Clipper Creations

Gradbeni materiali

Potrebni materiali

• Listi iz pene
• Scotch trak
• lepilo
• Zobotrebci
• Rezalnik škatel

Sestavine modela

• Spodnja plošča za striženje
• Zgornja deska za striženje
• Ročna ročica za upravljanje ščipalk
• Del svinčnika, ki služi kot gred
• Klin iz penaste plošče za konec, kjer se sekajo deske za striženje (predhodno izrezan učitelj)
• Dvojno oporna točka za ročno ročico
• 8 robov za striženje (predstavljajo rezalne robove pravih strižnikov)
• 10 zobotrebcev za oblikovanje koncev gredi svinčnika

Učitelj mora vnaprej izrezati penasto ploščo po spodnjem diagramu in učencem zagotoviti vnaprej izrezane oblike. Učenci nato sestavijo majhne dele na velike dele, opremljene z lepilom. Pustite, da se lepilo posuši. Naslednji dan ali v razredu morajo učenci sestaviti model strižnika s trakom na robu roba spodnje in zgornje škarje. Zobotrebce potisnite skozi luknje v svinčniku ali jih prilepite na svinčnik.

materiali

• Modeli ščipalk za nohte

Proces

• Učenci preizkusijo svoje modele ščipalk za nohte tako, da simulirajo rezanje nohtov

Oblikovanje Challenge

Ste ekipa inženirjev, ki imate izziv izdelati delujoč model kompleta ščipalk za nohte iz predloženih materialov. Ko dokončate svoj model, preizkusite svojo zasnovo, da simulirate rezanje nohtov.

Nato boste imeli izziv oblikovanja načrta s preprostimi stroji za premikanje imenika z ene strani učilnice na drugo, ne da bi se knjige dotaknili. V svoji rešitvi morate uporabiti vsaj en preprost stroj ... lahko pa jih uporabite kolikor želite.

Merila

• Za izdelavo modela sledite navodilom, opisanim na študentskem delovnem listu

Omejitve

• Uporabljajte samo priložene materiale

1. Razdelite razred v skupine po 2.
2. Izročite delovni list Clipper Creations.
3. Pogovorite se o temah v razdelku Ozadje. Poudarite vrste preprostih strojev, pri čemer bodite pozorni na "ročico". Naročite študentom, naj uporabijo študentski delovni list kot priročnik za sestavljanje modelov za striženje nohtov.
4. Preglejte postopek inženirskega oblikovanja, izziv oblikovanja, merila, omejitve in materiale.
5. Vsaki ekipi zagotovite material.
6. Pojasnite, da morajo učenci zgraditi delujoč model kompleta ščipalk za nohte.
7. Objavite, koliko časa imajo za gradnjo (priporočeno 1 uro).
8. Uporabite časovnik ali spletno štoparico (funkcija odštevanja), da zagotovite, da ste na tekočem. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Omogočite učencem redno preverjanje časa, da ostanejo pri nalogi. Če se mučijo, postavite vprašanja, ki jih bodo hitreje pripeljala do rešitve.
9. Učenci se sestanejo in sestavijo svoje modele z uporabo navodil in diagramov, prikazanih na študentskem listu
10. Ekipe oblikujejo svoje zasnove.
11. Ekipe preizkusijo svoje modele tako, da simulirajo, kako jim bo nohti rezali nohte.
12. Ko končate izdelavo modela, učiteljskim skupinam naročite, naj s preprostimi stroji pripravijo načrt za premikanje imenika z ene strani učilnice na drugo, ne da bi se je dotaknili. V svoji rešitvi morajo uporabiti vsaj en preprost stroj ... lahko pa jih uporabijo poljubno. Morali bi skicirati svoj načrt.
13. Kot razred se pogovorite o vprašanjih za razmislek učencev.
14. Za več vsebine na to temo glejte razdelek »Kopanje globlje«.

