Цлиппер Цреатионс
У овој лекцији ученици уче о једноставним машинама. Студенти пројектују и израђују радни модел шкаре за нокте.
- Истражите основне принципе инжењерског дизајна.
- Научите како да направите модел једноставне машине.
- Истражите како функционише једноставна машина попут шкаре за нокте.
Старосни нивои: 8-18
Грађевински материјали
Потребни материјали
- Листови од пјенасте плоче
- селотејп
- Лепак
- Чачкалице
- Секач кутија
Компоненте модела
- Доња даска за шишање
- Горња плоча за шишање
- Ручна полуга за управљање машинама за шишање
- Део оловке да служи као вратило
- Клин од пјенасте плоче за крај гдје се плоче за шишање спајају (претходно изрезао наставник)
- Двострука дебљина упоришта за ручну полугу
- 8 ивица за шишање (представљају резне ивице правих машина за шишање)
- 10 чачкалица за обликовање крајева осовине оловке
Учитељ унапред треба да исече плочу од пене према доњем дијаграму, пружајући ученицима унапред исечене облике. Ученици затим састављају мале делове на велике делове опремљене лепком. Пустите да се лепак осуши. Следећег дана или на часу, ученици треба да саставе модел машинице за шишање са траком на ивицама доње и горње плоче за шишање. Провуците чачкалице кроз рупе на оловци или их залепите на оловку.
Materijali
- Модели шкаре за нокте
Процес
- Ученици тестирају своје моделе шкаре за нокте радећи их како би симулирали резање ноктију
Дизајн изазов
Ви сте тим инжењера који има изазов да изгради радни модел комплета шкаре за нокте користећи приложене материјале. Када завршите са моделом, тестирајте свој дизајн да бисте симулирали сечење ноктију.
Затим ћете имати изазов да осмислите план помоћу једноставних машина за премештање телефонског именика са једне стране учионице на другу без додиривања књиге. Морате да користите најмање једну једноставну машину у свом решењу ... али можете користити колико год желите.
kriterijumi
- Пратите упутства наведена на ученичком радном листу да бисте изградили модел
Ограничења
- Користите само достављене материјале
- Разбијте разред у тимове од по 2
- Поделите радни лист Цлиппер Цреатионс.
- Разговарајте о темама у одељку Позадински концепти. Истакните врсте једноставних машина, посвећујући велику пажњу „полузи“. Упутите ученике да користе Студентски радни лист као водич за састављање својих модела шкаре за нокте.
- Прегледајте поступак инжењерског дизајна, изазов за дизајн, критеријуме, ограничења и материјале.
- Обезбедите сваки тим својим материјалима.
- Објасните да ученици морају изградити радни модел комплета шкаре за нокте.
- Најавите колико им времена треба да направе (препоручује се 1 сат).
- Користите тајмер или он-лине штоперицу (функција одбројавања) како бисте били сигурни да држите време. (ввв.онлине-стопватцх.цом/фулл-сцреен-стопватцх). Дајте ученицима редовне „временске провере“ како би остали на задатку. Ако се муче, поставите питања која ће их брже довести до решења.
- Ученици се састају и граде своје моделе користећи упутства и дијаграме приказане на ученичком листу
- Тимови граде своје дизајне.
- Тимови тестирају свој дизајн симулирајући како ће им резач ноктију резати нокте.
- Након завршетка израде модела, упутите ученичке тимове да осмисле план помоћу једноставних машина за премештање телефонског именика са једне стране учионице на другу без додиривања књиге. Морају да користе најмање једну једноставну машину у свом решењу ... али могу да користе многе које желе. Требали би скицирати свој план.
- Као час, разговарајте о питањима за размишљање ученика.
- За више садржаја о теми, погледајте одељак „Дубље копање“.
Рефлексија ученика (инжењерска свеска)
- Који је био најефикаснији део вашег дизајна - део који је радио како је планирано?
- Који је био најмање ефикасан део вашег дизајна - део који је изазвао највише проблема или није радио како сте планирали?
- Када бисте могли да поновите свој првобитни план, шта бисте променили?
- Мислите ли да инжењери морају дизајнирати, редизајнирати и редизајнирати како би дошли до најбољег производа или процеса? Наведите пример производа или процеса који се временом променио (попут телефона или авиона).
