ما هي التروس ؟
صندوق أدوات المعلم
- الغرض من هذا القسم
سيعرف قسم اللعب في مختبر العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات هذا الطلاب على التروس
والغرض منها داخل البناء. ستقدم هذه الصفحة الأولى مصطلحات مثل: التروس المتشابكة، وتروس
القيادة، والتروس المدارة، ونسب التروس، والميزة الميكانيكية، ونقل الطاقة. ستراجع الصفحة
التالية بنية M.A.D. الصندوق، ونسب التروس الخاصة به، والمزايا الميكانيكية لعزم الدوران أو
السرعة التي يتم إنشاؤها بواسطة تلك النسب. تتوج الصفحة التالية بحساب نسبة التروس لكامل
M.A.D. بناء المربع
. قد يكون من الجيد قراءة الصفحة الأولى كصف ثم جعل مجموعات الطلاب تعمل من خلال الصفحة
الثانية. يجب أن يقرأ كل طالب على طول.
إذا كانوا يعملون في مجموعات من ثلاثة، فيمكن تعيين الطلاب في أحد الأدوار الثلاثة:
1) خبير البناء: يجد هذا الطالب خطوة البناء في تعليمات البناء ويشير إلى مكان وجود هذه التروس في البناء المكتمل.
2) الآلة الحاسبة: يقوم هذا الطالب بحساب نسب التروس.
3) المسجل: يتحقق هذا الطالب من رياضيات الآلة الحاسبة، ويفسر ما تعنيه نسبة التروس، ويضمن أن الفريق يسجل جميع أعماله ضمن دفتر ملاحظاته الهندسية.
إذا كان لدى مجموعات الطلاب أكثر من ثلاثة طلاب، فقد يكون العديد من الطلاب مسؤولين عن نفس الدور. إذا كان للمجموعات أقل من ثلاثة، فيمكن للطالب نفسه تولي أدوار متعددة.
انقر هنا(Google Doc / .docx / .pdf ) للحصول على نموذج تقييم التعاون، أو انقر هنا (Google Doc / .docx / .pdf) للحصول على نموذج تقييم دفتر ملاحظات الهندسة القائم على المجموعة. هناك أيضًا نموذج تقييم مفكرة هندسية فردية، انقر هنا (Google Doc / .docx / .pdf ) . يجب مشاركة أي نماذج تقييم سيتم استخدامها للتسجيل مع الطلاب وشرحها لهم قبل بدء العمل.
التروس
تبدو التروس مثل الأقراص مع أسنان حول حوافها. من المهم ملاحظة أن أسنانهم متباعدة على قدم
المساواة لأن التروس تعمل من خلال تشابك أسنانهم معًا، كما هو موضح في الصورة أعلاه. عندما
يدور أحد التروس، فإنه يدير الترس التالي لأن أسنانه موضوعة بين بعضها البعض، وهو ما يُعرف
باسم التشابك. عادة ما يتم تركيب
التروس، أو توصيلها بأجزاء أخرى، بواسطة عمود أو
قاعدة. لذلك تستخدم التروس لنقل الحركة الدوارة، أو الطاقة، من عمود إلى آخر. عادة ما يتم
وضع العمود في مركز الترس. في الصورة أعلاه لـ VEX IQ Gears، يكون الثقب المركزي الذي يمر
عبر العمود هو المربع لأن أعمدة IQ مربعة.
تتمثل إحدى الطرق الرئيسية لتحديد الترس
في عدد الأسنان الموجودة فيه.
نصائح للمعلم
قد يكون من المفيد توجيه الطلاب إلى ملصق VEX IQ Parts وجعلهم يلاحظون أن التروس المضمنة في Super Kit مسماة باستخدام أعداد أسنانهم (60 و 36 و 12 تروس الأسنان). إذا كان الطلاب مرتبكين بسبب تركيب التروس على الأعمدة، فيمكن توجيههم للنظر إلى M.A.D. بناء الصندوق ولاحظ أن جميع التروس داخل البناء قد بنيت على أعمدة في مراكزها.
Meshed Gears
عندما يتم ربط ترسين معًا، يدور ترس واحد في الاتجاه التالي. يُطلق على الترس الذي يقوم بالدوران
أولاً ترس القيادة. يمكن اعتبار ترس القيادة نوعًا من المدخلات. يُطلق على الترس الذي يتم
تدويره بواسطة الترس الأول ترس القيادة. وبالتالي فإن ترس الدفع هو الخرج.
