Marrja e kushinetave tuaja

Materiale Ndërtimi (Për secilin ekip)

Materialet e kërkuara për aktivitetet 1, 2, 3

• Kapaku i kavanozit (nga majoneza ose enë të ngjashme)
• 25 mermere me madhësi identike (më e madhe se thellësia e kapakut të përdorur)
• Rezervimet
• Seksioni i qilimit ose qilimit 

Materialet e kërkuara për Sfidën

• 100 lapsa
• Shirit
• 25 shirita gome

Testimi i materialeve

• Tavolinë ose tryezë e vogël
• Seksioni i qilimit ose qilimit

Materiale

• Tavolinë ose tryezë e vogël
• Seksioni i qilimit ose qilimit

Proces

Ekipet testojnë modelet e tyre duke treguar se si mund ta lëvizin tavolinën/tryezën 10 këmbë vetëm me gishtin tregues.

Sfida dizajn

Ju jeni një ekip inxhinierësh që punoni së bashku për të hartuar një sistem duke përdorur kushineta për të lëvizur një nga tavolinat tuaja të klasës, ose një tavolinë, 10 metra. Kufizoni forcën që aplikoni për të lëvizur tavolinën ose tryezën në atë që mund të shtyni duke përdorur vetëm gishtin tuaj tregues.

kriteret

• Duhet të lëvizë tavolinën ose tryezën 10 metra.
• Përdorni vetëm gishtin tuaj tregues për të lëvizur tavolinën ose tryezën.

kufizimet

• Mund të përdorni vetëm deri në 100 lapsa, shirit dhe 25 shirita gome
• Përdorni vetëm materialet e dhëna për ju.

1. Pushoni klasën në ekipe nga 3-4.
2. Shpërndani fletën e punës Getting your Bearings, si dhe disa fletë letre për skicimin e modeleve.
3. Diskutoni temat në Seksionin e Koncepteve të Sfondit. Kërkojuni studentëve të ndiejnë forcën e fërkimit kur përpiqen të lëvizin kapakun (pjesën e hapur poshtë) të kavanozit në sipërfaqe të ndryshme: sipër tavolinës, dysheme me pllaka, copë qilimi. Kërkojuni studentëve të sugjerojnë makina të ndryshme që përfshijnë kushineta me top ose kushineta rul.
4. Rishikoni Procesin e Projektimit Inxhinierik, Sfidën e Projektimit, Kriteret, Kufizimet dhe Materialet.
5. Siguroni secilën skuadër me materialet e tyre.
6. Udhëzoni studentët që ata do të përfundojnë 3 aktivitete dhe më pas një sfidë.
   Veprimtaria 1: Nxënësit përpiqen të lëvizin kapakun e siguruar mbi ta në disa sipërfaqe - libër, tavolinë, dysheme, qilim.
   Veprimtaria 2: Nxënësit vendosin mjaft mermere në kapakun e kavanozit për të mbushur pothuajse hapësirën me mermer (ata nuk duhet ta mbushin atë në mënyrë që mermerët të mos lëvizin lirshëm). Tjetra, ata duhet të përdorin një libër për të kthyer kapakun, dhe pastaj të përpiqen ta lëvizin kapakun me "topa" mermeri.
   Veprimtaria 3: Nxënësit provojnë një variant ku një libër ose peshë tjetër vendoset mbi kapak (me dhe pa mermer).
7. Shpjegoni se për sfidën studentët duhet të hartojnë një sistem duke përdorur kushineta për të lëvizur një nga tavolinat e klasës, ose një tavolinë, 10 këmbë. Ata duhet të kufizojnë forcën që ata përdorin për ta bërë tryezën ose tryezën të lëvizë në atë që mund të shtyjnë duke përdorur vetëm gishtin tuaj tregues.
8. Shpalleni sasinë e kohës që duhet të hartojnë dhe ndërtojnë (rekomandohet 1 orë).
9. Përdorni një kohëmatës ose një kronometër on-line (karakteristikë numërimi mbrapsht) për t'u siguruar që të mbani në kohë. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Jepuni studentëve “kontrolle të rregullta kohore” në mënyrë që ata të qëndrojnë në detyrë. Nëse ata janë duke luftuar, bëni pyetje që do t'i çojnë ata drejt një zgjidhjeje më shpejt.
10. Nxënësit takohen dhe zhvillojnë një plan për sistemin e tyre të rrotullave. Ata bien dakord për materialet që do të kenë nevojë, shkruajnë/vizatojnë planin e tyre dhe prezantojnë planin e tyre para klasës.
11. Ekipet ndërtojnë modelet e tyre.
12. Ekipet testojnë modelet e tyre duke treguar se si mund ta lëvizin tavolinën/tryezën 10 këmbë vetëm me gishtin tregues.
13. Si klasë, diskutoni rreth pyetjeve të reflektimit të studentit.
14. Për më shumë përmbajtje në temë, shihni seksionin "Gërmimi më i thellë".

