أدوات المعلم - الغرض من هذا القسم
سيعرّف قسم اللعب في مختبر العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات الطلاب على التروس والغرض منها داخل المبنى. ستقدم هذه الصفحة الأولى مصطلحات مثل: التروس المتشابكة، والتروس الدافعة، والتروس المدفوعة، ونسب التروس، والميزة الميكانيكية، ونقل الطاقة. ستقوم الصفحة التالية بمراجعة بناء MAD الصندوق ونسب التروس والمزايا الميكانيكية لعزم الدوران أو السرعة التي تنشأ عن تلك النسب. تنتهي الصفحة التالية بحساب نسبة التروس لـ MAD بأكمله بناء الصندوق.
قد تكون فكرة جيدة أن تقرأ الصفحة الأولى كفصل دراسي ثم تطلب من مجموعات الطلاب العمل على الصفحة الثانية. يجب على كل طالب أن يقرأ معه.
في حالة العمل في مجموعات مكونة من ثلاثة طلاب، يمكن تعيين الطلاب لأحد الأدوار الثلاثة التالية:
1) خبير البناء: يجد هذا الطالب خطوة البناء في تعليمات البناء ويشير إلى مكان وجود تلك التروس في البناء المكتمل.
2) الآلة الحاسبة: يقوم هذا الطالب بحساب نسب التروس.
3) المسجل: يتحقق هذا الطالب من العمليات الحسابية للآلة الحاسبة، ويفسر ما تعنيه نسبة التروس، ويتأكد من أن الفريق يسجل جميع أعماله في دفتر الملاحظات الهندسي الخاص به.
إذا كانت مجموعات الطلاب تضم أكثر من ثلاثة طلاب، فمن الممكن أن يكون العديد من الطلاب مسؤولين عن نفس الدور. إذا كانت المجموعات تحتوي على أقل من ثلاثة، فيمكن للطالب نفسه أن يتولى أدوارًا متعددة.
انقر هنا (Google Doc / .docx / .pdf ) للحصول على نموذج تقييم التعاون، أو انقر هنا (Google Doc / .docx / .pdf) للمنهج المستند إلى المجموعة عنوان دفتر الهندسة. يوجد أيضًا نموذج تقييم لدفتر الهندسة الفردية، انقر هنا (Google Doc / .docx / .pdf ) . يجب مشاركة أي قواعد سيتم استخدامها لتسجيل الدرجات مع الطلاب وشرحها لهم قبل بدء العمل.
التروس
تبدو التروس مثل الأقراص ذات الأسنان حول حوافها. من المهم ملاحظة أن أسنانهم متباعدة بشكل متساوٍ لأن التروس تعمل من خلال تشابك أسنانها معًا، كما هو موضح في الصورة أعلاه. عندما يدور أحد التروس، فإنه يدور التالي لأن أسنانه متوضعة بين بعضها البعض، وهو ما يُعرف بالتشابك.
عادةً ما يتم تركيب التروس أو توصيلها بأجزاء أخرى بواسطة عمود أو قاعدة. لذلك تُستخدم التروس لنقل الحركة الدورانية، أو الطاقة، من عمود إلى آخر. عادة ما يتم وضع العمود في مركز الترس. في الصورة أعلاه لـ VEX IQ Gears، الفتحة المركزية لتمرير العمود من خلالها هي الفتحة المربعة لأن أعمدة IQ مربعة.
إحدى الطرق الرئيسية لتحديد الترس هي عدد الأسنان الموجودة به.
نصائح المعلم
قد يكون من المفيد توجيه الطلاب إلى ملصق VEX IQ Parts وجعلهم يلاحظون أن التروس المضمنة في Super Kit تمت تسميتها باستخدام أرقام أسنانها (60، و36، و12 تروس أسنان). إذا كان الطلاب في حيرة من أمرهم بشأن تركيب التروس على الأعمدة، فيمكن توجيههم للنظر إلى MAD بناء الصندوق ولاحظ أن جميع التروس الموجودة داخل البناء مبنية على أعمدة في مراكزها.
التروس المتشابكة
عندما يتم ربط ترسين معًا، فإن أحد التروس يدور حول الترس التالي. يُطلق على الترس الذي يقوم بالدوران أولاً ترس القيادة. يمكن اعتبار معدات القيادة كنوع من المدخلات. يُطلق على الترس الذي يتم تشغيله بواسطة الترس الأول اسم الترس المدفوع. وبالتالي فإن الترس المدفوع هو الناتج.
