पृष्ठभूमि

डिजाइनर और इंजीनियर हर दिन ऐसे समाधान तैयार करते हैं जो समस्याओं का समाधान करते हैं। इस इकाई में, छात्र प्रयोगशाला 1 में पेंडुलम के निर्माण, परीक्षण और संशोधन के लिए इंजीनियरिंग डिजाइन प्रक्रिया का उपयोग करेंगे। लैब 2 में, छात्र अपने पेंडुलम केर्प्लंक गेम के तत्वों का परीक्षण और संशोधन करने के लिए इंजीनियरिंग डिज़ाइन प्रक्रिया का उपयोग करेंगे।

इंजीनियरिंग डिजाइन प्रक्रिया (ईडीपी) क्या है?

छात्र चुनौतियों का समाधान करने के लिए अपने पेंडुलम निर्माण में संशोधन करते समय इंजीनियरिंग डिजाइन प्रक्रिया (ईडीपी) का उपयोग करेंगे। ई.डी.पी. चरणों की एक श्रृंखला है जिसका पालन इंजीनियर समस्याओं का समाधान निकालने के लिए करते हैं। अक्सर, समाधान में ऐसे उत्पाद का डिजाइन करना शामिल होता है जो निश्चित मानदंडों को पूरा करता हो या किसी निश्चित कार्य को पूरा करता हो।

ईडीपी को निम्नलिखित चरणों में विभाजित किया जा सकता है: परिभाषित करें → समाधान विकसित करें → अनुकूलन करें।

• इंजीनियरिंग परिभाषित करने में सफलता के मानदंडों और बाधाओं या सीमाओं के संदर्भ में समस्या को यथासंभव स्पष्ट रूप से बताना शामिल।
• इंजीनियरिंग समस्याओं के लिए समाधान का डिजाइन कई अलग-अलग संभावित समाधानों को उत्पन्न करने से शुरू होता है, फिर संभावित समाधानों का मूल्यांकन करके यह देखा जाता है कि कौन से समाधान समस्या के मानदंडों और बाधाओं को सबसे अच्छी तरह से पूरा करते हैं।
• डिजाइन समाधान को अनुकूलित करने में एक प्रक्रिया शामिल होती है जिसमें समाधानों का व्यवस्थित रूप से परीक्षण और परिशोधन किया जाता है और अंतिम डिजाइन को कम महत्वपूर्ण विशेषताओं के स्थान पर अधिक महत्वपूर्ण विशेषताओं को शामिल करके बेहतर बनाया जाता है।

ई.डी.पी. चक्रीय या का होता है। यह किसी उत्पाद या प्रक्रिया को बनाने, परीक्षण करने, विश्लेषण करने और परिष्कृत करने की प्रक्रिया है। परीक्षण के परिणामों के आधार पर, नए संस्करण बनाए जाते हैं, और उनमें तब तक संशोधन किया जाता रहता है जब तक कि डिजाइन टीम परिणामों से संतुष्ट न हो जाए।

इस इकाई में, छात्र पेंडुलम निर्माण को संशोधित करने के लिए ईडीपी का उपयोग करेंगे और परीक्षण करेंगे कि उनके संशोधन पेंडुलम के प्रदर्शन को कैसे प्रभावित करते हैं। इसके बाद, वे पुनरावृत्तीय डिजाइन प्रक्रिया का उपयोग करके अपना स्वयं का पेंडुलम केर्प्लंक गेम डिजाइन करेंगे।

पेंडुलम क्या है?

पेंडुलम एक भुजा पर स्थित वस्तु है। भुजा एक धुरी से जुड़ी होती है, जो स्विंग करने के लिए एक बिंदु है। गुरुत्वाकर्षण के कारण वस्तु स्वाभाविक रूप से नीचे लटकेगी, लेकिन यदि इसे एक ओर धकेला जाए तो यह एक ओर से दूसरी ओर झूलेगी (दोलन करेगी)। एक झूलते हुए पेंडुलम की आवृत्ति तब तक स्थिर रहेगी जब तक गुरुत्वाकर्षण और घर्षण पेंडुलम को रोक नहीं देते। पेंडुलम कैसे चलता है यह देखने के लिए नीचे दिए गए एनीमेशन को देखें।

ऐतिहासिक रूप से पेंडुलम का उपयोग समय मापने, गुरुत्वाकर्षण मापने और यहां तक ​​कि भूकंप मापने के लिए प्रारंभिक सीस्मोग्राफ के रूप में भी किया जाता रहा है। इस इकाई में, पेंडुलम निर्माण को छात्रों के लिए एक आधार के रूप में प्रयोग किया गया है, ताकि वे पेंडुलम केर्प्लंक गेम का निर्माण करते समय प्रयोग कर सकें। छात्रों को पेंडुलम केर्प्लंक खेल में संशोधन करने के लिए कहा जाएगा, क्योंकि वे अपने नियम और उद्देश्य स्वयं बनाएंगे।

VEX GO किट के टुकड़े

बच्चों को चीजें बनाने और उन्हें अलग करने में बहुत रुचि होती है। VEX GO बिल्ड STEM जांच के लिए छात्रों द्वारा निर्मित, रचनात्मक, भौतिक संरचनाएं हैं। छात्रों को पेंडुलम केर्प्लंक गेम यूनिट में VEX GO किट के टुकड़ों से परिचित कराया जाएगा।

VEX GO किट पोस्टर में भागों की प्रमुख श्रेणियों की सूची दी गई है: पिन, स्टैंडऑफ, शाफ्ट, गियर, पुली, डिस्क, कनेक्टर, पहिए, बीम, एंगल बीम, बड़े बीम, प्लेट और इलेक्ट्रॉनिक्स। पोस्टर में पिन टूल और किट में शामिल अन्य टुकड़ों का भी उल्लेख किया गया है।

