Тестирање на ветерни тунели

Изградба на материјали (за секој тим)

Потребни материјали (тргување / табела на можности)

• Стринг
• Пластична фолија
• Фолија
• popsicle стапчиња
• Четки за заби
• Спајалици
• Хартија
• Картон
• 1 картонска цевка (од хартиена крпа или тоалетна хартиена ролна)

Материјали за тестирање

• Рампа:
  • Парче дрво или тврда пластика (поставена на наклон од 15 степени)
• Ветер тунел:
  • Мал пренослив вентилатор
  • Правоаголна картонска кутија со отстранети краеви
  • Лента за маскирање на лепење кутија на подот во фиксна положба
  • Лента мерка

материјали

• Рампа:
  • Парче дрво или тврда пластика (поставена на наклон од 15 степени)
• Ветер тунел:
  • Мал пренослив вентилатор
  • Правоаголна картонска кутија со отстранети краеви
  • Лента за маскирање на лепење кутија на подот во фиксна положба
  • Лента мерка

Процесот на

Пред да го тестираат дизајнот на својот автомобил во тунелот за ветер, секој тим треба да го тестира својот автомобил на рампата за да биде сигурен дека може да се тркала. Нивниот автомобил мора да се спушти по рампата поставена под агол од 15 степени и мора да се тркала најмалку 4 стапки пред да биде „заверен“ за тестирање на ветрот.

Поставете го „ветерниот тунел“ во училницата со лепење на правоаголна кутија (отворена на двата краја) на подот во училницата. Ставете го вентилаторот на едниот крај од кутијата. Потоа, секој тим го поставува својот дизајн на автомобилот на едниот крај од кутијата (означете ја почетната точка за постојаност). Вклучете го вентилаторот (иста брзина за секој тест) и од секој тим нека измери растојание што нивниот автомобил го турка ветрот пред да застане.

Дизајн предизвик

Вие сте тим инженери на кои им е даден предизвик да градат нов дизајн на автомобил кој нуди најдобра ефикасност на горивото создавајќи најмалку влечење или отпорност на ветрот.

Критериуми

• Мора да се тркалаат со автомобил по рампата под агол од 15 степени за најмалку 4 стапки пред да биде „заверен“ за тестирање на ветер.

Ограничувања

• Користете ги само дадените материјали.
• Екипите можат да тргуваат со неограничени материјали.

1. Пауза од часови во тимови од 2-3.
2. Поделете го работниот лист за тестирање на тунелот за ветер, како и неколку листови хартија за скицирање на дизајни.
3. Учениците нека работат во тимови за да го испробаат онлајн тунелот за ветер https://wright.nasa.gov/airplane/tunnl2int.html. Ова ќе овозможи подобро разбирање за тоа како формата на нивниот автомобил ќе влијае на резултатите.
4. Прегледајте го процесот на инженерско дизајнирање, предизвикот за дизајнирање, критериумите, ограничувањата и материјалите. Размислете да ги прашате учениците како обликот на автомобилот може да го промени начинот на кој функционира тунелот за ветер. Дали камионот би тестирал поинаку од автомобилот? Како за кабриолет?
5. Обезбедете им на секој тим свои материјали.
6. Објаснете дека студентите мора да развијат нов прототип на автомобил што нуди најдобра ефикасност на горивото со создавање на најмалку влечење или отпорност на ветрот.
7. Најавете го времето што треба да го дизајнираат и изградат (се препорачува 1 час).
8. Користете тајмер или он-лајн стоперка (одбројување одлика) за да се осигурате дека ќе бидете навреме. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Дајте им редовни „проверки на времето“ на студентите за да останат на задачата. Ако се борат, поставете прашања што побрзо ќе ги доведат до решение.
9. Студентите се среќаваат и развиваат план за нивниот автомобил. Тие се согласуваат за материјалите што ќе им бидат потребни, го напишуваат / нацртаат својот план и го презентираат својот план на часот. Екипите можат да разменуваат неограничени материјали со други тимови за да го развијат својот идеален список со делови.
10. Екипите ги градат своите дизајни. Студентите мораат да ги тестираат своите автомобили. Нивниот автомобил мора да се спушти по рампата поставена под агол од 15 степени и мора да се тркала најмалку 4 стапки пред да биде „заверен“ за тестирање на ветрот.
11. Тестирајте ги дизајните на автомобилот со поставување на автомобилот на едниот крај од кутијата „тунел за ветер“ (на означената почетна точка). Вклучете го вентилаторот (иста брзина за секој тест).
12. Екипите треба да го документираат растојанието што нивниот автомобил го турка ветрот пред да застане.
13. Доколку времето дозволува, дајте им можност на студентите да го редизајнираат својот автомобил, доколку утврдат дека промените може да ги подобрат перформансите.
14. Како час, дискутирајте ги прашањата за рефлексија на ученикот.
15. За повеќе содржини на темата, видете во делот „Копање подлабоко“.

