Sfondo

Progettisti e ingegneri creano soluzioni che risolvono problemi ogni giorno. In questa Unità, gli studenti utilizzeranno il Processo di Progettazione Tecnica per costruire, testare e modificare il Pendolo nel Laboratorio 1. Nel Lab 2, gli studenti utilizzeranno il processo di progettazione ingegneristica per testare e modificare elementi del loro gioco Pendulum Kerplunk.

Che cos'è il processo di progettazione ingegneristica (EDP)?

Gli studenti utilizzeranno il processo di progettazione ingegneristica (EDP) per modificare le loro build Pendulum e risolvere le sfide. L'EDP è una serie di passaggi che gli ingegneri seguono per trovare soluzioni ai problemi. Spesso la soluzione consiste nel progettare un prodotto che soddisfi determinati criteri o svolga un determinato compito.

L'EDP può essere suddiviso nei seguenti passaggi: DEFINIZIONE → SVILUPPO SOLUZIONI → OTTIMIZZAZIONE.

• Definire problemi di ingegneria implica enunciare il problema da risolvere nel modo più chiaro possibile in termini di criteri di successo e vincoli o limiti.
• La progettazione di soluzioni ai problemi di ingegneria inizia con la generazione di un certo numero di diverse possibili soluzioni, quindi con la valutazione delle potenziali soluzioni per vedere quali soddisfano meglio i criteri e i vincoli del problema.
• L'ottimizzazione della soluzione progettuale implica un processo in cui le soluzioni vengono sistematicamente testate e perfezionate e il progetto finale viene migliorato sostituendo le caratteristiche meno importanti con quelle più importanti.

L'EDP è di natura ciclica o iterativa . Si tratta di un processo di creazione, test, analisi e perfezionamento di un prodotto o processo. Sulla base dei risultati dei test, vengono create nuove iterazioni, che continuano a essere modificate finché il team di progettazione non è soddisfatto dei risultati.

In questa Unità, gli studenti utilizzeranno l'EDP per modificare la configurazione del Pendulum e testare in che modo le loro modifiche influiscono sulle prestazioni del Pendulum. Quindi, utilizzeranno il processo di progettazione iterativa per progettare il proprio gioco Pendulum Kerplunk.

Cos'è un pendolo?

Un pendolo è un oggetto appoggiato su un braccio. Il braccio è fissato a un perno, che è un punto da cui oscillare. L'oggetto tenderà naturalmente a penzolare per effetto della gravità, ma se viene spinto da un lato oscillerà da un lato all'altro. La frequenza di oscillazione di un pendolo rimane costante finché la gravità e l'attrito non fermano il pendolo. Guarda l'animazione qui sotto per vedere come si muove il pendolo.

I pendoli sono stati storicamente utilizzati per la misurazione del tempo, della gravità e perfino come primi sismografi per misurare i terremoti. In questa Unità, la costruzione del Pendolo viene utilizzata come base per gli studenti che vogliono sperimentare mentre costruiscono il gioco Pendulum Kerplunk. Agli studenti verrà chiesto di modificare il gioco Pendulum Kerplunk creando le proprie regole e obiettivi.

Pezzi nel kit VEX GO

I bambini sono affascinati dal costruire e smontare le cose. Le strutture VEX GO sono strutture fisiche creative, realizzate dagli studenti per le ricerche STEM. Gli studenti verranno introdotti ai componenti del kit VEX GO nell'unità di gioco Pendulum Kerplunk.

Il poster del kit VEX GO elenca le principali categorie di parti: perni, distanziali, alberi, ingranaggi, pulegge, dischi, connettori, ruote, travi, travi angolari, travi di grandi dimensioni, piastre ed elettronica. Il poster menziona anche lo strumento Pin e gli altri pezzi inclusi nel kit.

Perni e distanziali

Poiché perni e distanziali collegano tra loro altri pezzi, gli studenti potrebbero confonderne l'uso. I distanziatori collegano due pezzi ma lasciano uno spazio in mezzo. Ogni tipo di distanziatore crea uno spazio di larghezza diversa con il suo utilizzo.

I perni collegano due o più pezzi in modo che siano a filo l'uno con l'altro. Il perno rosso può essere collegato a un pezzo su ciascun lato. Al contrario, il perno verde può collegare un pezzo da un lato e due pezzi dall'altro.

Connettori

Perni e distanziatori creano collegamenti tra pezzi paralleli tra loro. I connettori, invece, creano connessioni ad angolo retto di 90 gradi. Il connettore verde e il connettore arancione consentono sia collegamenti ad angolo retto che paralleli.

Travi e piastre

Per creare la base strutturale della maggior parte delle costruzioni si utilizzano travi e piastre. Si tratta di pezzi piatti con larghezze e lunghezze variabili. La larghezza e la lunghezza di una trave o di una piastra possono essere misurate in base al numero di fori presenti sul pezzo. Man mano che iniziano a costruire, gli studenti impareranno che le travi (con 1 foro di larghezza) non sono stabili quanto le travi più grandi (con 2 fori di larghezza) o le piastre (con 3 o più fori di larghezza).

Sono presenti diverse travi uniche, tra cui quattro travi angolari. Questi raggi creano angoli di 45 o 90 gradi. Altre travi esclusive includono la Blue Thin Beam, che ha un foro in cui si inserisce un albero e consente alla trave di ruotare, e ha fori aggiuntivi per i collegamenti standard. La trave scanalata rosa può essere utilizzata per fissare l'elastico o le corde durante la costruzione.

Pezzi Unici

I distanziali possono essere utilizzati per aggiungere spazio tra le parti o come collare per un albero. I distanziatori sono particolarmente utili per creare spazio affinché un componente possa muoversi liberamente durante la costruzione.

L'elastico è un elastico che viene utilizzato in vari modi nelle build VEX GO, ad esempio per generare potenza o per collegare tra loro le carrucole. Allungando l'elastico a diverse lunghezze si otterrà una diversa quantità di energia potenziale che può essere trasformata in energia cinetica per alimentare una parte della costruzione.

La corda lunga e la corda corta sono pezzi multiuso che trovano molteplici applicazioni nelle build VEX GO. In particolare, possono essere utilizzati per unire parti o facilitare il trasferimento di energia all'interno di una struttura.

Strumento perno

Mentre gli studenti acquisiscono familiarità con il kit VEX GO, avranno inevitabilmente bisogno di aiuto per separare i pezzi. Lo strumento Pin aiuta gli studenti a separare i pezzi attraverso tre diverse funzioni: l'estrattore, la leva e lo spintore. L'estrattore è particolarmente indicato per rimuovere perni con un'estremità libera.

Per utilizzare l'estrattore, inserire il perno nella fessura sulla punta, premere lo strumento per perni e tirare indietro. Il perno dovrebbe poter essere rimosso facilmente dal foro. Nel caso in cui un perno non sia parzialmente esposto, è possibile utilizzare lo strumento Pusher per spingere via una parte del perno. La leva è particolarmente indicata quando si cerca di scollegare due travi o piastre a filo tra loro. La leva può essere inserita tra i due pezzi e utilizzata per separare i pezzi collegati. Guarda l'animazione qui sotto per vedere come utilizzare lo strumento Pin.