Uzun Kule Mücadelesi

Malzemeler (takım başına)

• 1 Golf Topu veya benzer boyutta / ağırlıkta top

İşlem

Topu kuleye, kulenin üst yüksekliğinin en fazla% 20 altında bir noktaya yerleştirerek her yapının gücünü test edin.

Dünyanın Büyük Kuleleri

Burç Halife: Dünyanın Büyük Kuleleri

Tasarım Yarışması

Bir golf topunun ağırlığını 2 dakika boyunca destekleyecek mümkün olan en yüksek kuleyi inşa etme zorluğuna sahip bir mühendis ekibinin parçasısınız.

Kriterler

• Kule, bir golf topunun ağırlığını 2 dakika boyunca taşımalıdır.
• Golf topunun ağırlığı, kulenin üst kısmına yakın bir yerde desteklenmeli ve topun alt kısmı kulenin üst yüksekliğinin en fazla% 20 altında olacak şekilde olmalıdır.

Kısıtlamalar

• Tasarım için sadece 50 pipet, 50 boru temizleyici ve 25 ataç kullanabilir.
• Malzemeleri bağlamak için bant kullanılamaz.
• Verilen zamanda bir çözüm tasarlayın.

1. Sınıfı 2-4 kişilik takımlara ayırın.
2. Uzun Kule - Sorunları Çözmek İçin Teknolojiyi Uygulama çalışma sayfasını ve tasarımların eskizlerini çizmek için bazı kağıtları dağıtın.
3. Arka Plan Kavramları Bölümündeki konuları tartışın.
4. Mühendislik Tasarım Sürecini, Tasarım Zorluğunu, Kriterleri, Kısıtlamaları ve Malzemeleri gözden geçirin. Zaman izin veriyorsa, tasarım meydan okumasını gerçekleştirmeden önce "Gerçek Dünya Uygulamaları" nı inceleyin.
5. Öğrencilere beyin fırtınası yapmaya ve tasarımlarını çizmeye başlamalarını söylemeden önce, onlardan aşağıdakileri göz önünde bulundurmalarını isteyin:
   ● Malzemelerinizin şeklini bükmenin veya değiştirmenin farklı yolları nelerdir?
   ● En güçlü şekil nedir?
   ● Malzemeleri daha güçlü hale getirmek için nasıl güçlendirebilirsiniz?
   ● Malzemelerinizi bantsız nasıl bağlayacaksınız?
6. Her takıma malzemelerini sağlayın.
7. Öğrencilerin günlük eşyalardan bir kule geliştirmeleri gerektiğini ve kulenin 2 dakika boyunca bir golf topunun ağırlığını taşıması gerektiğini açıklayın. Golf topunun ağırlığı, kulenin üst kısmına yakın bir yerde desteklenmeli ve topun alt kısmı kulenin üst yüksekliğinin en fazla% 20 altında olacak şekilde olmalıdır.
8. Tasarlamaları ve inşa etmeleri gereken süreyi duyurun (1 saat önerilir).
9. Zamanında kalmanızı sağlamak için bir zamanlayıcı veya çevrimiçi bir kronometre (geri sayım özelliği) kullanın. (www.online-stopwatch.com/full-screen-stopwatch). Öğrencilere, görevde kalmaları için düzenli "zaman kontrolleri" verin. Mücadele ediyorlarsa, onları daha hızlı çözüme götürecek sorular sorun.
10. Öğrenciler buluşur ve kuleleri için bir plan geliştirir. İhtiyaç duyacakları malzemeler üzerinde anlaşırlar, planlarını yazarlar / çizerler ve planlarını sınıfa sunarlar. Takımlar, ideal parça listelerini geliştirmek için diğer takımlarla sınırsız malzeme ticareti yapabilir.
11. Takımlar tasarımlarını oluşturur.
12. Kule tasarımlarını, kulenin üst kısmına yakın bir yere, topun alt kısmı kulenin üst yüksekliğinin en fazla% 20 altında olacak şekilde yerleştirerek test edin.
13. Takımlar kulelerinin yüksekliğini ve kulelerini inşa etmek için kaç malzeme kullandıklarını belgelemelidir.
14. Sınıf olarak, öğrenci yansıtma sorularını tartışın.
15. Konuyla ilgili daha fazla içerik için, "Gerçek Dünya Uygulamaları" ve "Daha Derin Kazma" bölümlerine bakın.

