انفجار خاموش!

چالش طراحی

شما با توجه به چالش ساخت یک راکت انداز مدل و طراحی و ساخت موشکی که در مقایسه با سایر تیم های دانشجویی کلاس شما می تواند بالاترین و مستقیم ترین را داشته باشد ، بخشی از یک تیم مهندس هستید.

ضوابط 

• طراحی شده برای بالا بردن بالاترین و مستقیم ترین

محدودیت ها

• فقط از مواد کیت ارائه شده استفاده کنید

1. کلاس را به تیم های 2-4 نفره تقسیم کنید.
2. کاربرگ Blast Off را بهمراه برخی از ورق های کاغذ برای طراحی ترسیم کنید. 
3. راهنمای مبتدیان موشک ناسا را ​​به دانشجویان نشان دهید (www.grc.nasa.gov/www/k-12/rocket/) و شبیه ساز موشک آنلاین را بررسی کنید. در نظر بگیرید که دانش آموزان چگونه فکر می کنند یک موشک می تواند پرواز کند و چگونه مهندسان باید در هنگام طراحی یک موشک جدید یا مهندسی مجدد ، محموله ، آب و هوا و شکل و وزن موشک را در نظر بگیرند.
4. فرایند طراحی مهندسی ، چالش طراحی ، معیارها ، محدودیت ها و مواد کیت را مرور کنید. 
5. به دانش آموزان دستور دهید طوفان فکری را شروع کنند و یک نمودار دقیق از ظاهر موشک آنها پس از اتمام ، ترسیم کنند. آنها همچنین در مورد چگونگی همکاری با یکدیگر برای ساخت موشک انداز خود بحث خواهند کرد. آنها باید تخمین بزنند که اعتقاد دارند موشک آنها چگونه حرکت می کند. آنها باید به این فکر کنند که چه کاری می توانند در طراحی خود انجام دهند تا اطمینان حاصل شود که موشک بالاتر و مستقیم تر خواهد شد. 
6. کیت های هر تیم را تهیه کنید.
7. توضیح اینکه دانش آموزان باید با استفاده از کیت ارائه شده یک موشک و یک راکت انداز بسازند. 
8. مقدار زمانی را که باید ایجاد کنند اعلام کنید (1 ساعت توصیه می شود). 
9. برای اطمینان از به موقع بودن خود از تایمر یا کرونومتر آنلاین (ویژگی شمارش معکوس) استفاده کنید. (www.online-stopwatch.com/ تمام صفحه-ساعت-توقف). به دانشجویان مرتباً «چک زمان» بدهید تا آنها در انجام وظایف خود باقی بمانند. اگر آنها در تلاش هستند ، سالاتی بپرسید که سریعتر آنها را به راه حلی برساند. 
10. تیم ها راکت اندازهای خود را می سازند. 
11. با دنبال کردن دستورالعمل پرتاب روی کیت پرتاب موشک ، موشک ها را آزمایش کنید.
12. تیم ها باید الگوهای پرواز موشک های خود و تیم های دیگر را مشاهده و مستند کنند.
13. به عنوان کلاس ، درباره س refالات انعکاس دانش آموز بحث کنید.
14. برای کسب مطالب بیشتر در مورد موضوع ، به بخش "حفاری عمیق تر" مراجعه کنید.

فعالیت برنامه افزودنی

از دانش آموزان مسن تر یا پیشرفته تر بخواهید برای اندازه گیری شتاب به عنوان بخشی از این درس ، از ارتفاع سنج استفاده کنند و بحث های مربوط به نیروی g را در آن بگنجانند.

دانشجویان جوان تر

برای دانشجویان جوان تر ، TryEngineering.org یک درس موشک فشار آب ، به نام "پرتاب موشک آب" ارائه می دهد 

انعکاس دانشجویی (دفتر مهندسی)