شاهد الرسوم
المتحركة أدناه لمشاهدة التروس المتشابكة أثناء العمل.
يجب أن تكون قد لاحظت أن ترس القيادة وترس القيادة يدوران في اتجاهين متعاكسين. عليهم الدوران في اتجاهات متعاكسة لأن أسنانهم متشابكة وتدور في مراكزهم.
نسب التروس
نسبة الترس هي مقارنة بين الدخل (ترس القيادة) إلى الخرج (ترس القيادة) ويتم حسابها من
خلال النظر في عدد أسنان كل ترس متشابك.
في المثال أعلاه، يحتوي كل من ترس
القيادة (الإدخال) والترس المدار (الإخراج) على 60 سنًا.
فيما يلي المعادلة
لحساب نسبة التروس:
لنستخدم مثال تروس الأسنان الستين أعلاه لأنها نسبة بسيطة للحساب.
نسبة التروس لهذين الترسين المتشابكين هي 1:1 مما يعني أنه في كل مرة يدور فيها ترس القيادة (الإدخال) دورانًا كاملاً واحدًا، يدور الترس المدار (الإخراج) أيضًا دورانًا كاملاً واحدًا.
نصائح للمعلم
تأكد من أن الطلاب يتعرفون على النسب من هذا الفصل أو فصل آخر. ببساطة، النسبة هي عبارة عن بيان لكيفية مقارنة رقمين.
أيضًا، تأكد من أن الطلاب يفهمون كيفية تقليل الكسور عن طريق قسمة البسط والمقام بنفس المقدار.
الميزة الميكانيكية
عندما يتم ربط اثنين أو أكثر من التروس، يتم إنشاء ميزة ميكانيكية داخل هذا البناء.
يتم تعريف الميزة الميكانيكية على أنها تغيير قوة الإدخال داخل الماكينة. يمكن قياس التغيير من خلال مقارنة المدخلات والمخرجات.
في المثال أعلاه، يكون للإدخال والإخراج نسبة 1:1 لذلك قد يبدو أنه لا توجد ميزة ميكانيكية ولكن هناك بالفعل. تسمى الميزة الميكانيكية عندما يكون الترسان بنفس الحجم نقل الطاقة لأن الترس المدفوع وعموده يدوران بقدر دوران ترس القيادة وعموده. لذلك قام ترس القيادة (الدخل) بنقل كل طاقته إلى ترس القيادة (الخرج).
في النشاط التالي، ستراجع M.A.D. بناء الصندوق وسيحسب ويختبر المزايا الميكانيكية للسرعة وعزم الدوران.
قم بتمديد تعلمك
-
التروس في الحياة اليومية
تستخدم العديد من الأجهزة الميكانيكية التروس. في العصر الرقمي، قد يكون هناك عدد أقل على ما يبدو ولكن يجب أن يكون الطلاب قادرين على تحديد خمسة أجهزة على الأقل تستخدم التروس. يمكنهم التحقيق في الأدوات قبل الكهرباء أيضًا. يجب على الطلاب بعد ذلك شرح كيفية استخدام كل منهم للتروس، وما هي وظيفة(وظائف) نظام التروس.
إليك بعض الأمثلة:
-
تستخدم العديد من الدراجات التروس للسماح للراكب بتغيير التروس للدواسة بشكل أسرع أو بقوة أكبر.
-
تستخدم الخلاطات اليدوية في المطبخ، قبل الكهرباء، التروس حتى يتمكن المستخدم من تدوير ذراع تدوير مقبض في اتجاه واحد (على سبيل المثال، لأعلى ولأسفل) وجعل مضارب الخلاط تدور في اتجاه آخر (على سبيل المثال، ذهابًا وإيابًا) في وعاء المكونات.
-
كما استخدمت الطواحين المائية التروس لتغيير اتجاه القوة من خلال نقل الطاقة. ستحول المياه التوربينات (عجلة المياه) التي ستحول التروس، وتنقل الطاقة إلى المصنع حيث كانت تستخدم في الطحن أو اللف أو منتجات المطرقة.