Рефлексија на студентите (тетратка за инженеринг)

1. Кое растојание се движеше вашиот автомобил кога беше вклучен тунелот за ветер? Како се однесуваше ова на растојанијата на другите модели на автомобили во вашата училница?
2. Што мислите, кој беше аспектот на дизајнот на автомобилот што најмалку се движеше, што го правеше најуспешен?
3. Дали мислите дека инженерите треба да ги прилагодат своите оригинални планови за време на процесот на производство? Зошто би можеле?
4. Ако требаше да го сторите тоа одново, како би се сменил вашиот планиран дизајн? Зошто?
5. Кои дизајни или методи ги видовте другите тимови како се обидоа, за кои мислевте дека функционираат добро?
6. Дали откривте дека во вашата училница има многу дизајни што ја исполнуваат целта на проектот? Што ви кажува ова за инженерските планови?
7. Дали мислите дека би можеле полесно да го завршите овој проект ако работевте сами? Објаснете како тимската работа влијаеше на овој проект.
8. 8. Наведете неколку производи за кои сметате дека ќе имаат корист од тестирањето на тунелот за ветер.

Лекцијата може да се заврши во период од само 1 час за постари ученици. Сепак, за да им помогнете на студентите да се почувствуваат избрзани и да обезбедат успех на студентите (особено за помладите ученици), поделете ја лекцијата во два периоди, давајќи им на студентите повеќе време за бура на идеи, тест идеи и финализирање на нивниот дизајн. Спроведете тестирање и дебрифија во следниот час.

• Ограничувања: Ограничувања со материјалот, времето, големината на тимот итн.
• Критериуми: Услови кои дизајнот мора да ги задоволува како неговата вкупна големина итн.
• Трајност: Способност да трае долго време.
• Ефикасност: Работење или работење на начин што добива резултати, со малку залудно потрошен напор.
• Инженери: Пронаоѓачи и решавачи на проблеми на светот. Дваесет и пет главни специјалитети се препознаени во инженерството (види инфографик).
• Процес на инженерско дизајнирање: Процесните инженери користат за да решаваат проблеми. 
• Инженерски навики на умот (EHM): Шест уникатни начини на кои размислуваат инженерите.
• Итерација: Тестот и редизајнот е една итерација. Повторете (повеќе повторувања).
• Перформанси: Начин на работа или работа.
• Прототип: Работен модел на решението што треба да се тестира.
• Ветерниот тунел: големи цевки со воздух што се движи внатре.

Интернет конекции

• Ветерни тунели на НАСА
• Дизајн на иден лет на НАСА
• Летање на земја, ветерни тунели на Центарот за истражување Глен
• Интерактивен ветер тунел Рајт 1901 година

Препорачано четиво

• Тестирање на трансоничен ветер тунел (ISBN: 0486458814)
• Браќата Рајт: Биографија за најголемите пионери во авијацијата (ISBN: 0316861448)

Активност за пишување

Напишете есеј или пасус за тоа кои други произведени производи би имале корист од тестирањето на ветерниот тунел.

Усогласување со рамки на наставните програми

Забелешка: Плановите за лекции во оваа серија се усогласени со еден или повеќе од следниве групи на стандарди:  

• Стандарди за образование на науки во САД (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• Научни стандарди на следната генерација на САД (http://www.nextgenscience.org/) 
• Стандарди за меѓународна технолошка асоцијација за технолошка писменост (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• Национален совет на наставници по математика на САД, принципи и стандарди за училишна математика (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• Заеднички основни државни стандарди на САД за математика (http://www.corestandards.org/Math)
• Здружение на наставници по компјутерски науки К-12 Стандарди за компјутерски науки (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Национални стандарди за образование во наука Оценки К-4 (возраст 4 - 9)

СТАНДАРД СОДРИНА А: Наука како истражување

Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат

• Способности неопходни за вршење на научни истражувања 
• Разбирање за научни истражувања 