Opsionale për studentët e moshuar

Punoni në ekipe për të eksploruar nëse format e tjera të kushinetave mund të kenë përparësi mbi modelet aktuale të topit ose rulit. Pse ose pse jo?

Reflektimi i studentit (fletore inxhinierike)

1. Aktiviteti 1:
   - Cili ishte ndryshimi në fërkimin e lëvizjes së kapakut nëpër sipërfaqe të ndryshme?
   - Cila sipërfaqe shfaq më shumë fërkime? Pse?
2. Aktiviteti 2:
   - Cili ishte ndryshimi në fërkimin që përjetuat me rrokullisjen e mermereve
   nën kapak?
   - A ndihmuan mermerët në të gjitha sipërfaqet? Vetëm disa?
   - Cila sipërfaqe, nëse ka, tani shfaq më shumë fërkime? Pse?
3. Aktiviteti 3:
   - A lejon baza prej mermeri për lëvizje më të lehtë kur shtohen pesha?
   - Mund të mendoni për një aplikim për një pajisje të tillë?
   - Kush do të ketë nevojë të lëvizë sende me pesha të mëdha? Si do të ndihmonte kjo?
   - Listoni tre makina të ndryshme që përfshijnë kushineta me top ose kushineta rul.
4. Sfida:
   - Keni planifikuar punë projektimi? Pse ose pse jo?
   - Çfarë rishikimesh ju është dashur të bëni në planin tuaj për ta bërë atë një zgjidhje më efektive?
   - A keni qenë në gjendje të lëvizni tavolinën/tryezën duke përdorur vetëm forcën nga një gisht tregues?

Mësimi mund të bëhet në më pak se 1 periudhë klase për studentët më të vjetër. Sidoqoftë, për të ndihmuar studentët të ndjehen të nxituar dhe për të siguruar suksesin e studentit (veçanërisht për studentët më të vegjël), ndani mësimin në dy periudha duke u dhënë studentëve më shumë kohë për të menduar, për të provuar idetë dhe për të finalizuar modelin e tyre. Kryeni testimin dhe përmbledhjen në periudhën tjetër të orës.

Çfarë është Fërkimi?

Si ndihmojnë kushinetat e topit? 

fërkim

Fërkimi është një term që përshkruan sa rezistencë ka që dy objekte të lëvizin mbi një tjetër. Sa më i madh fërkimi, aq më e vështirë është që të dy objektet të lëvizin pa probleme. Me më pak fërkime, objektet lëvizin lehtë dhe pa probleme kundër njëri -tjetrit. Për shembull, një copë gome do të kishte fërkime më të mëdha duke lëvizur mbi një qilim sesa një libër shkollor i lëmuar. Në makina, pjesët fërkohen me njëra -tjetrën dhe fërkimi i shtuar mund të konsumojë pjesët më shpejt.

