Мойынтіректерді алу
Бұл сабақ үйкеліс ұғымын зерттейді және шарикті мойынтіректер үйкелісті қалай төмендететінін көрсетеді. Студенттер шарикті мойынтіректердің әр түрлі қолданылуы туралы біледі, конструкция роликті подшипниктерді қосу үшін қалай өзгерді, мәрмәр көмегімен үйкелісті сынап көрді және күнделікті заттарда шарикті мойынтіректердің қолданылуын анықтады.
- Үйкеліс туралы біліңіз.
- Шарикті мойынтіректер туралы біліңіз.
- Инженерлер шарикті мойынтіректерді қалай жақсартқанын және роликті мойынтіректерді дамытуды біліңіз.
- Роликті/шарикті мойынтіректердің машиналарда қалай қолданылатынын және күнделікті өмірге қалай әсер ететінін біліңіз.
- Топтық жұмыс және топта проблемаларды шешу туралы біліңіз.
Жас деңгейлері: 8-18
Құрылыс материалдары (әр команда үшін)
1, 2, 3 -әрекеттерге қажетті материалдар
- Құмыраның қақпағы (майонезден немесе ұқсас контейнерден)
- 25 бірдей өлшемдегі мәрмәр (қолданылатын қақпақ тереңдігінен үлкен)
- кітап
- Кілем немесе кілем бөлімі
Байқауға қажет материалдар
- 100 Қарындаштар
- таспа
- 25 резеңке таспалар
Сынақ материалдары
- Жұмыс үстелі немесе шағын үстел
- Кілем немесе кілем бөлімі
материалдар
- Жұмыс үстелі немесе шағын үстел
- Кілем немесе кілем бөлімі
процесс
Командалар өздерінің сұқ саусағымен үстелді/үстелді 10 футқа қалай жылжытуға болатынын көрсете отырып, өз дизайнын тексереді.
Дизайн шебері
Сіз инженерлер тобымен бірге сыныптағы үстелдердің бірін немесе 10 футтық үстелді жылжыту үшін роликті мойынтіректерді қолданып жүйені жобалау үшін жұмыс жасайсыз. Үстелді немесе үстелді саусағыңызбен басуға болатын нәрсеге жылжыту үшін қолданылатын күшті шектеңіз.
критерийлері
- Жұмыс үстелін немесе үстелді 10 футқа жылжыту керек.
- Жұмыс үстелін немесе үстелді жылжыту үшін тек сұқ саусағыңызды қолданыңыз.
Шектеу
- Тек 100 қарындаш, таспа және 25 резеңке таспаны қолдана алады
- Сізге берілген материалдарды ғана қолданыңыз.
- Сыныпты 3-4 адамнан тұратын командаларға бөліңіз.
- «Мойынтіректерді алу» жұмыс парағын, сондай -ақ конструкцияларға арналған бірнеше қағаз парақтарын таратыңыз.
- Негізгі ұғымдар бөліміндегі тақырыптарды талқылаңыз. Студенттерден құмыраның қақпағын (ашық бөлігін төмен) әр түрлі беттерге жылжытқанда үйкелістің күшін сезінуін сұраңыз: үстелдің үстіңгі тақтайы, плиткалы еден, кілем. Оқушылардан шарикті мойынтіректер немесе роликті подшипниктері бар әр түрлі машиналарды ұсынуды сұраңыз.
- Инженерлік жобалау үдерісін, жобалау тапсырмасын, критерийлерді, шектеулер мен материалдарды қарастырыңыз.
- Әр команданы өз материалдарымен қамтамасыз етіңіз.
- Студенттерге 3 тапсырманы орындап, содан кейін қиын болатынын айт.
1 -әрекет: Студенттер өздеріне берілген қақпақты бірнеше бетке - кітапқа, жұмыс үстеліне, еденге, кілемге жылжытуға тырысады.
2 -әрекет: Студенттер банктің қақпағына кеңістікті мәрмәрмен толтыру үшін жеткілікті мөлшерде мәрмәр қояды (мәрмәр еркін қозғалмауы үшін оны толтырмауы керек). Содан кейін олар қақпақты аудару үшін кітапты қолдануы керек, содан кейін мәрмәр «шарлармен» қақпақты жылжытуға тырысуы керек.