Razmišljanje študentov (inženirski zvezek)

1. Kaj je bil najbolj učinkovit del vašega oblikovanja - del, ki je deloval po načrtih?
2. Kaj je bil najmanj učinkovit del vašega oblikovanja - del, ki je povzročil največ težav ali ni deloval tako, kot ste načrtovali?
3. Če bi lahko spremenili svoj prvotni načrt, kaj bi spremenili?
4. Ali menite, da morajo inženirji oblikovati, preoblikovati in preoblikovati, da bi prišli do najboljšega izdelka ali procesa? Navedite primer izdelka ali procesa, ki se je skozi čas spreminjal (na primer telefoni ali letala).

Pouk je za starejše učence mogoče opraviti že v enem razredu. Da pa bi študentom pomagali, da se ne počutijo hitri, in da bi zagotovili uspeh študentov (zlasti za mlajše študente), razdelite lekcijo na dve obdobji, ki učencem dajo več časa za razmišljanje, preizkušanje idej in dokončanje njihove zasnove. V naslednjem razredu opravite testiranje in ponovni pregled.

Vir za učitelje

Običajno so stroji namenjeni zmanjšanju sile, potrebne za premikanje predmeta. Toda v tem času se razdalja poveča. Rampa za invalidski voziček je preprosto vizualiziran primer tega odnosa. Čeprav se količina napora in moči zmanjša (sila), se dejanska razdalja znatno poveča. Zato je količina dejanskega dela enaka. Medtem ko je tipična uporaba strojev za zmanjšanje napora ali sile, obstajajo pomembne aplikacije strojev, kjer to ni prednost - to je, da se sila ne zmanjša, ali pa se dejansko zmanjša prednost - to je, da se sila poveča. Najboljši primer stroja, ki nima prednosti, je enostaven ali enojni škripec. En sam škripec spremeni le smer sile napora. Primer je poteg zavese.

Škarje za nohte so primer vzvodov. Sila, ki deluje na ročaj strižnikov, stisne rezila strižnikov, tako da se rezila dotaknejo in obrežejo žebelj. Pri ščipalki za nohte je oporna točka vrtilni spoj med dvema deloma strižnika.

Uvod v preproste stroje

Enostavni stroji so "preprosti", ker ima večina le en gibljiv del. Ko sestavite preproste stroje, dobite zapleten stroj, kot so kosilnica, avtomobil, celo električni nož za lase! Ne pozabite, da je stroj vsaka naprava, ki olajša delo. V znanosti "delo" pomeni, da se nekaj premakne. Pomembno je vedeti, da ko uporabljate preprost stroj, dejansko delate enako količino dela - zdi se le lažje. Preprost stroj zmanjša količino napora, ki je potreben za premikanje nečesa, vendar ga premaknete na večjo razdaljo, da dosežete enako količino dela. Zato ne pozabite, da pri uporabi preprostih strojev obstaja kompromis energije.

Običajno so stroji namenjeni zmanjšanju sile, potrebne za premikanje predmeta. Toda v tem času se razdalja poveča. Rampa za invalidski voziček je preprosto vizualiziran primer tega odnosa. Čeprav se količina napora in moči zmanjša (sila), se dejanska razdalja znatno poveča. Zato je količina dejanskega dela enaka. Medtem ko je tipična uporaba strojev za zmanjšanje napora ali sile, obstajajo pomembne aplikacije strojev, kjer to ni prednost - to je, da se sila ne zmanjša, ali pa se dejansko zmanjša prednost - to je, da se sila poveča. Najboljši primer stroja, ki nima prednosti, je enostaven ali enojni škripec. En sam škripec spremeni le smer sile napora. Primer je poteg zavese.

Škarje za nohte so primer vzvodov. Sila, ki deluje na ročaj strižnikov, stisne rezila strižnikov, tako da se rezila dotaknejo in obrežejo žebelj. Pri ščipalki za nohte je oporna točka vrtilni spoj med dvema deloma strižnika.