شاهد الرسوم المتحركة أدناه لرؤية التروس المتشابكة أثناء العمل.
لا بد أنك لاحظت أن ترس القيادة وترس القيادة يدوران في اتجاهين متعاكسين. يجب أن تدور في اتجاهين متعاكسين لأن أسنانها متشابكة وتدور في مراكزها.
نسب التروس
نسبة التروس هي مقارنة بين الإدخال (ترس القيادة) والمخرج (ترس القيادة) ويتم حسابها من خلال الأخذ في الاعتبار عدد أسنان كل ترس شبكي.
في المثال أعلاه، يحتوي كل من ترس القيادة (الإدخال) والترس المدفوع (الإخراج) على 60 سنًا.
فيما يلي صيغة حساب نسبة التروس:
دعونا نستخدم مثال الـ 60 Tooth Gears أعلاه لأنها نسبة سهلة الحساب.
نسبة التروس لهذين التروسين المتشابكين هي 1:1 مما يعني أنه في كل مرة يقوم ترس القيادة (الإدخال) بدورة كاملة، فإن ترس القيادة (الخرج) يدور أيضًا دورة كاملة.
نصائح المعلم
تأكد من أن الطلاب يتعرفون على النسب الموجودة في هذا الفصل أو فصل آخر. ببساطة، النسبة هي بيان لكيفية المقارنة بين رقمين.
تأكد أيضًا من أن الطلاب يفهمون كيفية تقليل الكسور عن طريق قسمة البسط والمقام على نفس المقدار.
ميزة ميكانيكيه
عندما يتم دمج تروسين أو أكثر، يتم إنشاء ميزة ميكانيكية داخل هذا البناء.
يتم تعريف الميزة الميكانيكية على أنها تغيير قوة الإدخال داخل الآلة. يمكن قياس التغيير من خلال مقارنة المدخلات والمخرجات.
في المثال أعلاه، المدخلات والمخرجات لها نسبة 1:1 لذلك قد يبدو أنه لا توجد ميزة ميكانيكية ولكن هناك بالفعل. تسمى الميزة الميكانيكية عندما يكون هناك ترسان بنفس الحجم بنقل الطاقة لأن الترس المدفوع وعموده يدوران بنفس القدر الذي يدور به ترس القيادة وعموده. لذا فإن ترس القيادة (الإدخال) ينقل كل قوته إلى ترس القيادة (الخرج).
في النشاط التالي، سوف تقوم بمراجعة MAD الخاص بك سيتم بناء الصندوق وحساب واختبار المزايا الميكانيكية للسرعة وعزم الدوران.
توسيع التعلم الخاص بك - التروس في الحياة اليومية
تستخدم العديد من الأجهزة الميكانيكية التروس. في العصر الرقمي، قد يبدو أن هناك عددًا أقل ولكن يجب أن يكون الطلاب قادرين على تحديد خمسة أجهزة على الأقل تستخدم التروس. يمكنهم فحص الأدوات قبل الكهرباء أيضًا. يجب على الطلاب بعد ذلك شرح كيفية استخدام كل منها للتروس، وما هي وظيفة (وظائف) نظام التروس.
وهنا بعض الأمثلة:
-
تستخدم العديد من الدراجات التروس للسماح للراكب بتغيير التروس للدواسة بشكل أسرع أو بقوة أكبر.
-
كانت الخلاطات اليدوية في المطبخ، قبل الكهرباء، تستخدم التروس بحيث يمكن للمستخدم إدارة ذراع التدوير في اتجاه واحد (على سبيل المثال، لأعلى ولأسفل) وجعل مضارب الخلاط تدور في اتجاه آخر (على سبيل المثال، للخلف وللأمام) وعاء المكونات.
-
تستخدم الطواحين المائية أيضًا التروس لتغيير اتجاه القوة من خلال نقل الطاقة. يقوم الماء بإدارة التوربين (عجلة الماء) التي من شأنها أن تدير التروس، وتنقل الطاقة إلى المصنع حيث يتم استخدامها لطحن المنتجات أو دحرجتها أو طرقها.