Öğrenci Yansıması (mühendislik defteri)

1. En uzun olan ve meydan okumayı kazanan kulenin şeklini veya yapısını açıklayın. Sizinki kazanmadıysa, bu kule sizinkinden nasıl farklıydı?
2. Bu projeyi tekrar yapma şansınız olsaydı, ekibiniz neyi farklı yapardı?
3. Bu etkinliğin bir ekip olarak yapılmasının daha faydalı olduğunu mu düşünüyorsunuz yoksa üzerinde yalnız çalışmayı mı tercih ederdiniz? Neden?
4. Ek bir malzeme kullanmış olsaydınız (bant, yapıştırıcı, tahta çubuklar, folyo - örnek olarak) hangisini seçerdiniz ve neden?
5. Bir bina inşaat için tasarlandıktan ve onaylandıktan sonra, inşaat sürecinde birçok yönün değiştiğini düşünüyor musunuz? Neden ya da neden olmasın?
6. Bunu aşan bir binanın inşa edilmesinin ne kadar süreceğini düşünüyorsunuz.
   Burç Halife yüksekliği? Nereye inşa edileceğini düşünüyorsunuz? Neden?

Ders, daha büyük öğrenciler için 1 ders dönemi kadar kısa bir sürede yapılabilir. Bununla birlikte, öğrencilerin acele hissetmelerine yardımcı olmak ve öğrenci başarısını sağlamak için (özellikle daha genç öğrenciler için) dersi iki döneme ayırın, öğrencilere beyin fırtınası yapmaları, fikirleri test etmeleri ve tasarımlarını tamamlamaları için daha fazla zaman verin. Bir sonraki sınıf döneminde testi ve sorgulamayı gerçekleştirin.

• Mühendisler: Dünyanın mucitleri ve problem çözücüleri. Mühendislikte yirmi beş ana uzmanlık tanınmıştır (infografiğe bakınız).
• Mühendislik Zihin Alışkanlıkları (EHM): Mühendislerin düşündüğü altı benzersiz yol.
• Mühendislik Tasarım Süreci (EDP): Süreç mühendisleri sorunları çözmek için kullanırlar.
• Kriterler: Tasarımın genel boyutu gibi karşılaması gereken koşullar.
• Kısıtlamalar: Malzeme, zaman, takım boyutu vb. İle ilgili kısıtlamalar.
• Prototip: Test edilecek çözümün çalışma modeli.
• tekrarlama: Test etme ve yeniden tasarlama tek bir yinelemedir. Tekrarlayın (birden çok yineleme).
• Ağırlık: Yerçekimi tarafından nesneye uygulanan kuvvet. (Birimler: lbs / Newtons).
• yüzde: Yüzlerce ifade edilen bir bütünün parçası (½ =% 50).

İnternet Bağlantıları

• Burç Halife Büyük Kuleleri
• Kule Tasarımı ve İnşaatı
• CN Kulesi

Önerilen Kaynaklar

• Ne Kadar Uzun ?: Binaları Karşılaştırma (ISBN: 978-1432939557)
• Yüksek Binaların Betonarme Tasarımı (ISBN: 978-1439804803)
• Yüksek Binalar İçin İnşaat Teknolojisi (ISBN: 978-9812818614)

Yazma aktivitesi

20. yüzyılın başında mühendislikteki ilerlemelerin dikey binaların patlayıcı bir şekilde büyümesine nasıl yol açtığı hakkında bir makale veya paragraf yazın.

Müfredat Çerçevelerine Uyum

Not: Bu serideki ders planları, aşağıdaki standartlardan bir veya daha fazlasıyla uyumludur:

• S. Fen Bilimleri Eğitimi Standartları (http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=4962)
• S. Yeni Nesil Bilim Standartları (http://www.nextgenscience.org/)
• Uluslararası Teknoloji Eğitimi Derneği'nin Teknolojik Okuryazarlık Standartları (http://www.iteea.org/TAA/PDFs/xstnd.pdf)
• S. Ulusal Matematik Öğretmenleri Konseyi'nin Okul Matematiği İlkeleri ve Standartları (http://www.nctm.org/standards/content.aspx?id=16909)
• S.Matematik için Ortak Çekirdek Eyalet Standartları (http://www.corestandards.org/Math)
• Bilgisayar Bilimleri Öğretmenleri Derneği K-12 Bilgisayar Bilimleri Standartları (http://csta.acm.org/Curriculum/sub/K12Standards.html)

Ulusal Bilim Eğitimi Standartları K-4 Sınıfları (4-9 yaş)

İÇERİK STANDART A: Araştırma Olarak Bilim

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

• Bilimsel araştırma yapmak için gerekli yetenekler
• Bilimsel sorgulamayı anlama

İÇERİK STANDART B: Fiziksel Bilimler

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler bir anlayış geliştirmelidir.

