Circuito cicalino a due pulsanti

Materiali di costruzione (per ogni squadra)

Materiali richiesti

• Quattro contenitori più piccoli o scatole di cartone per separare i riciclabili
• Scatole di cartone smontate o altri fogli di cartone
• Rotolo di carta (confezione, arte) o fogli di rivestimento per scaffali (utilizzati per il nastro trasportatore)
• Rete allentata

Materiali opzionali

• Ventilatori o asciugacapelli
• Scala o sgabello (per consentire variazioni di altezza per scivoli, ecc.)
• Bacchette magnetiche o altri magneti di grandi dimensioni

Materiali di prova

• Varietà di materiali riciclabili puliti e asciutti (plastica, vetro, lattine di metallo / alluminio e carta) in un grande contenitore o scatola per il riciclaggio
• Tavolo lungo o pochi tavoli corti messi insieme

Materiali

• Varietà di materiali riciclabili puliti e asciutti (plastica, vetro, lattine di metallo / alluminio e carta) in un grande contenitore o scatola per il riciclaggio
• Tavolo lungo o pochi tavoli corti messi insieme

Processi

Posiziona il disegno su un lungo tavolo (o su alcuni tavoli corti messi insieme), aggiungi materiali riciclabili al design e documenta quanto bene ogni disegno ordina i riciclabili in contenitori separati.

Design Challenge

Siete un team di ingegneri a cui è stata data la sfida di disegnare uno schema per lo sviluppo di un circuito di cicalino a due pulsanti che simulerebbe come i campanelli di una porta anteriore e posteriore potrebbero entrambi suonare un cicalino o un campanello.

Criteri

• Deve disegnare uno schema.
• Il cicalino dovrebbe simulare come suona un campanello.

vincoli

• Utilizzare solo i materiali forniti.

1. Suddividi la classe in squadre di 3-4.
2. Distribuisci il foglio di lavoro del circuito del segnale acustico a due pulsanti e alcuni fogli di carta per disegnare i progetti.
3. Discutere gli argomenti nella sezione Concetti di base. Parla di come funziona un campanello. Fai un esempio di un cicalino a due pulsanti da mostrare agli studenti.
4. Rivedere il processo di progettazione ingegneristica, la sfida di progettazione, i criteri, i vincoli e i materiali.
5. Fornisci a ogni squadra i loro materiali.
6. Spiega che gli studenti devono disegnare un diagramma schematico e costruire un cicalino a due pulsanti.
7. Annuncia il tempo a disposizione per progettare e costruire (1 ora consigliata).
8. Usa un timer o un cronometro in linea (funzione di conto alla rovescia) per assicurarti di rimanere puntuale. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Dare agli studenti regolari "controlli del tempo" in modo che rimangano concentrati. Se hanno difficoltà, fai domande che li porteranno a una soluzione più rapida.
9. Chiedi agli studenti di disegnare un diagramma schematico della configurazione del cicalino a due pulsanti prima di iniziare a costruire.
10. I team costruiscono i loro progetti.
11. Testare i progetti del cicalino utilizzando una batteria D.
12. In classe, discuti le domande di riflessione degli studenti.
13. Per ulteriori contenuti sull'argomento, vedere la sezione "Scavare più a fondo".

Idea di estensione

Gli studenti costruiscono un circuito di cicalino a due pulsanti che va da un'aula all'altra! 

Riflessione degli studenti (quaderno di ingegneria)

1. Ci sarebbe un limite al numero di interruttori che potresti collegare insieme per far suonare il cicalino? Se sì, perché? Se no, perché no?
2. Questo stesso concetto di circuito funzionerebbe per un apriporta da garage con due pulsanti (uno in macchina e uno in garage)? Come mai? Perchè no?

La lezione può essere svolta in un solo periodo di lezione per gli studenti più grandi. Tuttavia, per aiutare gli studenti a non sentirsi di fretta e per assicurarne il successo (specialmente per gli studenti più giovani), dividi la lezione in due periodi dando agli studenti più tempo per fare brainstorming, testare le idee e finalizzare il loro progetto. Condurre il test e il debriefing nel prossimo periodo di lezione.

Cos'è il circuito semplice? 

Circuito semplice Un circuito semplice è costituito da tre elementi minimi necessari per completare un circuito elettrico funzionante: una fonte di elettricità (batteria), un percorso o conduttore su cui scorre l'elettricità (filo) e una resistenza elettrica (lampada) che è un qualsiasi dispositivo che richiede elettricità per funzionare. L'illustrazione seguente mostra un semplice circuito contenente una batteria, due fili, un interruttore e una lampadina. Il flusso di elettricità proviene dal terminale ad alto potenziale (+) della batteria attraverso la lampadina (accendendola) e di nuovo al terminale negativo (-), in un flusso continuo quando l'interruttore è in posizione di accensione in modo che la corrente possa flusso.

Diagramma schematico di un circuito semplice  

Quello che segue è un diagramma schematico del circuito semplice che mostra i simboli elettronici per la batteria, l'interruttore e la lampadina.

