoj (ne tro plenigu tiel ke rulgloboj ne povas libere moviĝi). Uzu libron por turni la kovrilon, kaj nun provu movi la kovrilon per la marmoraj "buloj" helpantaj kun frotaj kovrilaj movoj trans la samajn surfacojn provitajn antaŭe.

Demandoj:

1. Kio estis la diferenco en la frotado, kiun vi spertis kun la rulglobetoj ruliĝantaj sub la kovrilon?

2. Ĉu la rulglobetoj helpis sur ĉiuj surfacoj? Ĉu nur iuj? Kiu surfaco, se entute, nun elmontris la plej multe da frotado? Kial?

Paŝo Kvar:

Provu variaĵon, kie libro aŭ alia pezo estas metita supre de la kovrilo (kun kaj sen rulglobetoj).

Demandoj:

1. Ĉu la marmora bazo permesas pli facilan movadon kiam pezoj aldoniĝas?

2. Ĉu vi povas pensi pri aplikaĵo por tia aparato? Kiu bezonus movi aĵojn kun pezaj pezoj? Kiel ĉi tio helpus?

3. Enlistigu tri malsamajn maŝinojn, kiuj inkluzivas globajn lagrojn aŭ rulajn lagrojn.

1: _____________ 2. ______________ 3 ._____________

Laŭvola Studenta Laborfolio:
Vi estas la Inĝeniero! Problemo-Solvo kun Rulaj Ruliloj

Instrukcioj

Vi estas la inĝeniero! Laboru en teamo kaj elpensu planon per rullagroj por movi unu el viaj klasĉambraj skribotabloj aŭ tablon, 10 futojn per provizitaj materialoj. Defio: limigu la forton, kiun vi aplikas por movi la skribotablon aŭ tablon al tio, kion vi povas puŝi uzante nur vian montrofingron. Vi povas uzi ĝis 100 krajonojn, bendon.

Materialoj

Unu aro da materialoj por ĉiu grupo de studentoj:

• 100 Krajonoj
• bendo
• kaŭĉukaj rubandoj
• Sekcio de tapiŝo aŭ tapiŝo

Unua Paŝo:

Desegnu ilustraĵon montrante vian planitan solvon sube.

Du paŝoj:

Provu vian planon! Vidu, ĉu vi povas movi la skribotablon nur uzante - inĝenieroj laboras laŭ diversaj skaloj konstante!

Demandoj:

1. Ĉu vi planis projektan laboron? Kial aŭ kial ne?

2. Kiujn reviziojn vi devis fari al via plano por fari ĝin pli efika solvo?

3. Ĉu vi povis movi la skribotablon / tablon uzante nur la forton de unu montrofingro?