Lansare!

Designul Challenge

Faceți parte dintr-o echipă de ingineri, dată fiind provocarea de a construi un model de lansator de rachete și de a proiecta și construi o rachetă care poate crește cel mai înalt și cel mai drept în comparație cu alte echipe de studenți din clasa dvs.

Criterii 

• Conceput pentru a se ridica cel mai înalt și cel mai drept

Constrângerile

• Utilizați numai materialele furnizate pentru trusă

1. Divizați clasa în echipe de 2-4.
2. Împărțiți foaia de lucru Blast Off, precum și câteva foi de hârtie pentru schițe. 
3. Arătați elevilor Ghidul pentru începători al NASA pentru rachete (www.grc.nasa.gov/www/k-12/rocket/) și verificați simulatorul de rachete online. Luați în considerare întrebarea studenților cum cred că poate zbura o rachetă și cum inginerii trebuie să ia în considerare sarcina utilă, vremea și forma și greutatea unei rachete atunci când dezvoltă un design de rachetă nou sau reproiectat.
4. Examinați procesul de proiectare inginerească, provocarea de proiectare, criteriile, constrângerile și materialele kitului. 
5. Indicați elevilor să înceapă brainstorming-ul și să schițeze o diagramă detaliată a modului în care va arăta racheta lor când va fi finalizată. De asemenea, vor discuta despre modul în care vor lucra împreună pentru a-și construi lansatorul de rachete. Ar trebui să estimeze cât de sus cred că va călători racheta lor. Ar trebui să se gândească la ceea ce pot face în proiectarea lor pentru a se asigura că racheta lor va merge mai sus și mai dreaptă. 
6. Furnizați fiecărei echipe kiturile lor.
7. Explicați că elevii trebuie să construiască o rachetă și un lansator de rachete folosind kitul furnizat. 
8. Anunțați timpul de construire (1 oră recomandată). 
9. Folosiți un cronometru sau un cronometru online (funcție de numărătoare inversă) pentru a vă asigura că vă mențineți la timp. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Oferiți elevilor „verificări de timp” regulate, astfel încât să rămână în sarcină. Dacă se luptă, puneți întrebări care îi vor duce mai repede la o soluție. 
10. Echipele își construiesc lansatoare de rachete. 
11. Testați rachetele urmând instrucțiunile de lansare de pe kitul lansatorului de rachete.
12. Echipele ar trebui să observe și să documenteze modelele de zbor ale rachetelor lor și ale altor echipe.
13. Ca o clasă, discutați întrebările de reflecție ale elevilor.
14. Pentru mai mult conținut pe această temă, consultați secțiunea „Săpând mai adânc”.

Activitate de extensie

Solicitați elevilor mai în vârstă sau mai avansați să utilizeze un altimetru pentru a măsura accelerația ca parte a acestei lecții și să încorporeze discuții despre forța g.

Studenți mai tineri

Pentru studenții mai tineri TryEngineering.org oferă o lecție de rachete sub presiune a apei, numită „Lansarea rachetei de apă” 

Reflecția studenților (caiet de inginerie)

1. Cum a ajuns înălțimea estimată de racheta dvs. cu înălțimea reală estimată? 
2. Ce crezi că ar fi putut provoca diferențe în înălțimea pe care ai atins-o? 
3. V-a lansat racheta direct în sus? Dacă nu, de ce crezi că a renunțat la curs? 
4. Credeți că această activitate a fost mai plină de satisfacții în echipă sau ați fi preferat să lucrați singur la ea? De ce? 
5. Ți-ai reglat modelul de rachetă? Cum? Credeți că acest lucru v-a ajutat sau a împiedicat rezultatele?
6. Cum credeți că racheta s-ar fi comportat diferit dacă ar fi lansată într-o atmosferă fără greutate?
7. Ce măsuri de siguranță considerați că consideră inginerii atunci când lansează o rachetă reală? Luați în considerare locația majorității site-urilor de lansare ca parte a răspunsului dvs.
8. Când inginerii proiectează o rachetă care va transporta oameni în plus față de marfă, cum crezi că se va schimba racheta în ceea ce privește proiectarea structurală, funcționalitatea și caracteristici?
9. Crezi că proiectele de rachete se vor schimba foarte mult în următorii zece ani? Cum?
10. Ce compromisuri trebuie să facă inginerii atunci când iau în considerare spațiul / greutatea combustibilului față de greutatea încărcăturii?