3 -әрекет: Студенттер кітаптың немесе басқа салмақтың қақпақтың үстіне қойылған нұсқасын қолданады (мрамормен және онсыз). - Тапсырманы орындау үшін студенттер роликті мойынтіректерді қолданып, сыныптағы үстелдердің бірін немесе 10 футтық үстелді жылжыту үшін жүйені жобалауы керек екенін түсіндіріңіз. Олар үстелді немесе үстелді саусағыңызбен итере алатын нәрсеге жылжыту үшін қолданатын күшті шектеуі керек.
- Олар жобалауға және салуға қанша уақыт кететінін хабарлаңыз (1 сағат ұсынылады).
- Уақыттың сақталуын қамтамасыз ету үшін таймерді немесе желідегі секундомерді (кері санау функциясын) қолданыңыз. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Студенттерге үнемі «уақыт тексерулерін» беріңіз, олар тапсырманы орындауы үшін. Егер олар қиналса, оларды тезірек шешуге әкелетін сұрақтар қойыңыз.
- Студенттер өздерінің роликті мойынтіректер жүйесінің жоспарын кездестіреді және жасайды. Олар қажет материалдармен келіседі, өз жоспарын жазады/сызады және өз жоспарын сыныпқа ұсынады.
- Командалар өз дизайнын жасайды.
- Командалар өздерінің сұқ саусағымен үстелді/үстелді 10 футқа қалай жылжытуға болатынын көрсете отырып, өз дизайнын тексереді.
- Сынып ретінде оқушылардың рефлексия сұрақтарын талқылаңыз.
- Тақырып бойынша қосымша ақпарат алу үшін «Тереңірек қазу» бөлімін қараңыз.
Егде жастағы оқушылар үшін қосымша
Мойынтіректердің басқа пішіндерінің қазіргі шарикті немесе роликті конструкцияларға қарағанда артықшылықтары бар -жоғын білу үшін топтарда жұмыс жасаңыз. Неге?
Оқушылардың рефлексиясы (инженерлік дәптер)
- 1-әрекет:
- Қақпақты әр түрлі беттерге жылжытудың үйкелістен айырмашылығы неде?
-Қай беті ең көп үйкеліс көрсетті? Неге? - 2-әрекет:
- Мраморларды айналдыру кезінде үйкелістен айырмашылығы неде?
қақпақ астында?
- Мрамор барлық беттерге көмектесті ме? Кейбіреулер ғана?
- Қай бет, егер бар болса, қазір ең көп үйкелісті көрсетті? Неге? - 3-әрекет:
- Мрамор негізі салмақ қосқанда жеңіл қозғалуға мүмкіндік береді ме?
- Сіз осындай құрылғыға қосымша ойлап таба аласыз ба?
- Ауыр салмағы бар заттарды жылжыту кімге қажет болады? Бұл қалай көмектеседі?
- Шарикті мойынтіректерді немесе роликті мойынтіректерді қамтитын үш түрлі машинаның тізімін жасаңыз. - Қоңырау:
- Сіз жобалау жұмыстарын жоспарладыңыз ба? Неге?
- Неғұрлым тиімді шешім болу үшін жоспарыңызға қандай түзетулер енгіздіңіз?
- Сіз бір сұқ саусағыңыздан күш қолдана отырып, үстелді/үстелді жылжыта алдыңыз ба?
Уақытты өзгерту
Сабақты егде жастағы оқушылар үшін 1 сыныптың ішінде жасауға болады. Алайда, оқушылардың асықпауына көмектесу үшін және оқушылардың жетістіктерін қамтамасыз ету үшін (әсіресе кіші жастағы оқушылар үшін) сабақты екі кезеңге бөліп, оқушыларға миға шабуыл жасауға, ойларын тексеруге және олардың дизайнын аяқтауға көбірек уақыт беріңіз. Келесі сабақ кезеңінде тестілеу мен қорытынды жасаңыз.
Фрикция дегеніміз не?
Шарикті мойынтіректер қалай көмектеседі?