Kushineta Ball

Termi mbajtës topi nganjëherë nënkupton një montim mbajtës i cili përdor kushineta sferike si elementë rrotullues. Do të thotë gjithashtu një top individual për një montim kushinetash. Kushinetat e topit janë bërë nga shumë materiale të ndryshme, duke përfshirë qeramikë, metale, çelik inox dhe materiale të tjera hibride. Ato ndihmojnë në zvogëlimin e fërkimit i cili i mban makinat në punë më gjatë. Ata gjithashtu mund të lejojnë që një makinë të funksionojë në heshtje. Kushinetat u projektuan në një parim të thjeshtë - që objektet të rrotullohen më lehtë sesa rrëshqasin. Kur dy objekte rrëshqasin kundër njëri -tjetrit, si një libër në një tavolinë, ose një kavanoz në një qilim, fërkimi midis sipërfaqeve funksionon për të ngadalësuar lëvizjen. Nëse objektet mund të rrotullohen mbi njëri -tjetrin, atëherë sasia e sipërfaqes që prek është e kufizuar dhe kështu fërkimi zvogëlohet.

Kushineta Elementi Rolling

Një kushinetë me element rrotullues është një kushinetë e cila mbart një ngarkesë duke vendosur elementë të rrumbullakët midis dy pjesëve. Lëvizja relative e pjesëve bën që elementët e rrumbullakët të rrokullisen (bien) me pak rrëshqitje. Në foto ju mund të shihni se si topat janë të mbështjellë midis pjesëve të rrumbullakëta. Një nga kushinetat më të hershme dhe më të njohura të elementeve të rrotullimit janë grupe drunjsh të vendosura në tokë me një bllok të madh guri në majë. Ndërsa guri tërhiqet, shkrimet rrotullohen përgjatë tokës me pak fërkime rrëshqitëse. Ndërsa çdo regjistër del nga mbrapa, ai zhvendoset në pjesën e përparme ku blloku më pas rrotullohet në të. Ju mund të imitoni një mbajtëse të tillë duke vendosur disa stilolapsa ose lapsa në një tryezë dhe duke vendosur dorën mbi to.

Biçikleta pa kushineta topi? Mbathje me rrota pa kushineta rul?

Biçikletat janë një shembull i shkëlqyeshëm i një makinerie që përdor kushineta për të zvogëluar fërkimin. Kushinetat me top mund të gjenden në pedale, në shpërndarëset e përparme dhe të pasme të rrotave dhe tubin ku bashkohen timonet. Dhe skateboard dhe blades rul përfshijnë kushineta top gjithashtu! Përtej këtyre shembujve, kushinetat e topit janë një element i rëndësishëm i projektimit të platformave të shpimit të naftës, aeroplanëve dhe automobilave. Kushinetat e rulit përdoren në rrobaqepëset!

Historia e kushinetave me Ball - Evolucioni i Produktit  

Histori

Një shembull i hershëm i një topi prej druri që mbante një tryezë rrotulluese u mor nga mbetjet e një anije romake në Liqenin Nemi, Itali. Anija e rrënuar datonte në 40 para Krishtit. Leonardo da Vinci thuhet se ka përshkruar një lloj mbajtës topi rreth vitit 1500. Një nga çështjet me kushinetat e topit është se ato mund të fërkohen me njëri -tjetrin, duke shkaktuar fërkime shtesë, por kjo mund të parandalohet duke i mbyllur topat në një kafaz Me Kushineta e kapur ose e mbyllur në kafaz u përshkrua fillimisht nga Galileo në vitet 1600.

Risi

Henry Timken, një vizionar i shekullit të 19-të dhe novator në prodhimin e karrocave, patentoi kushinetën e rrotulluar në 1898. Ai parashikoi një biznes të ndërtuar mbi zgjidhjen e një problemi teknik kritik, të vjetër: fërkimi, forca që pengon lëvizjen e objekteve në kontakt me njëri tjetrin. "Njeriu që mund të shpikte diçka që do të zvogëlonte fërkimin rrënjësisht," vuri në dukje Timken, "do të arrinte diçka me vlerë reale për botën." Vitin tjetër, ai krijoi The Timken Company për të prodhuar inovacionin e tij.