1. ارتفاع تخمین زده شده موشک شما در مقایسه با ارتفاع واقعی تخمین زده شده چگونه است؟ 
2. فکر می کنید چه عواملی در ارتفاعی که به دست آوردید اختلاف داشته باشد؟ 
3. آیا موشک شما مستقیم پرتاب شد؟ اگر چنین نیست ، چرا فکر می کنید از مسیر خارج شده است؟ 
4. آیا فکر می کنید انجام این کار به عنوان تیم دارای پاداش بیشتری است یا اینکه ترجیح می دهید به تنهایی روی آن کار کنید؟ چرا؟ 
5. آیا راکت مدل خود را اصلاً تنظیم کردید؟ چطور؟ فکر می کنید این به نتایج شما کمک کرد یا مانعی داشت؟
6. فکر می کنید اگر موشک در فضای بی وزنی پرتاب می شد ، رفتار متفاوتی داشت؟
7. به نظر شما مهندسان هنگام پرتاب موشک واقعی چه تدابیر ایمنی را در نظر می گیرند؟ محل اکثر سایتهای راه اندازی را به عنوان بخشی از پاسخ خود در نظر بگیرید.
8. وقتی مهندسان در حال طراحی موشکی هستند که علاوه بر بار ، افراد را نیز حمل می کند ، فکر می کنید موشک از نظر طراحی ساختاری ، عملکرد و امکانات؟
9. آیا فکر می کنید طراحی های موشک طی ده سال آینده تغییر زیادی پیدا کند؟ چطور؟
10. مهندسان هنگام در نظر گرفتن فضا / وزن سوخت در مقابل وزن محموله ، باید چه معامله ای انجام دهند؟

این درس را می توان در کمتر از 1 دوره کلاس برای دانش آموزان مسن انجام داد. با این حال ، برای کمک به دانش آموزان از احساس عجله و تضمین موفقیت دانش آموزان (به ویژه برای دانش آموزان جوان) ، این درس را به دو دوره تقسیم کنید و به دانشجویان فرصت بیشتری برای طوفان فکری ، آزمایش ایده ها و نهایی کردن طرح آنها دهید. تست و تست را در دوره کلاس بعدی انجام دهید.

• محدودیت ها: محدودیت در مواد، زمان، اندازه تیم و غیره.
• ضوابط: شرایطی که طرح باید رعایت کند مانند اندازه کلی آن و غیره.
• مهندسان: مخترعان و حل کننده های جهان. بیست و پنج تخصص اصلی در مهندسی به رسمیت شناخته شده است (اینفوگرافیک را ببینید).
• فرآیند طراحی مهندسی: مهندسین فرآیند برای حل مسائل از آن استفاده می کنند. 
• عادات ذهنی مهندسی (EHM): شش راه منحصر به فرد که مهندسان فکر می کنند.
• تکرار: تست و طراحی مجدد یک تکرار است. تکرار (تکرارهای متعدد).
• بار: مقدار کالایی که توسط وسیله نقلیه، هواپیما یا فضاپیما حمل می شود.
• نمونه اولیه: یک مدل کاری از محلول مورد آزمایش.
• موشک: وسیله ای پرنده به شکل لوله که توسط گازهای داغی که از موتورهای عقب آن آزاد می شود به حرکت در می آید.

اتصال به اینترنت

جدول زمانی تاریخ موشک
راهنمای مبتدیان ناسا برای موشک  
پرواز فضایی انسان کهکشانی کهکشانی
کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا

خواندن توصیه می شود

ساخت: Rockets: Down-to-Earth Rocket Science (شابک: 978-1457182921)
کتابچه موشک مدل (شابک: 978-0471472421)
"تاریخ مصور موشک ها" (https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/rockets-guide-20-history.pdf)

فعالیت نوشتن 

یک مقاله یا یک پاراگراف بنویسید که در آن نمونه ای از موشک ها برای کمک به جامعه در زمان های صلح آمیز استفاده می شود.

تراز به چهارچوب برنامه درسی

توجه داشته باشید: برنامه های درسی در این مجموعه با یک یا چند مجموعه از استانداردهای زیر مطابقت دارد:  

• استانداردهای آموزش علوم ایالات متحده (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• استانداردهای علمی نسل بعدی ایالات متحده (http://www.nextgenscience.org/) 
• استانداردهای سواد فناوری انجمن بین المللی آموزش فناوری (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• اصول و معیارهای شورای ملی معلمان ریاضیات ریاضیات مدارس ایالات متحده (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• استانداردهای هسته هسته ای مشترک ایالات متحده برای ریاضیات (http://www.corestandards.org/Math)
• استانداردهای علوم کامپیوتر K-12 انجمن معلمان علوم کامپیوتر (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

استانداردهای ملی آموزش علوم پایه های 9-12 (سن 14-18)

استاندارد استاندارد A: علم به عنوان تحقیق

در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید رشد کنند

• توانایی های لازم برای انجام تحقیقات علمی 

استاندارد B محتوا: علوم فیزیکی 

در نتیجه فعالیتهایشان ، همه دانش آموزان باید درک درستی از آنها داشته باشند

• واکنشهای شیمیایی 
• حرکات و نیروها 

استاندارد استاندارد E: علم و فناوری

در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید رشد کنند

• توانایی طراحی فن آوری 
• تفاهماتی در مورد علم و فناوری 

استاندارد F محتوا: علم در دیدگاه های شخصی و اجتماعی

در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید درک درستی از آنها داشته باشند