Модификација времена
Лекција се може изводити за само 1 час за старије ученике. Међутим, да бисте ученицима помогли да се осећају пожуривано и да би им осигурали успех (посебно за млађе ученике), поделите наставу на два периода дајући ученицима више времена за мозгање, тестирање идеја и дораду њиховог дизајна. Спроведите тестирање и извештавање у наредном периоду наставе.
Наставнички ресурс
ЈЕДНОСТАВНЕ МАШИНЕ | ШТА ЈЕ ТО | КАКО ПОМАЖЕ УС ВОРК | ПРИМЕРИ |
ЛЕВЕР
|
Чврста шипка која почива на подупирачу званом упориште
|
Подиже или премешта терет
|
Грицкалица за нокте, лопата, орашара, клацкалица, полуга, лакат, пинцета, отварач за флаше
|
КОСА РАВАН
|
Коса површина која повезује нижи ниво са вишим
|
Ствари се крећу горе или доле
|
Тобоган, степенице, рампа, покретне степенице, падина
|
ТОЧАК И ОСОВИНА
|
Точак са шипком, назван осовина, кроз центар: оба дела се крећу заједно
|
Подиже или премешта терет
|
Квака на вратима, оштрач оловака, бицикл
|
ПУЛЛЕИ
|
Жлебљени точак са ужетом или каблом око њега
|
Помера ствари горе, доле или преко
|
Завеса, шлепер, мини завеса, стуб за заставу, кран
|
Обично су машине намењене да смање количину силе потребне за померање објекта. Али у том процесу удаљеност се повећава. Рампа за инвалидска колица је лако визуализован пример овог односа. Док се количина напора и снаге смањује (сила), стварна удаљеност се значајно повећава. Дакле, количина стварног посла је иста. Док је типична примена машина да се смањи напор или сила, постоје важне примене машина где то није предност - то јест, сила се не смањује, или заправо постоји смањење предности - то јест, сила се повећава. Најбољи пример машине која нема предности је једноставна или појединачна ременица. Једна ременица мења само смер силе напора. Пример је навлачење завесе.
Шкаре за нокте су пример полуга. Сила која делује на дршку шкаре стисне сечива апарата за шишање тако да сечива додирују и ошишају ексер. У машини за шишање ноктију, ослонац је стожерни спој између два дела шкаре.
Увод у једноставне машине
Једноставне машине су „једноставне“ јер већина има само један покретни део. Када спојите једноставне машине, добијате сложену машину, попут косилице, аутомобила, чак и електричног тримера за косу! Запамтите, машина је сваки уређај који олакшава рад. У науци „рад“ значи покретање нечега. Важно је знати да када користите једноставну машину, заправо радите исту количину посла - само изгледа лакше. Једноставна машина смањује количину напора потребног за померање нечега, али ви је премештате на већу удаљеност да бисте обавили исту количину посла. Зато запамтите, постоји компромис енергије када се користе једноставне машине.
Обично су машине намењене да смање количину силе потребне за померање објекта. Али у том процесу удаљеност се повећава. Рампа за инвалидска колица је лако визуализован пример овог односа. Док се количина напора и снаге смањује (сила), стварна удаљеност се значајно повећава. Дакле, количина стварног посла је иста. Док је типична примена машина да се смањи напор или сила, постоје важне примене машина где то није предност - то јест, сила се не смањује, или заправо постоји смањење предности - то јест, сила се повећава. Најбољи пример машине која нема предности је једноставна или појединачна ременица. Једна ременица мења само смер силе напора. Пример је навлачење завесе.
Шкаре за нокте су пример полуга. Сила која делује на дршку шкаре стисне сечива апарата за шишање тако да сечива додирују и ошишају ексер. У машини за шишање ноктију, ослонац је стожерни спој између два дела шкаре.
Врсте једноставних машина
Постоје четири врсте једноставних машина које чине основу свих механичких машина:
Левер
Покушајте да извучете заиста тврдоглаву коров из земље. Користећи само голе руке, то може бити тешко или чак болно. Са алатом, попут ручне лопате, требало би да победите у бици. Свако оруђе које извуче нешто лабаво је полуга. Полуга је рука која се „окреће“ (или окреће) према „тачки ослонца“ (или тачки). Замислите канџасти крај чекића који користите за откопчавање ексера. То је полуга. То је закривљена рука која се наслања на тачку на површини. Док ротирате закривљену руку, одваја нокат са површине. И то је напоран посао! Постоје три врсте полуга:
- Полуга прве класе - Када се упориште налази између крака силе и полуге, полуга се описује као полуга прве класе. У ствари, многи од нас су упознати са овом врстом полуге. То је класичан пример клацкалица-или шкаре за нокте.