Үйкеліс
Үйкеліс - бұл екі заттың екіншісінің үстінен қозғалуына қаншалықты кедергі болатынын сипаттайтын термин. Үйкеліс неғұрлым үлкен болса, соғұрлым екі заттың біркелкі қозғалуы қиын болады. Үйкеліс аз болғандықтан, заттар бір -біріне оңай және біркелкі қозғалады. Мысалы, резеңке бөлігінің кілем үстінен өтетін үйкелісі тегіс оқулыққа қарағанда үлкен болады. Машиналарда бөлшектер бір -біріне үйкеледі және үйкелістің жоғарылауы бөлшектерді тез тоздыруы мүмкін.
Шарикті мойынтіректер
Шарикті мойынтірек термині кейде домалақ элементтер ретінде сфералық мойынтіректерді қолданатын мойынтіректерді білдіреді. Бұл сонымен қатар мойынтіректерді жинауға арналған жеке шарды білдіреді. Шарикті мойынтіректер керамикадан, металдардан, баспайтын болаттан және басқа да гибридті материалдардан тұратын көптеген материалдардан жасалған. Олар үйкелісті азайтуға көмектеседі, бұл машиналардың ұзақ жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Олар сонымен қатар машинаның тыныш жұмыс істеуіне мүмкіндік береді. Мойынтіректер қарапайым қағидаға сәйкес жасалған - объектілер сырғып кеткеннен гөрі оңай айналады. Үстелдегі кітап немесе кілемдегі құмыра сияқты екі зат бір -біріне қарсы сырғанағанда, беттер арасындағы үйкеліс қозғалысты бәсеңдету үшін жұмыс істейді. Егер оның орнына заттар бір -бірін айналдыра алса, онда тиетін бетінің көлемі шектеледі, сондықтан үйкеліс азаяды.
Rolling Element мойынтіректері
Дөңгелек элементтерді екі бөліктің арасына орналастыру арқылы жүкті көтеретін мойынтірек. Бөлшектердің салыстырмалы қозғалысы дөңгелек элементтерді аз сырғанаумен айналдырады. Суретте сіз шарлардың дөңгелек бөліктердің арасына қалай салынғанын көре аласыз. Ең алғашқы және әйгілі прокаттық подшипниктердің бірі-жерге орнатылған бөренелер жиынтығы, олардың үстіне үлкен тас блок салынған. Тас тартылған кезде бөренелер жердің бойымен аздап сырғанау үйкелісімен домалайды. Әр бөрене артқы жағынан шыққанда, ол алдыңғы жағына жылжытылады, содан кейін блок оған енеді. Сіз үстелге бірнеше қалам немесе қарындаш қойып, олардың үстіне қолыңызды қою арқылы осындай мойынтірекке еліктей аласыз.
Шарикті мойынтіректері жоқ велосипедтер? Роликті подшипниктері жоқ роликтер?
Велосипедтер үйкелісті азайту үшін шарикті мойынтіректерді қолданатын машинаның керемет үлгісі болып табылады. Шарикті мойынтіректерді педальдарда, дөңгелектерге арналған алдыңғы және артқы тораптарда және руль бекітілген түтікте табуға болады. Скейтбордтар мен роликті қалақтарға шарикті мойынтіректер де кіреді! Бұл мысалдардан басқа, шарикті мойынтіректер мұнай бұрғылау қондырғыларының, ұшақтар мен автомобильдердің маңызды конструктивті элементі болып табылады. Роликті подшипниктер роликтерде қолданылады!
Шарикті мойынтіректің тарихы - өнім эволюциясы
Тарих
Итальяндық Неми көліндегі римдік кеменің қалдықтарынан айналмалы үстелді тірейтін ағаш шариктің алғашқы үлгісі алынды. Апат біздің дәуірімізге дейінгі 40 жылмен байланысты. Леонардо да Винчи 1500 жылы шарикті подшипниктердің бір түрін сипаттаған дейді. Шарикті мойынтіректердің бір мәселесі - олар бір -біріне үйкеліп, қосымша үйкеліс туғызады, бірақ бұл шарларды торға орау арқылы алдын алуға болады. . Шар тәрізді мойынтіректерді 1600 жылдары Галилей сипаттаған.