Dizajni dhe Përmirësimi i Produkteve

Në kohën kur Henri filloi punën e tij të zhvillimit, mbajtësi dominues ishte rrafshina, ose "fërkimi", mbajtësja e cila kishte qenë në përdorim me pak ndryshime që nga kohërat e lashta. Në thelb ishte një rresht metalik në vrimën rreth një boshti rrotullues, me punën kryesore të zvogëlimit të fërkimit në varësi të lubrifikimit. Henry filloi të eksperimentonte me kushinetat e topit, por ata dështuan shpejt nga konsumimi. Ai arriti në përfundimin se kushinetat "rul" kishin premtim më të madh për automjetet, të tilla si automobila, sepse pesha e ngarkesës- aq më e rëndë se në një biçikletë- mund të mbahej përgjatë gjithë gjatësisë së rrotullave, në krahasim me atë të vetme pika e kontaktit në secilën top në kushinetat e topit. Henry u përpoq me rrotulla të drejtpërdrejta, por u vendos në konik, i cili lejoi kushinetat të mbanin forcat nga të gjitha drejtimet. Që nga viti 1899, Kompania Timken ka prodhuar më shumë se gjashtë miliardë kushineta dhe tani prodhon kushineta të shumë llojeve të ndryshme.

Industritë dhe Aplikimet

Kushinetat me top përdoren në shumicën e industrive, përfshirë transportin, hapësirën ajrore, prodhimin, bujqësinë dhe sportet/argëtimin. Do të gjeni disa shembuj të kushinetave me top ose rul të përdorura në rrotat e uljes së avionëve, turbinat me erë, satelitët dhe mullinjtë e rrotullimit. Kushinetat në miniaturë mund të gjenden në aplikimet mjekësore siç janë pajisjet dentare.

Lidhjet në Internet

• Shoqata Amerikane e Prodhuesve të Mbajtësve - Afati kohor

Leximi Recommended

• Timken: Nga Misuri në Mars - Një shekull lidershipi në prodhim (ISBN: 0875848877)
• Shkenca e biçikletave, nga David Gordon Wilson (ISBN: 0262731541)
• Topa dhe kushineta rul: teori, dizajn dhe aplikim (ISBN: 0471984523)

Aktiviteti i të shkruarit

Shkruani një ese ose një paragraf që përshkruan tre makina të ndryshme që përfshijnë kushineta me top ose kushineta rul. Si e përmirëson makinerinë përdorimi i kushinetave?

Përafrimi me kornizat e kurrikulave

Shënim: Planet e mësimit në këtë seri janë në përputhje me një ose më shumë nga grupet e mëposhtme të standardeve:

• S. Standardet e Edukimit Shkencor (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• S. Standardet e Shkencës së Brezit të Tjetër (http://www.nextgenscience.org/)
• Standardet e Shoqatës Ndërkombëtare të Edukimit Teknologjik për Shkrim-leximin Teknologjik (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• S. Këshilli Kombëtar i Mësuesve të Matematikës Parimet dhe Standardet për Matematikën e Shkollës (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• S. Standardet e Përbashkëta Shtetërore të Matematikës (http://www.corestandards.org/Math)
• Shoqata e mësuesve të shkencave kompjuterike K-12 Standardet e shkencave kompjuterike (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Standardet Kombëtare të Arsimit Shkencor Klasat K-4 (moshat 4-9)

STANDARDI PTR PTRMBAJTJEN B: Shkenca Fizike

Si rezultat i aktiviteteve të tyre, të gjithë studentët duhet të zhvillojnë një kuptim të

• Karakteristikat e objekteve dhe materialeve
• Pozicioni dhe lëvizja e objekteve

STANDARDI I PTRMBAJTJES E: Shkencë dhe teknologji

Si rezultat i aktiviteteve, të gjithë studentët duhet të zhvillohen

• Aftësitë e dizajnit teknologjik

STANDARDI I PTRMBAJTJES G: Historia dhe natyra e shkencës

Si rezultat i aktiviteteve, të gjithë studentët duhet të zhvillojnë të kuptuarit e