• علم و فناوری در چالش های محلی ، ملی و جهانی 

استاندارد G محتوا: تاریخ و ماهیت علم

در نتیجه فعالیت ها ، همه دانش آموزان باید درک درستی از آنها داشته باشند

• علم به عنوان یک تلاش انسانی 
• ماهیت دانش علمی 
• دیدگاه های تاریخی 

استانداردهای علمی نسل بعدی - نمرات 6-8 (سنین 11-14)

ماده و فعل و انفعالات آن

دانش آموزانی که درک درستی از خود نشان می دهند می توانند:

• MS-PS1-6. یک پروژه طراحی را برای ساخت ، آزمایش و اصلاح دستگاهی انجام دهید که با استفاده از فرآیندهای شیمیایی انرژی گرمایی را آزاد یا جذب می کند.

طراحی مهندسی 

دانش آموزانی که درک درستی از خود نشان می دهند می توانند:

• MS-ETS1-1. معیارها و محدودیت های یک مسئله طراحی را با دقت کافی برای اطمینان از یک راه حل موفقیت آمیز ، با در نظر گرفتن اصول علمی مربوطه و تأثیرات احتمالی بر مردم و محیط طبیعی که ممکن است راه حل های ممکن را محدود کند ، تعریف کنید.
• MS-ETS1-2. راه حل های طراحی رقابتی را با استفاده از یک فرایند سیستماتیک ارزیابی کنید تا تعیین کند که آنها به خوبی با معیارها و محدودیت های مسئله مطابقت دارند.

استانداردهای علمی نسل بعدی - نمرات 9-12 (سنین 14-18)

• HS-ETS1-4. برای شبیه سازی تأثیر راه حلهای پیشنهادی برای یک مسئله پیچیده در دنیای واقعی با معیارها و محدودیتهای متعدد در تعاملات درون و بین سیستمهای مرتبط با مشکل ، از یک شبیه سازی رایانه ای استفاده کنید.

استانداردهای سواد فناوری - همه اعصار

ماهیت فناوری

• استاندارد 1: دانش آموزان درک درستی از ویژگی ها و دامنه فناوری پیدا می کنند.

فناوری و جامعه

• استاندارد 6: دانش آموزان درک درستی از نقش جامعه در توسعه و استفاده از فناوری خواهند داشت.
• استاندارد 7: دانش آموزان درک درستی از تأثیر فناوری بر تاریخ خواهند داشت.

طرح

• استاندارد 8: دانش آموزان درک درستی از ویژگی های طراحی پیدا می کنند.
• استاندارد 9: دانش آموزان درک درستی از طراحی مهندسی خواهند داشت.
• استاندارد 10: دانش آموزان درک درستی از نقش عیب یابی ، تحقیق و توسعه ، اختراع و نوآوری و آزمایش در حل مسئله خواهند داشت.

توانایی هایی برای یک دنیای فناوری

استاندارد 11: دانش آموزان توانایی های استفاده از روند طراحی را پیدا می کنند.

• دانش آموزان و معلم مسئول باید احتیاطاً دستورالعمل های سازنده موشک را بخوانند و دنبال کنند.
• معلمانی که هرگز بر شلیک موشک نظارت نکرده اند ممکن است بخواهند با معلمی که اولین پرتاب خود را دارد همکاری کنند.
• حتما سیاست های ایمنی مدرسه خود را دنبال کنید.
• البته راه اندازی فقط از درب منزل امکان پذیر است.
• دانشجویان و سایر افرادی که به طور فعال در پرتاب موشک نقش ندارند باید به خوبی بازگردانده شوند. 250 فوت رقمی ایمن است.
• همه اعضای تیم پرتاب باید از محافظ محافظ چشم استفاده کنند.
• موشک هایی از نوع نشان داده شده توسط یک جفت سیم به طول 20 فوت به صورت الکتریکی مشتعل می شوند. تیم راه اندازی باید در پشت اتومبیل یا سد محافظ دیگر بایستند. در صورت لزوم حتی می توانستند داخل ماشین بنشینند.
• توجه داشته باشید که کیت های جایگزین برای پرتاب موشک استفاده از پمپ پا و پرتاب موشک هوا (استفاده از بطری نوشابه نوشابه یا ظرف دیگر برای موشک) است.