Lecția poate fi făcută în cel puțin o perioadă de clasă pentru elevii mai mari. Cu toate acestea, pentru a ajuta elevii să se simtă grăbiți și pentru a asigura succesul elevilor (în special pentru elevii mai tineri), împărțiți lecția în două perioade, oferindu-le elevilor mai mult timp pentru a face brainstorming, pentru a testa ideile și pentru a finaliza proiectarea lor. Efectuați testarea și descrierea în următoarea perioadă de curs.

• Constrângeri: Limitări cu material, timp, dimensiunea echipei etc.
• Criterii: Condiții pe care proiectul trebuie să le îndeplinească, cum ar fi dimensiunea sa totală etc.
• Ingineri: Inventori și soluționatori de probleme ai lumii. Douăzeci și cinci de specialități majore sunt recunoscute în inginerie (vezi infografic).
• Procesul de proiectare inginerească: inginerii de proces îl folosesc pentru a rezolva probleme. 
• Obiceiuri de inginerie ale minții (EHM): șase moduri unice în care gândesc inginerii.
• Iterație: Testarea și reproiectarea este o singură iterație. Repetați (mai multe iterații).
• Sarcină utilă: cantitatea de mărfuri transportată de un vehicul, aeronavă sau navă spațială.
• Prototip: Un model de lucru al soluției de testat.
• Rachetă: Un dispozitiv zburător, în formă de tub, care este condus de gazele fierbinți eliberate de motoarele din spate.

Conexiuni la Internet

Cronologia istoriei rachetelor
Ghidul pentru începători al NASA pentru rachete  
Virgin Space Galactic Human Flight
NASA Parker Solar Probe

Bibliografie

Marcă: Rachete: Știința rachetei până la pământ (ISBN: 978-1457182921)
Manual de model de rachetă (ISBN: 978-0471472421)
„O istorie picturală a rachetelor” (https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/rockets-guide-20-history.pdf)

Activitate de scriere 

Scrieți un eseu sau un paragraf care să descrie un exemplu de rachete care ar putea fi folosite pentru a ajuta societatea în vremurile pașnice.

Alinierea la cadrele curriculare

Notă: Planurile de lecție din această serie sunt aliniate la unul sau mai multe dintre următoarele seturi de standarde:  

• Standarde de educație științifică din SUA (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• Standarde științifice de nouă generație din SUA (http://www.nextgenscience.org/) 
• Standardele Asociației Internaționale de Educație Tehnologică pentru alfabetizare tehnologică (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• Consiliul Național al SUA al Profesorilor de Matematică Principiile și standardele pentru matematica școlară (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• Standardele comune de stat ale SUA pentru matematică (http://www.corestandards.org/Math)
• Asociația profesorilor de informatică K-12 Standarde de informatică (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Standarde naționale de educație științifică Clasele 9-12 (vârste 14-18)

STANDARDUL DE CONȚINUT A: Știința ca anchetă

Ca rezultat al activităților, toți elevii ar trebui să se dezvolte

• Abilități necesare cercetării științifice 

STANDARDUL DE CONȚINUT B: Științe fizice 

Ca urmare a activităților lor, toți elevii ar trebui să dezvolte înțelegerea

• Reacții chimice 
• Mișcări și forțe 

STANDARDUL DE CONȚINUT E: Știință și tehnologie

Ca rezultat al activităților, toți elevii ar trebui să se dezvolte

• Abilități de proiectare tehnologică 
• Înțelegeri despre știință și tehnologie 

STANDARDUL DE CONȚINUT F: Știința în perspective personale și sociale

Ca rezultat al activităților, toți elevii ar trebui să dezvolte înțelegerea

• Știință și tehnologie în provocările locale, naționale și globale 

STANDARDUL DE CONȚINUT G: Istoria și natura științei

Ca rezultat al activităților, toți elevii ar trebui să dezvolte înțelegerea

• Știința ca efort uman 
• Natura cunoștințelor științifice 
• Perspective istorice 