Vrste preprostih strojev

Obstajajo štiri vrste preprostih strojev, ki so osnova za vse mehanske stroje:

Ročica

Poskusite potegniti res trmast plevel iz zemlje. Če uporabljate samo gole roke, je lahko težko ali celo boleče. Z orodjem, kot je ročna lopata, pa bi morali zmagati v bitki. Vsako orodje, ki ujame nekaj ohlapnega, je vzvod. Ročica je roka, ki se "zasuka" (ali obrne) proti "opori" (ali točki). Pomislite na krempljev konec kladiva, s katerim odtrgate nohte. To je vzvod. To je ukrivljena roka, ki se naslanja na točko na površini. Ko zavrtite ukrivljeno roko, odtrga noht s površine. In to je težko delo! Obstajajo tri vrste ročic:

• Ročica prvega razreda - Ko je oporna točka med roko sile in ročico vzvoda, je ročica opisana kot ročica prvega razreda. Pravzaprav mnogi od nas poznajo to vrsto vzvoda. To je klasičen primer teetter-totter-ali ščipalka za nohte.
• Ročica drugega razreda - V ročici drugega razreda je tovorna roka med opornikom in roko sile. Dober primer te vrste ročice je samokolnica.
• Vzvod tretjega razreda - V tem razredu vzvodov sila sile leži med oporo in roko tovora. Zaradi te ureditve je za premikanje tovora potrebna razmeroma velika sila. To je izravnano z dejstvom, da je mogoče z relativno majhnim premikom roke sile proizvesti premik tovora na dolge razdalje. Pomislite na ribiško palico!

Nagnjena ravnina

Ravnina je ravna površina. Na primer, gladka plošča je ravnina. Če letalo leži ravno na tleh, vam verjetno ne bo pomagalo pri delu. Ko pa je ta ravnina nagnjena ali poševna, vam lahko pomaga premikati predmete na razdalje. In to je delo! Skupna nagnjena ravnina je rampa. Dvig težke škatle na nakladalno postajo je veliko lažje, če škatlo potisnete navzgor po rampi - preprost stroj.

Wedge

• Namesto gladke strani nagnjene ravnine lahko za druge vrste del uporabite tudi koničaste robove. Na primer, lahko uporabite rob, da stvari razmaknete. Nato je nagnjena ravnina klin. Torej je klin pravzaprav nekakšna nagnjena ravnina. Axeblade je klin. Pomislite na rob rezila. To je rob gladke poševne površine. To je klin!

Screw

• Zdaj vzemite nagnjeno ravnino in jo ovijte okoli valja. Njegov oster rob postane še eno preprosto orodje: vijak. Postavite kovinski vijak poleg rampe in težko je videti podobnosti, vendar je vijak pravzaprav le druga vrsta nagnjene ravnine. Kako vam vijak pomaga pri delu? Vsak zavoj kovinskega vijaka vam pomaga premakniti kos kovine skozi lesen prostor.

Kolo in os

Kolo je okrogel disk, pritrjen na osrednjo palico, imenovano os. Volan avtomobila je kolo in os. Odsek, na katerega položimo roke in uporabimo silo (navor), se imenuje kolo, ki obrača manjšo os. Izvijač je še en primer kolesa in osi. Odvijanje tesnega vijaka z golimi rokami je nemogoče. Debel ročaj je kolo, kovinska gred pa os. Večji kot je ročaj, manjša je sila za obračanje vijaka.

Pulley

Namesto osi bi kolo lahko vrtelo tudi vrv ali vrv. Ta sprememba kolesa in osi je jermenica. V jermenici se vrvica ovije okoli kolesa. Ko se kolo vrti, se vrvica premika v obe smeri. Zdaj na vrvico pritrdite kavelj in z vrtenjem kolesa dvigujte in spuščajte predmete. Na palici za zastavo je na primer na jermenico pritrjena vrv. Na vrvi sta običajno dva kavlja. Vrvica se vrti okoli jermenice in spušča kljuke, kamor lahko pritrdite zastavico. Nato zavrtite vrvico in zastava se dvigne visoko na drogu.