• Nesnelerin ve malzemelerin özellikleri

İÇERİK STANDART E: Bilim ve Teknoloji 

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

• Teknolojik tasarım yetenekleri
• Bilim ve teknolojiyi anlamak

İÇERİK STANDART F: Kişisel ve Sosyal Perspektiflerde Bilim

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler,

• Popülasyonlardaki özellikler ve değişiklikler
• Yerel zorluklarda bilim ve teknoloji

İÇERİK STANDART G: Bilimin Tarihi ve Doğası

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler,

• Bir insan çabası olarak bilim

Ulusal Bilim Eğitimi Standartları 5-8. Sınıflar (10-14 yaş)

İÇERİK STANDART A: Araştırma Olarak Bilim

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

• Bilimsel sorgulama ile ilgili anlayışlar

İÇERİK STANDART B: Fiziksel Bilimler

Faaliyetlerinin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler bir  Hareketler ve kuvvetler anlayışı geliştirmelidir.

İÇERİK STANDART E: Bilim ve Teknoloji

5-8. Sınıflardaki aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir.

• Teknolojik tasarım yetenekleri

İÇERİK STANDART F: Kişisel ve Sosyal Perspektiflerde Bilim

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler,

• Nüfuslar, kaynaklar ve ortamlar
• Riskler ve faydalar
• Toplumda bilim ve teknoloji

Ulusal Bilim Eğitimi Standartları 5-8. Sınıflar (10-14 yaş) İÇERİK STANDART G: Bilimin Tarihi ve Doğası

Etkinlikler sonucunda tüm öğrenciler bilim tarihi anlayışını geliştirmelidir.

Ulusal Bilim Eğitimi Standartları 9-12. Sınıflar (14-18 yaş)

İÇERİK STANDART A: Araştırma Olarak Bilim

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

• Bilimsel araştırma yapmak için gerekli yetenekler

İÇERİK STANDART B: Fiziksel Bilimler 

Faaliyetlerinin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler Hareketler ve kuvvetler hakkında anlayış geliştirmelidir.

İÇERİK STANDART E: Bilim ve Teknoloji

Aktiviteler sonucunda tüm öğrenciler gelişmelidir

• Teknolojik tasarım yetenekleri
• Bilim ve teknoloji ile ilgili anlayışlar

İÇERİK STANDART F: Kişisel ve Sosyal Perspektiflerde Bilim

Aktivitelerin bir sonucu olarak, tüm öğrenciler,

• Kişisel ve toplum sağlığı
• Nüfus artışı
• Çevre kalitesi
• Yerel, ulusal ve küresel zorluklarda bilim ve teknoloji

Yeni Nesil Bilim Standartları 2-5. Sınıflar (7-11 Yaş)

Madde ve Etkileşimleri

Anladıklarını gösteren öğrenciler şunları yapabilir:

• 2-PS1-2. Hangi malzemelerin amaçlanan bir amaca en uygun özelliklere sahip olduğunu belirlemek için farklı malzemelerin test edilmesinden elde edilen verileri analiz edin.

Hareket ve Kararlılık: Kuvvetler ve Etkileşimler

• 3-PS2-1. Dengeli ve dengesiz kuvvetlerin bir nesnenin hareketi üzerindeki etkilerine dair kanıt sağlamak için bir araştırma planlayın ve yürütün.

Mühendislik tasarımı 

Anladıklarını gösteren öğrenciler şunları yapabilir:

• 3-5-ETS1-1. Başarı için belirlenmiş kriterler ve malzemeler, zaman veya maliyet üzerindeki kısıtlamaları içeren bir ihtiyacı veya isteği yansıtan basit bir tasarım problemi tanımlayın.
• 3-5-ETS1-2. Sorunun kriterlerini ve kısıtlamalarını her birinin ne kadar iyi karşılayacağına bağlı olarak bir soruna birden çok olası çözüm üretin ve karşılaştırın.
• 3-5-ETS1-3. Bir modelin veya prototipin iyileştirilebilecek yönlerini belirlemek için değişkenlerin kontrol edildiği ve başarısızlık noktalarının dikkate alındığı adil testler planlayın ve uygulayın.

Yeni Nesil Bilim Standartları 6-8. Sınıflar (11-14 Yaş)

Mühendislik tasarımı 

Anladıklarını gösteren öğrenciler şunları yapabilir:

• MS-ETS1-1. Başarılı bir çözüm sağlamak için bir tasarım probleminin kriterlerini ve kısıtlamalarını, ilgili bilimsel ilkeleri ve olası çözümleri sınırlayabilecek insanlar ve doğal çevre üzerindeki potansiyel etkileri dikkate alarak yeterli hassasiyetle tanımlayın.

Yeni Nesil Bilim Standartları 6-8. Sınıflar (11-14 Yaş)

Mühendislik tasarımı 

• MS-ETS1-2, problemin kriterlerini ve kısıtlamalarını ne kadar iyi karşıladıklarını belirlemek için sistematik bir süreç kullanarak rakip tasarım çözümlerini değerlendirin.

Teknolojik Okuryazarlık Standartları - Tüm Yaşlar

Teknolojinin Doğası

• Standart 1: Öğrenciler teknolojinin özellikleri ve kapsamı hakkında bir anlayış geliştireceklerdir.