• Shkenca si një përpjekje njerëzore

Standardet Kombëtare të Arsimit Shkencor Klasat 5-8 (moshat 10-14)

STANDARDI PTR PTRMBAJTJEN B: Shkenca Fizike

Si rezultat i aktiviteteve të tyre, të gjithë studentët duhet të zhvillojnë një kuptim të

• Karakteristikat dhe ndryshimet e vetive në materie
• Lëvizjet dhe forcat
• Transferimi i energjisë

STANDARDI I PTRMBAJTJES E: Shkencë dhe teknologji

Si rezultat i aktiviteteve, të gjithë studentët duhet të zhvillohen

• Aftësitë e dizajnit teknologjik

STANDARDI I PTRMBAJTJES G: Historia dhe natyra e shkencës

Si rezultat i aktiviteteve, të gjithë studentët duhet të zhvillojnë të kuptuarit e

• Shkenca si një përpjekje njerëzore
• Historia e shkencës

Standardet Kombëtare të Arsimit Shkencor Klasat 9-12 (moshat 14-18)

STANDARDI PTR PTRMBAJTJEN B: Shkenca Fizike

Si rezultat i aktiviteteve të tyre, të gjithë studentët duhet të zhvillojnë të kuptuarit e

• Lëvizjet dhe forcat
• Ndërveprimet e energjisë dhe materies

STANDARDI I PTRMBAJTJES E: Shkencë dhe teknologji

Si rezultat i aktiviteteve, të gjithë studentët duhet të zhvillohen

• Aftësitë e dizajnit teknologjik
• Kuptime rreth shkencës dhe teknologjisë

Standardet Kombëtare të Arsimit Shkencor Klasat 9-12 (moshat 14-18)

STANDARDI I PTRMBAJTJES F: Shkenca në perspektivat personale dhe sociale

Si rezultat i aktiviteteve, të gjithë studentët duhet të zhvillojnë të kuptuarit e

• Shkenca dhe teknologjia në sfidat lokale, kombëtare dhe globale

STANDARDI I PTRMBAJTJES G: Historia dhe natyra e shkencës

Si rezultat i aktiviteteve, të gjithë studentët duhet të zhvillojnë të kuptuarit e

• Perspektivat historike

Standardet Shkencore të Gjeneratës tjetër - Klasat 2-5 (Moshat 7-11)

Materia dhe bashkëveprimet e saj

• 2-PS1-2. Analizoni të dhënat e marra nga testimi i materialeve të ndryshme për të përcaktuar se cilat materiale kanë vetitë që janë më të përshtatshme për një qëllim të caktuar.

Lëvizja dhe Stabiliteti: Forcat dhe Ndërveprimet

Studentët që demonstrojnë mirëkuptim mund të:

• 3-PS2-1. Planifikoni dhe zhvilloni një hetim për të siguruar prova të efekteve të forcave të ekuilibruara dhe të paekuilibruara në lëvizjen e një objekti.

Dizajn Inxhinierik

Studentët që demonstrojnë mirëkuptim mund të:

• 3-5-ETS1-1. Përcaktoni një problem të thjeshtë të dizajnit që pasqyron një nevojë ose një dëshirë që përfshin kritere të specifikuara për suksesin dhe kufizimet në materiale, kohë ose kosto.
• 3-5-ETS1-2. Gjeneroni dhe krahasoni zgjidhje të shumta të mundshme për një problem bazuar në atë se sa mirë secili ka të ngjarë të përmbushë kriteret dhe kufizimet e problemit.

Standardet Shkencore të Gjeneratës tjetër - Klasat 6-8 (Moshat 11-14)

Dizajn Inxhinierik

Studentët që demonstrojnë mirëkuptim mund të:

• MS-ETS1-2 Vlerësoni zgjidhjet konkurruese të dizajnit duke përdorur një proces sistematik për të përcaktuar se sa mirë i përmbushin kriteret dhe kufizimet e problemit.