жаңалық
Хенри Тимкен, 19 ғасырдың көруші және вагон өндірісіндегі жаңашыл, конустық роликті подшипниктерді 1898 жылы патенттеді. Ол күрделі, ескірген техникалық мәселені шешуге негізделген бизнесті болжады: үйкеліс, заттардың қозғалуына кедергі келтіретін күш. бір-бірін. «Үйкелісті түбегейлі төмендететін нәрсені ойлап табатын адам, - деді Тимкен, - әлем үшін шын мәнінде құнды нәрсеге қол жеткізер еді». Келесі жылы ол өзінің инновациясын шығару үшін The Timken компаниясын құрды.
Өнімді жобалау және жетілдіру
Генри өзінің даму жұмысын бастаған кезде, ежелгі дәуірден бері аз өзгеріспен қолданылған қарапайым подшипник немесе «үйкеліс» басым болды. Бұл негізінен майлауға байланысты үйкелісті азайтудың негізгі жұмысы айналатын біліктің айналасындағы тесіктегі металл лайнер болды. Генри шарикті мойынтіректермен тәжірибе жасай бастады, бірақ олар тозудан тез сәтсіздікке ұшырады. Ол «роликті» мойынтіректер автокөлік сияқты көлік құралдары үшін үлкен уәде берді, себебі жүктің салмағы- велосипедке қарағанда әлдеқайда ауыр- роликтердің ұзындығы бойымен көтеріле алады. шарикті подшипниктердегі әрбір шардың түйісу нүктесі. Генри тік роликтерді сынап көрді, бірақ мойынтіректерге барлық бағыттағы күштерді ұстап тұруға мүмкіндік беретін конустық контурға тоқталды. 1899 жылдан бастап The Timken компаниясы алты миллиардтан астам мойынтіректер шығарды және қазір әртүрлі типтегі мойынтіректер шығарады.
Өнеркәсіптер мен қосымшалар
Шарикті мойынтіректер көптеген салаларда қолданылады, соның ішінде көлік, аэроғарыш, өндіріс, ауыл шаруашылығы және спорт/ойын -сауық. Сіз ұшақтардың қону дөңгелектерінде, жел турбиналарында, спутниктерде және прокат диірмендерінде қолданылатын шарикті немесе роликті мойынтіректердің кейбір мысалдарын таба аласыз. Миниатюралық мойынтіректерді стоматологиялық жабдық сияқты медициналық қосымшалардан табуға болады.
Интернет қосылымдары
Ұсынылған оқу
- Тимкен: Миссуриден Марсқа дейін - Өндірістегі көшбасшылық ғасыры (ISBN: 0875848877)
- Велосипед тебу ғылымы, Дэвид Гордон Уилсон (ISBN: 0262731541)
- Шарикті және роликті мойынтіректер: теория, дизайн және қолдану (ISBN: 0471984523)
Жазу әрекеті
Шарикті мойынтіректерді немесе роликті мойынтіректерді қамтитын үш түрлі машинаны сипаттайтын эссе немесе параграф жазыңыз. Мойынтіректерді қолдану машинаны қалай жақсартады?