- Полуга друге класе - У полузи друге класе, крак терета лежи између упоришта и крака силе. Добар пример ове врсте полуге је колица.
- Полуга треће класе - У овој класи полуга, крак силе лежи између упоришта и крака терета. Због овог распореда потребна је релативно велика сила за померање терета. То се надокнађује чињеницом да је могуће извршити кретање терета на великој удаљености уз релативно мало кретање крака силе. Замислите штап за пецање!
Коса раван
Раван је равна површина. На пример, глатка плоча је раван. Ако авион лежи равно на земљи, вероватно вам неће помоћи да обавите посао. Међутим, када је та раван нагнута или коса, може вам помоћи да премештате објекте на даљину. И то је посао! Уобичајена коса раван је рампа. Подизање тешке кутије на утоварни пристаниште много је лакше ако кутију гурнете уз рампу - једноставну машину.
клин
- Уместо да користите глатку страну нагнуте равни, зашиљене ивице можете да користите и за друге врсте послова. На пример, можете да користите ивицу да бисте ствари раздвојили. Тада је нагнута раван клин. Дакле, клин је заправо врста нагнуте равни. Осовина је клин. Замислите ивицу сечива. То је ивица глатке косе површине. То је клин!
шраф
- Сада узмите нагнуту раван и омотајте је око цилиндра. Његова оштра ивица постаје још један једноставан алат: вијак. Ставите метални вијак поред рампе и тешко је уочити сличности, али вијак је заправо само друга врста нагнуте равни. Како вам завртањ помаже у раду? Сваки окрет металног вијка помаже вам да померате комад метала кроз дрвени простор.
Точак и осовина
Точак је кружни диск причвршћен на централну шипку, који се назива осовина. Волан аутомобила је точак и осовина. Део на који стављамо руке и примењујемо силу (обртни момент) назива се точак, који окреће мању осовину. Одвијач је још један пример точка и осовине. Отпуштање чврстог вијка голим рукама може бити немогуће. Дебела ручка је точак, а метална осовина осовина. Што је ручка већа, потребна је мања сила за окретање завртња.
Шкив
Уместо осовине, точак је могао да ротира и конопац или гајтан. Ова варијација точка и осовине је ременица. У ременици, ужад се омотава око точка. Док се точак окреће, кабл се помера у оба смера. Сада, причврстите куку за кабл и помоћу ротације точка можете подизати и спуштати предмете. На јарболу за заставе, на пример, конопац је причвршћен за ременицу. На конопцу се обично налазе две куке. Уже се окреће око ременице и спушта куке на које можете причврстити заставицу. Затим окрените гајтан и заставица се подиже високо на стубу.
Рецоммендед Реадинг
- Прављење механичких чуда у дрвету (ИСБН: 978-1626548862)
- Научни експерименти са једноставним машинама (Научни експерименти) Салли Нанкивелл-Астон, Доротхи Јацксон (ИСБН: 978-0531154458)
Писање активности
Одредите примере других дизајна шкаре за нокте. Напишите есеј (или одломак овисно о доби) о томе како се дизајни разликују и како различити дизајни могу утјецати на функцију шкаре.
Усклађивање са оквирним програмима
Белешка: Сви планови лекција у овој серији усклађени су са Национални стандарди научног образовања које су произвели Национални савет за истраживање и које је одобрило Национално удружење наставника науке, а по потреби и стандарди Међународне асоцијације за технолошко образовање за технолошку писменост или Национално веће наставника математике „Принципи и стандарди за школску математику“.