Standardet për shkrim-leximin teknologjik - të gjitha moshat

Teknologjia dhe Shoqëria

• Standardi 6: Studentët do të zhvillojnë një kuptim të rolit të shoqërisë në zhvillimin dhe përdorimin e teknologjisë.
• Standardi 7: Studentët do të zhvillojnë një kuptim të ndikimit të teknologjisë në histori.

Projektimi

• Standardi 8: Studentët do të zhvillojnë një kuptim të atributeve të modelit.

Standardi 9: Studentët do të zhvillojnë një kuptim të inxhinierisë

Hapi i parë:

Lexoni Fletët e Referencës së Studentëve për të mësuar rreth kushinetave dhe historisë dhe evolucionit të kushinetave me top dhe rrotull.

Hapi i dytë:

Duke punuar në grupe prej 3-4 studentësh, provoni të lëvizni kapakun e siguruar për ju mbi disa sipërfaqe-libër, tavolinë, dysheme, qilim.

Pyetje:

1. Cili ishte ndryshimi në fërkimin e lëvizjes së kapakut në sipërfaqe të ndryshme? Cila sipërfaqe shfaq më shumë fërkime? Pse?

Hapi i tretë:

Vendosni vetëm mermere në kapakun e kavanozit për të mbushur pothuajse hapësirën me mermer (mos e mbushni shumë kështu që mermeret nuk mund të lëvizin lirshëm). Përdorni një libër për ta kthyer kapakun, dhe tani provoni ta lëvizni kapakun me "topa" mermeri duke siguruar ndihmë me lëvizjet e kapakut të fërkimit nëpër të njëjtat sipërfaqe të provuara më parë.

Pyetje:

1. Cili ishte ndryshimi në fërkimin që përjetuat me mermerët që rrokulliseshin nën kapak?

2. A ndihmuan mermerët në të gjitha sipërfaqet? Vetëm disa? Cila sipërfaqe, nëse ka, tani shfaq më shumë fërkime? Pse?

Hapi i katërt:

Provoni një variant ku një libër ose peshë tjetër vendoset në krye të kapakut (me dhe pa mermer).

Pyetje:

1. A lejon baza prej mermeri për lëvizje më të lehtë kur shtohen pesha?

2. Mund të mendoni për një aplikim për një pajisje të tillë? Kush do të ketë nevojë të lëvizë sende me pesha të mëdha? Si do të ndihmonte kjo?

3. Listoni tre makina të ndryshme që përfshijnë kushineta me top ose kushineta rul.

1: _____________ 2. ______________ 3 ._____________

Fletë pune opsionale e studentëve:
Ti je Inxhinieri! Zgjidhja e problemeve me kushineta rul

Udhëzime

Ju jeni inxhinier! Punoni në një ekip dhe hartoni një plan duke përdorur kushineta për të lëvizur një nga tavolinat tuaja të klasës, ose një tavolinë, 10 metra duke përdorur materialet e ofruara. Sfida: kufizoni forcën që aplikoni për të lëvizur tryezën ose tryezën në atë që mund të shtyni duke përdorur vetëm gishtin tuaj tregues. Ju mund të përdorni deri në 100 lapsa, shirita.

Materiale

Një grup materialesh për secilin grup studentësh:

• 100 lapsa
• shirit
• shirita gome
• Seksioni i qilimit ose qilimit

Hapi i parë:

Vizatoni një ilustrim që tregon zgjidhjen tuaj të planifikuar më poshtë.

Hapi i dytë:

Provoni planin tuaj! Shihni nëse mund ta lëvizni tavolinën vetëm duke përdorur - inxhinierët punojnë në shkallë të ndryshme gjatë gjithë kohës!

Pyetje:

1. Keni planifikuar punë projektimi? Pse ose pse jo?

2. Çfarë rishikimesh ju është dashur të bëni në planin tuaj për ta bërë atë një zgjidhje më efektive?

3. A keni qenë në gjendje të lëvizni tavolinën/tryezën duke përdorur vetëm forcën nga një gisht tregues?