Teknoloji ve Toplum

• Standart 4: Öğrenciler teknolojinin kültürel, sosyal, ekonomik ve politik etkilerine ilişkin bir anlayış geliştireceklerdir.
• Standart 5: Öğrenciler teknolojinin çevre üzerindeki etkilerine ilişkin bir anlayış geliştireceklerdir.
• Standart 6: Öğrenciler, teknolojinin geliştirilmesi ve kullanımında toplumun rolüne ilişkin bir anlayış geliştireceklerdir.
• Standart 7: Öğrenciler teknolojinin tarih üzerindeki etkisine dair bir anlayış geliştirecekler.

Dizayn

• Standart 8: Öğrenciler tasarımın niteliklerine ilişkin bir anlayış geliştireceklerdir.
• Standart 9: Öğrenciler bir mühendislik tasarımı anlayışı geliştireceklerdir.
• Standart 10: Öğrenciler sorun giderme, araştırma ve geliştirme, icat ve yenilik ve problem çözmede deney yapmanın rolüne ilişkin bir anlayış geliştireceklerdir.

Teknolojik Bir Dünya İçin Yetenekler

• Standart 11: Öğrenciler tasarım sürecini uygulama becerilerini geliştireceklerdir.

Tasarlanmış Dünya

• Standart 20: Öğrenciler, inşaat teknolojileri hakkında bir anlayış geliştirecek ve bunları seçebilecek ve kullanabilecektir.

Mühendislik Takım Çalışması ve Planlama

Yalnızca 50 pipet, 50 boru temizleyici ve 25 ataç kullanarak inşa edebileceğiniz en yüksek kuleyi inşa etme zorluğuna sahip bir mühendis ekibinin parçasısınız.

Tüm malzemeleri kullanmanıza gerek yoktur, ancak kuleniz bir golf topunun ağırlığını iki dakika boyunca taşımalıdır. Golf topu, topun alt kısmı kulenin üst yüksekliğinin% 20'den fazla altında olmayacak şekilde kulenin tepesine yakın bir yerde desteklenmelidir.

Planlama ve Tasarım Aşaması

Pipetlerin, boru temizleyicilerinin ve ataçların şeklini bükebileceğiniz veya değiştirebileceğiniz farklı yolları düşünün. Bu öğeleri kesebilirsiniz, ancak bunları birbirine bağlamak için bant veya başka malzemeler kullanamazsınız. Aşağıdaki kutuya kule için planınızı çizin.

Yapı aşaması

Kulenizi inşa edin ve golf topunu destekleyip desteklemediğini test edin. Ardından aşağıdaki soruları yanıtlayın:

1. Tasarımınız, inşa ettiğiniz gerçek kuleye ne kadar benziyordu?

2. İnşaat aşamasında değişiklik yapmanız gerektiğini fark ettiyseniz, ekibinizin neden revizyon yapmaya karar verdiğini açıklayın.

3. Size verilen tüm parçaları kullandınız mı? Sadece kulenin yüksekliğini artırmak için kullanılan parçalardan herhangi biri var mıydı?

Sunum ve Ölçüm

Kulenizi sınıfa sunun ve öğretmeninizin kulenin yüksekliğini ölçmesini sağlayın. Golf topunun kulenin üst kısmına yakın bir yerde, topun alt kısmı kulenin üst yüksekliğinin en fazla% 20 altında olacak şekilde desteklenmesi gerektiğini unutmayın. Top üstten% 10'un altına düşerse, kuleniz diskalifiye edilecektir. Kuleniz için aşağıdaki kutuyu doldurun:

Değerlendirme

Aşağıdaki değerlendirme sorularını tamamlayın:

1. En uzun olan ve mücadeleyi kazanan kulenin şeklini veya yapısını açıklayın. Sizinki kazanmadıysa, bu kule sizinkinden nasıl farklıydı?

2. Bu projeyi tekrar yapma şansınız olsaydı, ekibiniz neyi farklı yapardı?

3. Bu etkinliğin bir ekip olarak yapılmasının daha faydalı olduğunu mu düşünüyorsunuz yoksa üzerinde yalnız çalışmayı mı tercih ederdiniz? Neden?

4. Ek bir malzeme (bant, tutkal, tahta çubuklar, folyo - örnek olarak) kullanabilseydiniz, hangisini seçerdiniz ve neden?

5. Bir bina inşaat için tasarlandıktan ve onaylandıktan sonra, inşaat sürecinde birçok yönün değiştiğini düşünüyor musunuz? Neden ya da neden olmasın?

6. Burç Halife'nin yüksekliğini aşan bir binanın inşa edilmesinin ne kadar süreceğini düşünüyorsunuz? Nereye inşa edileceğini düşünüyorsunuz? Neden?

• Svahili