पृष्ठभूमि
डिजाइनर और इंजीनियर हर दिन समस्याओं को हल करने वाले समाधान तैयार करते हैं। इस इकाई में, छात्र प्रयोगशाला 1 में पेंडुलम बनाने, परीक्षण करने और संशोधित करने के लिए इंजीनियरिंग डिजाइन प्रक्रिया का उपयोग करेंगे। लैब 2 में, छात्र इंजीनियरिंग डिजाइन प्रक्रिया का उपयोग करके अपने पेंडुलम कर्पलंक गेम के तत्वों का परीक्षण और संशोधन करेंगे।
इंजीनियरिंग डिजाइन प्रक्रिया (ईडीपी) क्या है?
छात्र चुनौतियों का समाधान करने के लिए अपने पेंडुलम मॉडल में संशोधन करते समय इंजीनियरिंग डिजाइन प्रक्रिया (ईडीपी) का उपयोग करेंगे। ईडीपी उन चरणों की एक श्रृंखला है जिनका पालन इंजीनियर समस्याओं के समाधान खोजने के लिए करते हैं। अक्सर, समाधान में एक ऐसा उत्पाद डिजाइन करना शामिल होता है जो कुछ मानदंडों को पूरा करता हो या एक निश्चित कार्य को पूरा करता हो।
ईडीपी को निम्नलिखित चरणों में विभाजित किया जा सकता है: परिभाषित करें → समाधान विकसित करें → अनुकूलित करें।
- समस्याओं परिभाषित में सफलता के मानदंडों और बाधाओं या सीमाओं के संदर्भ में हल की जाने वाली समस्या को यथासंभव स्पष्ट रूप से बताना शामिल है
- इंजीनियरिंग समस्याओं के लिए समाधान डिजाइन करना कई अलग-अलग संभावित समाधान उत्पन्न करने से शुरू होता है, फिर संभावित समाधानों का मूल्यांकन करके यह देखा जाता है कि कौन से समस्या के मानदंडों और बाधाओं को सबसे अच्छी तरह से पूरा करते हैं
- डिजाइन समाधान को अनुकूलित करने में एक ऐसी प्रक्रिया शामिल है जिसमें समाधानों का व्यवस्थित रूप से परीक्षण और परिष्करण किया जाता है और अंतिम डिजाइन को कम महत्वपूर्ण विशेषताओं के बदले अधिक महत्वपूर्ण विशेषताओं शामिल करके बेहतर बनाया जाता है।
ईडीपी चक्रीय या प्रकृति का 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 तैयार किए जाते हैं, और तब तक उनमें संशोधन किया जाता है जब तक कि डिजाइन टीम परिणामों से संतुष्ट नहीं हो जाती।
इस इकाई में, छात्र ईडीपी का उपयोग करके पेंडुलम की संरचना में संशोधन करेंगे और यह परीक्षण करेंगे कि उनके संशोधन पेंडुलम के प्रदर्शन को कैसे प्रभावित करते हैं। फिर, वे पुनरावृत्ति डिजाइन प्रक्रिया का उपयोग करके अपना खुद का पेंडुलम कर्पलंक गेम डिजाइन करेंगे।
पेंडुलम क्या होता है?
पेंडुलम एक भुजा पर लटकी हुई वस्तु होती है। भुजा एक धुरी से जुड़ी होती है, जो घूमने का एक बिंदु होता है। गुरुत्वाकर्षण के कारण वस्तु स्वाभाविक रूप से नीचे की ओर लटक जाएगी, लेकिन यदि इसे एक तरफ धकेला जाए तो यह अगल-बगल झूलेगी (दोलन करेगी)। एक झूलते हुए पेंडुलम की आवृत्ति तब तक स्थिर रहेगी जब तक गुरुत्वाकर्षण और घर्षण उसे रोक नहीं देते। पेंडुलम की गति देखने के लिए नीचे दिया गया एनिमेशन देखें।
पेंडुलम का उपयोग ऐतिहासिक रूप से समय मापने, गुरुत्वाकर्षण को मापने और यहां तक कि भूकंप को मापने के लिए प्रारंभिक भूकंपमापी यंत्रों के रूप में भी किया जाता रहा है। इस यूनिट में, पेंडुलम संरचना का उपयोग छात्रों के लिए एक आधार के रूप में किया जाता है ताकि वे पेंडुलम कर्पलंक गेम बनाते समय प्रयोग कर सकें। छात्रों को पेंडुलम कर्पलंक गेम में बदलाव करने के लिए कहा जाएगा, जिसके तहत वे अपने नियम और उद्देश्य खुद बनाएंगे।
VEX GO किट में शामिल पुर्जे
बच्चों को चीजें बनाने और उन्हें तोड़ने में बहुत आनंद आता है। VEX GO द्वारा निर्मित संरचनाएं STEM अनुसंधान के लिए छात्रों द्वारा बनाई गई रचनात्मक भौतिक संरचनाएं हैं। पेंडुलम कर्पलंक गेम यूनिट में छात्रों को VEX GO किट के विभिन्न हिस्सों से परिचित कराया जाएगा।
VEX GO किट के पोस्टर में पुर्जों की प्रमुख श्रेणियां सूचीबद्ध हैं: 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 उपकरणों का भी उल्लेख किया गया है।