СОДРИНА СТАНДАРД Б: физички науки

Како резултат на активностите, сите ученици треба да развијат разбирање за

• Позиција и движење на предметите 

СТАНДАРД СОДРИНА Е: Наука и технологија 

Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат

• Способности на технолошки дизајн 
• Разбирање за науката и технологијата 

СТАНДАРД СОДРИНА Ф: Наука во лични и социјални перспективи

Како резултат на активности, сите ученици треба да развијат разбирање за

• Наука и технологија во локалните предизвици 

СТАНДАРД СОДРИНА Г: Историја и природа на науката

Како резултат на активности, сите ученици треба да развијат разбирање за

• Науката како човечки потфат 

Национални стандарди за образование во наука Одделение 5-8 (возраст од 10 до 14 години)

СТАНДАРД СОДРИНА А: Наука како истражување

Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат

• Способности неопходни за вршење на научни истражувања 

СОДРИНА СТАНДАРД Б: физички науки

Како резултат на нивните активности, сите студенти треба да развијат разбирање за

• Движења и сили 

СТАНДАРД СОДРИНА Е: Наука и технологија

Како резултат на активности во 5-8 одделение, сите ученици треба да се развиваат

• Способности на технолошки дизајн 
• Разбирање за науката и технологијата 

СТАНДАРД СОДРИНА Ф: Наука во лични и социјални перспективи

Како резултат на активности, сите ученици треба да развијат разбирање за

• Наука и технологија во општеството 

Национални стандарди за образование во наука Одделение 9-12 (возраст од 14-18)

СТАНДАРД СОДРИНА А: Наука како истражување

Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат

• Способности неопходни за вршење на научни истражувања 
• Разбирање за научни истражувања 

СОДРИНА СТАНДАРД Б: физички науки 

Како резултат на нивните активности, сите студенти треба да развијат разбирање за

• Движења и сили 
• Интеракции на енергија и материја 

СТАНДАРД СОДРИНА Е: Наука и технологија

Како резултат на активности, сите ученици треба да се развиваат

• Способности на технолошки дизајн 
• Разбирање за науката и технологијата 

СТАНДАРД СОДРИНА Ф: Наука во лични и социјални перспективи

Како резултат на активности, сите ученици треба да развијат разбирање за

• Природни и опасности предизвикани од луѓе 
• Наука и технологија во локални, национални и глобални предизвици 

СТАНДАРД СОДРИНА Г: Историја и природа на науката

Како резултат на активности, сите ученици треба да развијат разбирање за

• Историски перспективи 

Стандарди за наука на следната генерација оценки 3-5 (8-11 возраст)

Движење и стабилност: Сили и интеракции

Студентите кои демонстрираат разбирање можат:

• 3-ПС2-1. Планирајте и спроведете истрага за да обезбедите докази за ефектите на избалансираните и неурамнотежени сили врз движењето на некој предмет. 

Инженерски дизајн 

Студентите кои демонстрираат разбирање можат:

• 3-5-ЕТС1-1. Дефинирајте едноставен проблем во дизајнот што рефлектира потреба или желба што вклучува специфицирани критериуми за успех и ограничувања на материјалите, времето или трошоците.
• 3-5-ETS1-2. Создадете и споредете повеќе можни решенија за проблем заснован на тоа колку веројатно секој ги исполнува критериумите и ограничувањата на проблемот.
• 3-5-ETS1-3.Планирајте и извршете фер тестови во кои се контролираат променливите и се сметаат точките на неуспех за да се идентификуваат аспектите на моделот или прототипот што може да се подобри.

Стандарди за наука на следната генерација оценки 6-8 (11-14 возраст)

Инженерски дизајн 

Студентите кои демонстрираат разбирање можат:

• MS-ETS1-1 Дефинирајте ги критериумите и ограничувањата на дизајнерскиот проблем со доволна прецизност за да се обезбеди успешно решение, земајќи ги предвид релевантните научни принципи и потенцијалните влијанија врз луѓето и природната средина што може да ги ограничи можните решенија.

Стандарди за наука на следната генерација оценки 6-8 (11-14 возраст)

Инженерски дизајн 

Студентите кои демонстрираат разбирање можат:

• MS-ETS1-2 Оценете конкурентни решенија за дизајн користејќи систематски процес за да утврдите колку добро ги исполнуваат критериумите и ограничувањата на проблемот.

Стандарди за наука на следната генерација оценки 9-12 (14-18 возраст)

Инженерски дизајн 

Студентите кои демонстрираат разбирање можат:

• HS-ETS1-4. Користете компјутерска симулација за моделирање на влијанието на предложените решенија за комплексен реален проблем со бројни критериуми и ограничувања на интеракциите во и помеѓу системите релевантни за проблемот.

Стандарди за технолошка писменост - сите векови

Природата на технологијата

• Стандард 1: Студентите ќе развијат разбирање за карактеристиките и обемот на технологијата
• Стандард 2: Студентите ќе развијат разбирање за основните концепти на технологијата.
• Стандард 3: Студентите ќе развијат разбирање за односите меѓу технологиите и врските помеѓу технологијата и другите области на студии.