Priporočena Reading

• Ustvarjanje mehanskih čudes v lesu (ISBN: 978-1626548862)
• Znanstveni poskusi s preprostimi stroji (Znanstveni poskusi) Sally Nankivell-Aston, Dorothy Jackson (ISBN: 978-0531154458)

Pisateljska dejavnost

Opredelite primere drugih modelov strižnikov za nohte. Napišite esej (ali odstavek, odvisno od starosti) o tem, kako se modeli razlikujejo in kako lahko različni modeli vplivajo na funkcijo strižnika.

Usklajenost z okviri učnih načrtov

Opomba: Vsi učni načrti v tej seriji so usklajeni z Nacionalni standardi za izobraževanje o znanosti ki jih je izdelal  Nacionalni raziskovalni svet in jih je potrdilo Nacionalno združenje učiteljev naravoslovja in, če je primerno, tudi standarde Mednarodnega združenja za tehnološko izobraževanje za standarde tehnološke pismenosti ali Nacionalni svet učiteljev matematike za načela in standarde za šolsko matematiko.

Nacionalni standardi za izobraževanje o znanosti Razredi K-4 (stari od 4 do 9 let) 

VSEBINSKI STANDARD A: Znanost kot poizvedba

Kot rezultat dejavnosti se morajo vsi učenci razvijati

• Sposobnosti, potrebne za znanstveno raziskovanje
• Razumevanje znanstvenega raziskovanja

VSEBINA STANDARD E: Znanost in tehnologija

Kot rezultat dejavnosti se morajo vsi učenci razvijati

• Sposobnosti tehnološkega oblikovanja

VSEBINSKI STANDARD F: Znanost v osebni in družbeni perspektivi

Kot rezultat dejavnosti morajo vsi učenci razviti razumevanje

• Znanost in tehnologija pri lokalnih izzivih

VSEBINA STANDARD G: Zgodovina in narava znanosti

Kot rezultat dejavnosti morajo vsi učenci razviti razumevanje

• Znanost kot človeško prizadevanje

Nacionalni standardi za izobraževanje o znanosti 5-8 razredi (stari 10-14) 

VSEBINSKI STANDARD A: Znanost kot poizvedba

Kot rezultat dejavnosti se morajo vsi učenci razvijati

• Sposobnosti, potrebne za znanstveno raziskovanje
• Dogovori o znanstvenih raziskavah

VSEBINA STANDARD E: Znanost in tehnologija

Kot rezultat dejavnosti v 5-8 razredih bi se morali vsi učenci razvijati

• Sposobnosti tehnološkega oblikovanja
• Razumevanje znanosti in tehnologije

VSEBINSKI STANDARD F: Znanost v osebni in družbeni perspektivi

Kot rezultat dejavnosti morajo vsi učenci razviti razumevanje

• Tveganja in koristi
• Znanost in tehnologija v družbi

VSEBINA STANDARD G: Zgodovina in narava znanosti

Kot rezultat dejavnosti morajo vsi učenci razviti razumevanje

• Znanost kot človeško prizadevanje
• Zgodovina znanosti

Nacionalni standardi za izobraževanje o znanosti 9-12 razredi (stari 14-18 let)

VSEBINSKI STANDARD A: Znanost kot poizvedba

Kot rezultat dejavnosti se morajo vsi učenci razvijati

• Sposobnosti, potrebne za znanstveno raziskovanje
• Dogovori o znanstvenih raziskavah