Оқу бағдарламасы шеңберіне сәйкестендіру
Ескерту: Бұл сериядағы сабақ жоспарлары келесі стандарттар жиынтығына сәйкес келеді:
- S. Ғылыми білім стандарттары (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
- S. Жаңа буын ғылымының стандарттары (http://www.nextgenscience.org/)
- Халықаралық технологиялық білім беру қауымдастығының технологиялық сауаттылық стандарттары (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
- С.Математика мұғалімдерінің ұлттық кеңесі мектеп математикасының принциптері мен стандарттары (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
- S. Математиканың жалпыға ортақ мемлекеттік стандарттары (http://www.corestandards.org/Math)
- Информатика мұғалімдерінің ассоциациясы K-12 информатика стандарттары (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)
Ұлттық ғылыми білім беру стандарттары K-4 сыныптар (4-9 жас)
МАЗМҰНЫ СТАНДАРТЫ: Физикалық ғылым
Барлық оқушылардың іс -әрекеті нәтижесінде түсінік қалыптасуы керек
- Заттар мен материалдардың қасиеттері
- Заттардың орналасуы мен қозғалысы
МАЗМҰНЫ Е СТАНДАРТЫ: Ғылым мен технология
Әрекеттер нәтижесінде барлық оқушылар дамуы керек
- Технологиялық жобалау қабілеттері
МАЗМҰНЫ СТАНДАРТЫ: Ғылым тарихы мен табиғаты
Іс -әрекеттің нәтижесінде барлық оқушылар түсінігін дамытуы керек
- Ғылым адамның әрекеті ретінде
Ұлттық ғылыми білім беру стандарттары 5-8 сыныптар (10-14 жас)
МАЗМҰНЫ СТАНДАРТЫ: Физикалық ғылым
Барлық оқушылардың іс -әрекеті нәтижесінде түсінік қалыптасуы керек
- Заттағы қасиеттер мен қасиеттердің өзгеруі
- Қозғалыстар мен күштер
- Энергияның тасымалдануы
МАЗМҰНЫ Е СТАНДАРТЫ: Ғылым мен технология
Әрекеттер нәтижесінде барлық оқушылар дамуы керек
- Технологиялық жобалау қабілеттері
МАЗМҰНЫ СТАНДАРТЫ: Ғылым тарихы мен табиғаты
Іс -әрекеттің нәтижесінде барлық оқушылар түсінігін дамытуы керек
- Ғылым адамның әрекеті ретінде
- Ғылым тарихы
Ұлттық ғылыми білім беру стандарттары 9-12 сыныптар (14-18 жас)
МАЗМҰНЫ СТАНДАРТЫ: Физикалық ғылым
Барлық оқушылардың іс -әрекеті нәтижесінде түсінік қалыптасуы керек
- Қозғалыстар мен күштер
- Энергия мен заттың өзара әрекеттесуі
МАЗМҰНЫ Е СТАНДАРТЫ: Ғылым мен технология
Әрекеттер нәтижесінде барлық оқушылар дамуы керек
- Технологиялық жобалау қабілеттері
- Ғылым мен техника туралы түсініктер
Ұлттық ғылыми білім беру стандарттары 9-12 сыныптар (14-18 жас)
МАЗМҰНЫ СТАНДАРТЫ: Ғылым жеке және әлеуметтік перспективада
Іс -әрекеттің нәтижесінде барлық оқушылар түсінігін дамытуы керек
- Ғылым мен технология жергілікті, ұлттық және жаһандық сын -қатерлерде
МАЗМҰНЫ СТАНДАРТЫ: Ғылым тарихы мен табиғаты
Іс -әрекеттің нәтижесінде барлық оқушылар түсінігін дамытуы керек
- Тарихи көзқарастар
Жаңа буын ғылымының стандарттары-2-5 сыныптар (7-11 жас)
Зат және оның өзара байланысы
- 2-PS1-2. Қандай материалдардың белгіленген мақсатқа сәйкес келетін қасиеттерге ие екенін анықтау үшін әр түрлі материалдарды тестілеуден алынған мәліметтерді талдаңыз.
Қозғалыс пен тұрақтылық: күштер мен өзара әсерлесу
Түсінгенін көрсете алатын оқушылар:
- 3-PS2-1. Заттың қозғалысына теңдестірілген және теңгерілмеген күштердің әсерін дәлелдеу үшін тергеуді жоспарлаңыз және жүргізіңіз.
Инженерлік жобалау
Түсінгенін көрсете алатын оқушылар:
- 3-5-ETS1-1.Қажеттілікті немесе қажеттілікті көрсететін қарапайым дизайн мәселесін анықтаңыз, ол табысқа арналған критерийлер мен материалдарға, уақытқа немесе шығындарға шектеулерді қамтиды.
- 3-5-ETS1-2.Мәселенің критерийлері мен шектеулеріне қаншалықты сәйкес келетініне негізделе отырып, мәселенің бірнеше ықтимал шешімдерін құрыңыз және салыстырыңыз.
Жаңа буын ғылымының стандарттары-6-8 сыныптар (11-14 жас)
Инженерлік жобалау
Түсінгенін көрсете алатын оқушылар:
- MS-ETS1-2 Проблеманың критерийлері мен шектеулеріне қаншалықты сәйкес келетінін анықтау үшін жүйелі процесті қолданып бәсекелес дизайн шешімдерін бағалаңыз.