Технологија и општество

• Стандард 4: Студентите ќе развијат разбирање за културните, социјалните, економските и политичките ефекти на технологијата.
• Стандард 7: Студентите ќе развијат разбирање за влијанието на технологијата врз историјата.

дизајн

• Стандард 9: Студентите ќе развијат разбирање за инженерскиот дизајн.
• Стандард 10: Студентите ќе развијат разбирање за улогата на смена на проблеми, истражување и развој, пронајдоци и иновации и експериментирање во решавање проблеми.

Способности за технолошки свет

• Стандард 12: Студентите ќе развијат способности за користење и одржување на технолошки производи и системи.
• Стандард 13: Студентите ќе развијат способности за проценка на влијанието на производите и системите.

Дизајнираниот свет

• Стандард 20: Студентите ќе развијат разбирање за и ќе можат да избираат и користат градежни технологии.

Вие сте тим инженери на кои им е даден предизвик да изградат нов автомобилски прототип кој нуди најдобра ефикасност на горивото создавајќи најмалку влечење или отпорност на ветрот.

Фаза на истражување / подготовка

1. Прегледајте ги различните листови за студенти и доколку е достапен пристап до Интернет, испробајте виртуелен тунел за ветер на http://wright.nasa.gov/airplane/tunnl2int.html.

Планирање како тим

1. Вашиот наставник има обезбедено некои „градежни материјали“ од вашиот наставник. Имате лента, жица, про plasticирна фолија, фолија, стапчиња за лепови, чепкалки за заби, спојници, хартија, моливи, картон, една картонска цевка (од хартиена крпа или тоалетна хартиена ролна) и мора да ги користите сите материјали за сите автомобили да имаат исто тежина.
2. Започнете со состанок со вашиот тим и смислување план за вашиот автомобил. Почувствувајте колку ќе дува ветер во училницата за ветрови во училницата за да можете да предвидите колку мора да биде силен вашиот автомобил. Вашиот автомобил мора да ја држи својата форма низ сите нивоа на ветер и да се движи најмалку за да покаже дека има најмала отпорност на ветерот.
3. Напишете или нацртајте го вашиот план во полето подолу, вклучувајќи ја и вашата проекција за материјалите што ќе ви бидат потребни за да ја завршите конструкцијата. Презентирајте го вашиот дизајн пред часот, и образложете го вашиот избор на материјали. Може да изберете да го ревидирате планот на вашите тимови откако ќе добиете повратни информации од часот.

Фаза на градба

1. Изградете го вашиот автомобил!

Тест за рампа

Вашиот автомобил мора да помине тест за рампа пред тестирање на вентилаторот. Мора да се спушти рампа поставена под агол од 15 степени и мора да се тркала најмалку 4 стапки пред да биде „заверена“ за тестирање на ветер.

Тест за ветер тунел!

1. Внимавајте додека вашиот тим и другите тимови ги тестираат своите прототипови во вашиот ветер-тунел во училницата. Треба да направите три теста и да ги просечите вредностите што ги наоѓате. Регистрирајте ги резултатите на вашиот тим во полето подолу, вклучувајќи точки и набудувања.

Реинженеринг

Ако времето дозволи, можете да го редизајнирате вашиот автомобил ако утврдите дека промените може да ги подобрат перформансите.

Одраз

1. Кое растојание се движеше вашиот автомобил кога беше вклучен тунелот за ветер? Како се однесуваше ова на растојанијата на другите модели на автомобили во вашата училница?

2. Што мислите, кој беше аспектот на дизајнот на автомобилот што најмалку се движеше, што го правеше најуспешен?

3. Дали мислите дека инженерите треба да ги прилагодат своите оригинални планови за време на процесот на производство? Зошто би можеле?

4. Ако требаше да го сторите тоа одново, како би се сменил вашиот планиран дизајн? Зошто?

5. Кои дизајни или методи ги видовте другите тимови како се обидоа, за кои мислевте дека функционираат добро?

6. Дали откривте дека во вашата училница има многу дизајни што ја исполнуваат целта на проектот? Што ви кажува ова за инженерските планови?

7. Дали мислите дека би можеле полесно да го завршите овој проект ако работевте сами? Објаснете како тимската работа влијаеше на овој проект.

8. Колку производи можете да помислите дека ќе имаат корист од тестирањето на ветерниот тунел?

• арапски јазик
• Кинески
• француската
• германски
• јапонски
• Руската
• шпански