VSEBINA STANDARD E: Znanost in tehnologija

Kot rezultat dejavnosti se morajo vsi učenci razvijati

• Sposobnosti tehnološkega oblikovanja
• Razumevanje znanosti in tehnologije 

VSEBINSKI STANDARD F: Znanost v osebni in družbeni perspektivi

Kot rezultat dejavnosti morajo vsi učenci razviti razumevanje

• Osebno zdravje in zdravje skupnosti
• Znanost in tehnologija pri lokalnih, nacionalnih in svetovnih izzivih

VSEBINA STANDARD G: Zgodovina in narava znanosti

Kot rezultat dejavnosti morajo vsi učenci razviti razumevanje

• Narava znanstvenega znanja
• Zgodovinske perspektive

Standardi za tehnološko pismenost - vse starosti

Narava tehnologije

• Standard 1: Študenti bodo razvili razumevanje značilnosti in obsega tehnologije.

Tehnologija in družba

• Standard 4: Študenti bodo razvili razumevanje kulturnih, družbenih, ekonomskih in političnih učinkov tehnologije.
• Standard 6: Študenti bodo razvili razumevanje vloge družbe pri razvoju in uporabi tehnologije.
• Standard 7: Študenti bodo razvili razumevanje vpliva tehnologije na zgodovino.

Oblikovanje

• Standard 8: Študenti bodo razvili razumevanje lastnosti oblikovanja.
• Standard 9: Študenti bodo razvili razumevanje inženirskega oblikovanja.
• Standard 10: Študenti bodo razvili razumevanje vloge odpravljanja težav, raziskav in razvoja, izumov in inovacij ter eksperimentiranja pri reševanju problemov.

Sposobnosti za tehnološki svet

• Standard 13: Učenci bodo razvili sposobnosti ocenjevanja vpliva proizvodov in sistemov. 

Oblikovani svet

Standard 17: Študenti bodo razvili razumevanje in zmožnost izbire in uporabe informacijskih in komunikacijskih tehnologij.

Zgradite model škarje za nohte

Seznam materialov

• pena plošča
• selotejp
• zobotrebci

Deli modela

• Spodnja plošča za striženje
• Zgornja deska za striženje
• Ročna ročica za upravljanje ščipalk
• Del svinčnika, ki služi kot gred
• Klin iz penaste plošče za konec, kjer se sekajo deske za striženje (predhodno izrezal učitelj)
• Dvojno oporna točka za ročno ročico
• 8 robov za striženje (predstavljajo rezalne robove pravih strižnikov)
• 10 zobotrebcev za oblikovanje koncev gredi svinčnika

navodila

Pri delu v skupinah preglejte naslednjo ilustracijo in sestavite majhne dele na velike dele z lepilom. Pustite, da se lepilo posuši. Nato sestavite model škarje s trakom na koncu roba spodnje in zgornje plošče za striženje. Zobotrebce potisnite skozi luknje v svinčniku ali jih prilepite na svinčnik. Preizkusite svoje strižnike!

Ti si inženir! Delajte v skupini in s preprostimi stroji pripravite načrt za premikanje imenika z ene strani učilnice na drugo, ne da bi se je dotaknili. V svoji rešitvi morate uporabiti vsaj en preprost stroj ... če želite, pa jih lahko uporabite več.

Prvi korak:

V spodnje polje narišite stroj ali rešitev vaše ekipe.

Drugi korak:

Preizkusite načrt svoje ekipe in preverite, ali deluje!

Vprašanja:

1. Kaj je bil najbolj učinkovit del vašega oblikovanja - del, ki je deloval po načrtih?

2. Kaj je bil najmanj učinkovit del vašega oblikovanja - del, ki je povzročil največ težav ali ni deloval tako, kot ste načrtovali?

3. Če bi lahko spremenili svoj prvotni načrt, kaj bi spremenili?

4. Ali menite, da morajo inženirji oblikovati, preoblikovati in preoblikovati, da bi prišli do najboljšega izdelka ali procesa? Navedite primer izdelka ali procesa, ki se je skozi čas spreminjal (na primer telefoni ali letala).