Standarde științifice de generație următoare - clasele 6-8 (vârstele 11-14)

Materia și interacțiunile sale

Elevii care demonstrează înțelegere pot:

• MS-PS1-6. Întreprindeți un proiect de proiectare pentru a construi, testa și modifica un dispozitiv care fie eliberează, fie absoarbe energia termică prin procese chimice.

Proiectare inginerie 

Elevii care demonstrează înțelegere pot:

• MS-ETS1-1. Definiți criteriile și constrângerile unei probleme de proiectare cu suficientă precizie pentru a asigura o soluție de succes, luând în considerare principiile științifice relevante și impacturile potențiale asupra oamenilor și a mediului natural care pot limita soluțiile posibile.
• MS-ETS1-2. Evaluează soluțiile de proiectare concurente folosind un proces sistematic pentru a determina cât de bine îndeplinesc criteriile și constrângerile problemei.

Standarde științifice de generație următoare - clasele 9-12 (vârstele 14-18)

• HS-ETS1-4. Utilizați o simulare pe computer pentru a modela impactul soluțiilor propuse la o problemă complexă din lumea reală, cu numeroase criterii și constrângeri asupra interacțiunilor dintre și între sistemele relevante pentru problemă.

Standarde pentru alfabetizare tehnologică - Toate vârstele

Natura tehnologiei

• Standardul 1: Elevii vor dezvolta o înțelegere a caracteristicilor și sferei tehnologiei.

Tehnologie și societate

• Standardul 6: Elevii vor dezvolta o înțelegere a rolului societății în dezvoltarea și utilizarea tehnologiei.
• Standardul 7: Elevii vor dezvolta o înțelegere a influenței tehnologiei asupra istoriei.

Amenajări

• Standardul 8: Elevii vor dezvolta o înțelegere a atributelor designului.
• Standardul 9: Elevii vor dezvolta o înțelegere a proiectării inginerești.
• Standardul 10: Elevii vor dezvolta o înțelegere a rolului de depanare, cercetare și dezvoltare, invenție și inovație și experimentare în rezolvarea problemelor.

Abilități pentru o lume tehnologică

Standardul 11: Elevii vor dezvolta abilități de a aplica procesul de proiectare.

• Elevii și profesorul responsabil ar trebui să citească și să urmeze cu atenție instrucțiunile producătorului de rachete.
• Profesorii care nu au supravegheat niciodată o lansare de rachete ar putea dori să facă echipă cu un profesor care are pentru prima lor lansare.
• Asigurați-vă că respectați politicile de siguranță ale școlii.
• Lansarea se poate face, bineînțeles, doar din ușă.
• Studenții și ceilalți care nu sunt implicați activ în lansarea rachetei ar trebui să fie păstrați înapoi. 250 ft este o cifră sigură.
• Toți membrii echipei de lansare ar trebui să poarte scuturi oculare de protecție.
• Rachetele de tipul celor ilustrate sunt aprinse electric de o pereche de fire de aproximativ 20 ft lungime. Echipa de lansare ar trebui să stea în spatele unui automobil sau a unei alte bariere de protecție. Ar putea chiar să stea în interiorul mașinii, dacă este necesar.
• Rețineți că o alternativă la seturile de lansare a rachetelor ar fi utilizarea unei pompe cu picior și lansarea unei rachete cu aer (folosind o sticlă de sodă goală sau alt recipient pentru rachetă).