पिन और स्टैंडऑफ़

चूंकि पिन और स्टैंडऑफ अन्य टुकड़ों को एक साथ जोड़ते हैं, इसलिए छात्रों को उनके उपयोग में भ्रम हो सकता है। स्टैंडऑफ दो टुकड़ों को जोड़ता है लेकिन उनके बीच में जगह छोड़ देता है। प्रत्येक प्रकार के स्टैंडऑफ में अलग-अलग चौड़ाई का अंतराल होता है जो उसके उपयोग से उत्पन्न होता है।

पिन दो या अधिक टुकड़ों को इस प्रकार जोड़ते हैं कि वे एक दूसरे के साथ समतल हो जाएं। लाल पिन प्रत्येक तरफ एक टुकड़े से जुड़ सकता है। इसके विपरीत, ग्रीन पिन एक तरफ एक टुकड़े को तथा दूसरी तरफ दो टुकड़ों को जोड़ सकता है।

कनेक्टर्स

पिन और स्टैंडऑफ उन टुकड़ों के बीच कनेक्शन बनाते हैं जो एक दूसरे के समानांतर होते हैं। हालाँकि, कनेक्टर 90 डिग्री के समकोण पर कनेक्शन बनाते हैं। ग्रीन कनेक्टर और ऑरेंज कनेक्टर समकोण कनेक्शन के साथ-साथ समानांतर कनेक्शन की भी अनुमति देते हैं।

बीम और प्लेटें

अधिकांश निर्माणों का संरचनात्मक आधार बनाने के लिए बीम और प्लेटों का उपयोग किया जाता है। ये अलग-अलग चौड़ाई और लंबाई वाले सपाट टुकड़े हैं। किसी बीम या प्लेट की चौड़ाई और लंबाई उस टुकड़े पर छेदों की संख्या से मापी जा सकती है। निर्माण कार्य शुरू करते समय विद्यार्थी सीखेंगे कि बीम (1 छेद चौड़ाई) बड़े बीम (2 छेद चौड़ाई) या प्लेट (3 या अधिक छेद चौड़ाई) की तरह स्थिर नहीं होते हैं।

इसमें चार एंगल बीम सहित कई अद्वितीय बीम हैं। ये बीम 45 या 90 डिग्री का कोण बनाते हैं। अन्य अद्वितीय बीमों में ब्लू थिन बीम शामिल है, जिसमें एक छेद होता है जो शाफ्ट में फिट हो जाता है और बीम को घूमने की अनुमति देता है, तथा इसमें मानक कनेक्शन के लिए अतिरिक्त छेद होते हैं। गुलाबी स्लॉटेड बीम का उपयोग रबर बैंड या रस्सियों को सुरक्षित करने के लिए किया जा सकता है।

अद्वितीय टुकड़े

स्पेसर्स का उपयोग भागों के बीच जगह बनाने के लिए या शाफ्ट के लिए कॉलर के रूप में किया जा सकता है। स्पेसर्स विशेष रूप से उपयोगी होते हैं जब निर्माण में किसी भाग को स्वतंत्र रूप से घूमने के लिए जगह बनानी होती है।

रबर बैंड एक स्ट्रेचेबल बैंड है जिसका उपयोग VEX GO निर्माण में विभिन्न तरीकों से किया जाता है, जैसे कि शक्ति पैदा करने के लिए या पुली को एक साथ जोड़ने के लिए। रबर बैंड को अलग-अलग लंबाई तक खींचने से निर्माण को अलग-अलग मात्रा में स्थितिज ऊर्जा मिलेगी जिसे निर्माण के एक हिस्से को शक्ति प्रदान करने के लिए गतिज ऊर्जा में परिवर्तित किया जा सकता है।

लंबी रस्सी और छोटी रस्सी बहुउद्देशीय टुकड़े हैं जिनके VEX GO बिल्ड में कई अनुप्रयोग हैं। विशेष रूप से, इनका उपयोग भागों को जोड़ने या किसी निर्माण के भीतर ऊर्जा के हस्तांतरण को सुविधाजनक बनाने के लिए किया जा सकता है।

पिन टूल

जब छात्र VEX GO किट से परिचित हो जाएंगे, तो उन्हें टुकड़ों को अलग करने में अनिवार्य रूप से सहायता की आवश्यकता होगी। पिन टूल छात्रों को तीन अलग-अलग कार्यों के माध्यम से टुकड़ों को अलग करने में मदद करता है: पुलर, लीवर और पुशर। पुलर उन पिनों को हटाने के लिए सबसे उपयुक्त है जिनका एक सिरा मुक्त हो।

पुलर का उपयोग करने के लिए, पिन को नाक के स्थान पर स्थित स्लॉट में डालें, पिन टूल को दबाएं, और पीछे खींचें। पिन को छेद से आसानी से निकाला जा सकेगा। यदि पिन आंशिक रूप से उजागर नहीं है, तो पुशर का उपयोग पिन के एक भाग को मुक्त करने के लिए किया जा सकता है। लीवर सबसे उपयुक्त तब होता है जब दो बीम या प्लेटों को अलग करने का प्रयास किया जाता है जो एक दूसरे के साथ समतल होती हैं। लीवर को दो टुकड़ों के बीच डाला जा सकता है और जुड़े हुए टुकड़ों को अलग करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। पिन टूल का उपयोग कैसे करें, यह जानने के लिए नीचे दिया गया एनीमेशन देखें।