Национални стандарди научног образовања Разреди К-4 (узраст 4 - 9)
САДРЖАЈ СТАНДАРД А: Наука као упит
Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају
- Способности неопходне за научно испитивање
- Разумевање научног испитивања
САДРЖАЈ СТАНДАРД Е: Наука и технологија
Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају
- Способности технолошког дизајна
САДРЖАЈ СТАНДАРД Ф: Наука у личној и социјалној перспективи
Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање
- Наука и технологија у локалним изазовима
САДРЖАЈ СТАНДАРД Г: Историја и природа науке
Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање
- Наука као људски подухват
Национални стандарди научног образовања Разреди 5-8 (узраст 10 - 14 година)
САДРЖАЈ СТАНДАРД А: Наука као упит
Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају
- Способности неопходне за научно испитивање
- Разумевање научног испитивања
САДРЖАЈ СТАНДАРД Е: Наука и технологија
Као резултат активности у 5-8 разредима, сви ученици би требало да се развијају
- Способности технолошког дизајна
- Разумевање науке и технологије
САДРЖАЈ СТАНДАРД Ф: Наука у личној и социјалној перспективи
Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање
- Ризици и користи
- Наука и технологија у друштву
САДРЖАЈ СТАНДАРД Г: Историја и природа науке
Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање
- Наука као људски подухват
- Историја науке
Национални стандарди научног образовања Разреди 9-12 (узраст 14-18 година)
САДРЖАЈ СТАНДАРД А: Наука као упит
Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају
- Способности неопходне за научно испитивање
- Разумевање научног испитивања
САДРЖАЈ СТАНДАРД Е: Наука и технологија
Као резултат активности, сви ученици би требало да се развијају
- Способности технолошког дизајна
- Разумевање науке и технологије
САДРЖАЈ СТАНДАРД Ф: Наука у личној и социјалној перспективи
Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање
- Здравље личности и заједнице
- Наука и технологија у локалним, националним и глобалним изазовима
САДРЖАЈ СТАНДАРД Г: Историја и природа науке
Као резултат активности, сви ученици треба да развију разумевање
- Природа научног сазнања
- Историјске перспективе
Стандарди за технолошку писменост - сва доба
Природа технологије
- Стандард 1: Студенти ће развити разумевање карактеристика и домета технологије.
Технологија и друштво
- Стандард 4: Студенти ће развити разумевање културних, социјалних, економских и политичких ефеката технологије.
- Стандард 6: Студенти ће развити разумевање улоге друштва у развоју и употреби технологије.
- Стандард 7: Студенти ће развити разумевање утицаја технологије на историју.
Дизајн
- Стандард 8: Студенти ће развити разумевање својстава дизајна.
- Стандард 9: Студенти ће развити разумевање инжењерског дизајна.
- Стандард 10: Студенти ће развити разумевање улоге решавања проблема, истраживања и развоја, проналаска и иновација и експериментисања у решавању проблема.
Способности за технолошки свет
- Стандард 13: Студенти ће развити способности за процену утицаја производа и система.
Дизајнирани свет
Стандард 17: Студенти ће развити разумевање и моћи ће да бирају и користе информационе и комуникационе технологије.
Направите модел шкаре за нокте
Листа материјала
- пенаста плоча
- виска трака
- чачкалице
Делови модела
- Доња даска за шишање
- Горња плоча за шишање
- Ручна полуга за управљање машинама за шишање
- Део оловке да служи као вратило
- Клин од пјенасте плоче за крај гдје се даске за шишање спајају (претходно изрезао наставник)
- Двострука дебљина упоришта за ручну полугу
- 8 ивица за шишање (представљају резне ивице правих машина за шишање)
- 10 чачкалица за обликовање крајева осовине оловке
инструкције
Радећи у тимовима, проучите следећу илустрацију и саставите мале делове на велике делове опремљене лепком. Пустите да се лепак осуши. Затим саставите модел шкаре са траком на ивици и доње и горње плоче за шишање. Провуците чачкалице кроз рупе на оловци или их залепите на оловку. Тестирајте своје шкаре!
Ви сте инжењер! Радите у тиму и осмислите план помоћу једноставних машина за премештање телефонског именика са једне стране учионице на другу без додиривања књиге. Морате да користите најмање једну једноставну машину у свом решењу ... али можете користити и многе ако желите.
Први корак:
Нацртајте машину или решење вашег тима у доњем пољу.
|
Корак други:
Испробајте план вашег тима и проверите да ли ради!
Питања:
- Који је био најефикаснији део вашег дизајна - део који је радио како је планирано?
- Који је био најмање ефикасан део вашег дизајна - део који је изазвао највише проблема или није радио како сте планирали?
- Када бисте могли да поновите свој првобитни план, шта бисте променили?
- Мислите ли да инжењери морају дизајнирати, редизајнирати и редизајнирати како би дошли до најбољег производа или процеса? Наведите пример производа или процеса који се временом променио (попут телефона или авиона).
Превод плана лекције