Simulazione di un interruttore 

Simulazione di un interruttore scollegando un cavo o aggiungendo una matita

Esistono diversi modi per simulare un interruttore in un semplice circuito. La semplice rimozione e sostituzione del filo dalla lampadina può fungere da interruttore. Un altro semplice interruttore può essere effettuato attaccando l'estremità di uno dei fili all'estremità della gomma di una matita usando un elastico. Quindi attacca un altro elastico all'altra estremità della matita e semplicemente posizionando l'altra estremità sopra e poi fuori dal cavo di collegamento, hai creato un interruttore. Altri tipi di conduttori possono essere utilizzati anche nel design degli interruttori, come fogli di alluminio, fermagli per capelli, graffette, fermagli di carta e alcune penne metalliche.

lettura consigliata

• Ronzio fuori! Costruisci il tuo campanello elettronico (Troll Assoc., ISBN: 0816761965)
• Serie di testimoni oculari DK: Elettricità (ISBN: 0751361321)
• Eyewitness Electricity, di Steve Parker (DK Publishing, ISBN: 0789455773)
• How Science Works, di Judith Hann (Readers Digest, ISBN: 0762102497)

Attività di scrittura

Scrivi un saggio o un paragrafo che descriva altri esempi di due pulsanti (interruttori) che azionano un dispositivo elettrico (porta del garage, luce delle scale, computer collegato a una ciabatta). In che modo questi circuiti differiscono dall'esempio del cicalino?

Allineamento ai Curriculum Frameworks

Nota: I piani delle lezioni di questa serie sono allineati a uno o più dei seguenti gruppi di standard:

• S. Standard di educazione scientifica (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• S. Standard scientifici di nuova generazione (http://www.nextgenscience.org/)
• Standards for Technological Literacy della International Technology Education Association (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• S. Consiglio Nazionale degli Insegnanti di Matematica 'Principi e Standard per la Matematica Scolastica (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• S. Standard di base comuni per la matematica (http://www.corestandards.org/Math)
• Associazione degli insegnanti di informatica K-12 Standard di informatica (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Standard nazionali per l'educazione scientifica Gradi K-4 (età 4-9)

CONTENUTO STANDARD A: Science as Inquiry

Come risultato delle attività, tutti gli studenti dovrebbero svilupparsi

• Abilità necessarie per fare ricerca scientifica
• Comprensione sull'indagine scientifica

CONTENUTO STANDARD B: Scienze fisiche

Come risultato delle attività, tutti gli studenti dovrebbero sviluppare una comprensione di

• Luce, calore, elettricità e magnetismo

CONTENUTO STANDARD E: Scienza e tecnologia

Come risultato delle attività, tutti gli studenti dovrebbero svilupparsi

• Comprensione di scienza e tecnologia

Standard nazionali per l'educazione scientifica Classi 5-8 (età 10-14)

CONTENUTO STANDARD A: Science as Inquiry

Come risultato delle attività, tutti gli studenti dovrebbero svilupparsi

• Abilità necessarie per fare ricerca scientifica
• Comprensioni sull'indagine scientifica

CONTENUTO STANDARD B: Scienze fisiche

Come risultato delle loro attività, tutti gli studenti dovrebbero sviluppare una comprensione di

• Trasferimento di energia

CONTENUTO STANDARD E: Scienza e tecnologia

Come risultato delle attività, tutti gli studenti dovrebbero svilupparsi

• Comprensioni su scienza e tecnologia

Next Generation Science Standards Grades 3-5 (Age 8-11)

Energia      

Gli studenti che dimostrano comprensione possono:

• 4-PS3-4. Applica idee scientifiche per progettare, testare e perfezionare un dispositivo che converte l'energia da una forma all'altra.

Next Generation Science Standards Grades 3-5 (Age 8-11)

Progettazione ingegneristica

Gli studenti che dimostrano comprensione possono:

• 3-5-ETS1-1. Definire un semplice problema di progettazione che rifletta un bisogno o un desiderio che includa criteri specifici per il successo e vincoli su materiali, tempo o costi.
• 3-5-ETS1-2. Genera e confronta più possibili soluzioni a un problema in base alla probabilità che ciascuna di esse soddisfi i criteri e i vincoli del problema.

Next Generation Science Standards Grades 6-8 (Age 11-14)

Progettazione ingegneristica

Gli studenti che dimostrano comprensione possono:

• MS-ETS1-2 Valuta soluzioni di progettazione concorrenti utilizzando un processo sistematico per determinare quanto soddisfano i criteri e i vincoli del problema.

Standard per l'alfabetizzazione tecnologica - Tutte le età

Design

• Standard 8: gli studenti svilupperanno una comprensione degli attributi del design.
• Standard 9: gli studenti svilupperanno una comprensione della progettazione ingegneristica.

Standard 10: Gli studenti svilupperanno una comprensione del ruolo della risoluzione dei problemi, ricerca e sviluppo, invenzione e innovazione e sperimentazione nella risoluzione dei problemi.

Lavorando in squadra, è necessario sviluppare un circuito di cicalino a due pulsanti che simulerebbe il modo in cui i campanelli di una porta anteriore e posteriore potrebbero suonare entrambi un cicalino o un campanello. 

1. Leggi i fogli di riferimento per studenti forniti al tuo team.
2. Disegna un diagramma schematico della configurazione del cicalino a due pulsanti di seguito.
3. Una volta che la tua squadra ha un diagramma praticabile, costruisci il tuo circuito con le parti fornite dal tuo insegnante (cavo, batteria, due pulsanti (interruttori) e cicalino).
4. Rispondi alle domande che seguono su questo foglio di lavoro dello studente.
5. Presenta il progetto del tuo gruppo alla classe dopo la costruzione.

Disegna uno schema del design del circuito del cicalino a due pulsanti nella casella sottostante.

Ci sarebbe un limite al numero di interruttori che potresti collegare insieme per far suonare il cicalino? Se sì, perché? Se no, perché no?

Questo stesso concetto di circuito funzionerebbe per un apriporta da garage con due pulsanti (uno in macchina e uno in garage)? Come mai? Perchè no?

Idea avanzata: costruisci un circuito di buzzer a due pulsanti che raggiunga da un'aula all'altra!