पिन और गतिरोध
क्योंकि पिन और स्टैंडऑफ अन्य टुकड़ों को आपस में जोड़ते हैं, इसलिए छात्र इनके उपयोग को लेकर भ्रमित हो सकते हैं। गतिरोध दो टुकड़ों को जोड़ता है लेकिन उनके बीच एक खाली जगह छोड़ देता है। प्रत्येक प्रकार के गतिरोध के उपयोग से उत्पन्न होने वाले अंतराल की चौड़ाई अलग-अलग होती है।
पिन दो या दो से अधिक टुकड़ों को इस प्रकार जोड़ते हैं कि वे एक दूसरे के साथ समतल रूप से फिट हो जाएं। लाल पिन दोनों तरफ एक-एक टुकड़े से जुड़ सकती है। इसके विपरीत, ग्रीन पिन एक तरफ एक टुकड़े को और दूसरी तरफ दो टुकड़ों को जोड़ सकता है।
कनेक्टर
पिन और स्टैंडऑफ समानांतर रखे गए टुकड़ों के बीच संबंध स्थापित करते हैं। हालांकि, 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।
कनेक्टर उदाहरण बीम और प्लेट
अधिकांश इमारतों की संरचनात्मक नींव बनाने के लिए बीम और प्लेटों का उपयोग किया जाता है। ये अलग-अलग चौड़ाई और लंबाई वाले चपटे टुकड़े हैं। किसी बीम या प्लेट की चौड़ाई और लंबाई को उस पर मौजूद छेदों की संख्या से मापा जा सकता है। छात्र निर्माण शुरू करते समय यह सीखेंगे कि बीम (1 छेद चौड़ाई) बड़े बीम (2 छेद चौड़ाई) या प्लेट (3 या अधिक छेद चौड़ाई) की तुलना में उतने स्थिर नहीं होते हैं।
इसमें चार एंगल बीम सहित कई विशिष्ट बीम शामिल हैं। ये बीम 45 या 90 डिग्री के कोण बनाते हैं। अन्य विशिष्ट बीमों में ब्लू थिन बीम शामिल है, जिसमें एक छेद होता है जो शाफ्ट को फिट करने की अनुमति देता है और बीम को घूमने देता है, और इसमें मानक कनेक्शनों के लिए अतिरिक्त छेद होते हैं। गुलाबी रंग की खांचेदार बीम का उपयोग निर्माण में रबर बैंड या रस्सियों को सुरक्षित करने के लिए किया जा सकता है।
अनूठे टुकड़े
स्पेसर का उपयोग पुर्जों के बीच जगह जोड़ने के लिए या शाफ्ट के लिए कॉलर के रूप में किया जा सकता है। किसी निर्माण प्रक्रिया में किसी हिस्से को स्वतंत्र रूप से घूमने के लिए जगह बनाने में स्पेसर विशेष रूप से उपयोगी होते हैं।
रबर बैंड एक खिंचाव योग्य बैंड है जिसका उपयोग VEX GO बिल्ड में कई तरह से किया जाता है, जैसे कि बिजली पैदा करने या पुली को आपस में जोड़ने के लिए। रबर बैंड को अलग-अलग लंबाई तक खींचने से निर्माण में अलग-अलग मात्रा में संभावित ऊर्जा उत्पन्न होगी, जिसे गतिज ऊर्जा में परिवर्तित करके निर्माण के किसी हिस्से को शक्ति प्रदान की जा सकती है।
लॉन्ग रोप और शॉर्ट रोप बहुउद्देशीय उपकरण हैं जिनका VEX GO बिल्ड में कई तरह से उपयोग किया जाता है। 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
जैसे-जैसे छात्र VEX GO किट से परिचित होते जाएंगे, उन्हें इसके पुर्जों को अलग करने में मदद की आवश्यकता अवश्य होगी। पिन टूल छात्रों को तीन अलग-अलग कार्यों के माध्यम से टुकड़ों को अलग करने में मदद करता है: खींचने वाला, उत्तोलक और धकेलने वाला। यह पुलर उन पिनों को निकालने के लिए सबसे उपयुक्त है जिनका एक सिरा खुला हो।
पुलर का उपयोग करने के लिए, पिन को नोक पर बने स्लॉट में डालें, पिन टूल को दबाएं और पीछे की ओर खींचें। पिन को छेद से आसानी से निकाला जा सकता है। यदि पिन आंशिक रूप से बाहर नहीं निकली हुई है, तो पुशर का उपयोग करके पिन के एक हिस्से को बाहर धकेला जा सकता है। जब दो बीम या प्लेटें एक दूसरे से सटी हुई हों और उन्हें अलग करने का प्रयास किया जा रहा हो, तो लीवर सबसे उपयुक्त होता है। लीवर को दोनों टुकड़ों के बीच में डाला जा सकता है और इसका उपयोग जुड़े हुए टुकड़ों को अलग करने के लिए किया जा सकता है। पिन टूल का उपयोग कैसे करें, यह देखने के लिए नीचे दिया गया एनिमेशन देखें।