Технологиялық сауаттылық стандарттары - барлық ғасырлар
Технология және қоғам
- 6 стандарт: Студенттерде технологияның дамуы мен қолданылуында қоғамның рөлі туралы түсінік қалыптасады.
- 7 стандарт: Студенттер технологияның тарихқа әсері туралы түсінік қалыптастырады.
жобалау
- 8 стандарт: Студенттер дизайнның атрибуттары туралы түсінік қалыптастырады.
9 стандарт: Студенттерде инженерия туралы түсінік қалыптасады
Бірінші қадам:
Мойынтіректер, шарикті және роликті мойынтіректердің тарихы мен эволюциясы туралы білу үшін Студенттердің анықтамалық парақтарын оқыңыз.
Екінші қадам:
3-4 оқушыдан тұратын топтарда жұмыс жасай отырып, сізге берілген қақпақты бірнеше беттерден-кітаптан, жұмыс үстелінен, еденнен, кілеммен жылжытып көріңіз.
Сұрақ:
- Қақпақты әр түрлі беттерге жылжытудың үйкеліс айырмашылығы неде? Қандай бетте үйкеліс көп болды? Неге?
Үшінші қадам:
Құмыраның қақпағына кеңістікті мәрмәрмен толтыру үшін жеткілікті мөлшерде мәрмәр салыңыз (толтырмаңыз, сондықтан мәрмәр еркін қозғала алмайды). Қақпақты аудару үшін кітапты қолданыңыз, енді қақпақты үйкеліс қақпағының жылжымалы болуына көмектесетін мәрмәр «шарлармен» жылжытып көріңіз.
сұрақтар:
- Мәрмәр қақпақтың астына домалаған кездегі үйкелістің айырмашылығы неде?
- Мрамор барлық беттерге көмектесті ме? Кейбіреулер ғана? Қай беті, егер бар болса, қазір ең көп үйкелісті көрсетті? Неге?
Төртінші қадам:
Кітаптың немесе басқа салмақтың қақпақтың үстіне қойылған нұсқасын қолданып көріңіз (мәрмәрмен және онсыз).
сұрақтар:
- Мрамор негізі салмақ қосқанда жеңіл қозғалысты қамтамасыз ете ме?
- Сіз осындай құрылғыға қосымша ойлап таба аласыз ба? Кімге ауыр салмағы бар заттарды жылжыту керек? Бұл қалай көмектеседі?
- Шарикті мойынтіректерді немесе роликті мойынтіректерді қамтитын үш түрлі машинаның тізімін беріңіз.
1: _____________ 2. ______________ 3 ._____________
Оқушылардың қосымша жұмыс парағы:
Сіз инженерсіз! Роликті подшипниктермен проблемаларды шешу
нұсқаулары
Сіз инженерсіз! Топпен жұмыс жасаңыз және берілген материалдарды қолдана отырып, сыныптағы үстелдердің бірін немесе 10 футтық үстелді жылжыту үшін роликті подшипниктердің көмегімен жоспар құрыңыз. Қиындық: үстелді немесе үстелді тек саусағыңызбен итеруге болатын күшке шектеу. Сіз 100 -ге дейін қарындаш, таспа қолдана аласыз.
материалдар
Оқушылардың әр тобы үшін бір материал жиынтығы:
- 100 Қарындаштар
- таспа
- резеңке таспалар
- Кілем немесе кілем бөлімі
Бірінші қадам:
Төменде жоспарланған шешімді көрсететін суретті салыңыз.
|
Екінші қадам:
Жоспарыңызды сынап көріңіз! Жұмыс үстелін тек қана жылжытуға болатынын қараңыз - инженерлер әр уақытта әр түрлі масштабта жұмыс істейді!
сұрақтар:
- Сіз жобалау жұмыстарын жоспарладыңыз ба? Неге?
- Сіз неғұрлым тиімді шешім қабылдау үшін жоспарыңызға қандай түзетулер енгіздіңіз?
- Сіз үстелді/үстелді тек бір саусағыңызбен күшпен жылжыта алдыңыз ба?
Сабақ жоспарының аудармасы