Arka plan

Tasarımcılar ve Mühendisler her gün karşılaşılan sorunları çözen çözümler yaratırlar. Bu Ünitede, öğrenciler Lab 1'de Sarkaç'ı inşa etmek, test etmek ve değiştirmek için Mühendislik Tasarım Sürecini kullanacaklar. Lab 2'de öğrenciler Pendulum Kerplunk oyunlarının öğelerini test etmek ve değiştirmek için Mühendislik Tasarım Sürecini kullanacaklar.

Mühendislik Tasarım Süreci (EDP) nedir?

Öğrenciler, zorlukları çözmek için Pendulum yapılarını değiştirirken Mühendislik Tasarım Sürecini (EDP) kullanacaklar. EDP, mühendislerin sorunlara çözüm üretmek için izledikleri bir dizi adımdır. Çoğu zaman çözüm, belirli kriterleri karşılayan veya belirli bir görevi yerine getiren bir ürün tasarlamaktır.

EDP aşağıdaki adımlara ayrılabilir: TANIMLA → ÇÖZÜMLER GELİŞTİR → OPTİMİZE ET.

Mühendislik problemlerini tanımlamak çözülecek problemi başarı kriterleri, kısıtlamalar veya limitler açısından mümkün olduğunca açık bir şekilde ifade etmeyi içerir.
Mühendislik problemlerine çözüm tasarlamak, bir dizi farklı olası çözüm üretmekle başlar, ardından potansiyel çözümleri değerlendirerek hangilerinin problemin kriterlerini ve kısıtlamalarını en iyi karşıladığını görmekle başlar.
Tasarım çözümünün optimize edilmesi çözümlerin sistematik olarak test edilip iyileştirildiği ve nihai tasarımın daha az önemli özelliklerin daha önemli olanlarla takas edilmesiyle iyileştirildiği bir süreci içerir.

EDP'nin üç aşamasını temsil eden simgelerin üçgen şeklinde gösterildiği diyagram. Üstte, soru işaretleri içeren üst üste binen konuşma balonları Tanımla'yı, sağ alt köşede bir kalemle Çözümler Geliştir'i temsil eden bir liste yazılıyor ve sol altta bir büyüteç Optimize'ı temsil ediyor. Fazlar arasındaki hareketi gösteren üç ikonu birbirine bağlayan oklar bulunmaktadır. — Tanımla, Tasarla ve Test Et

EDP doğası gereği döngüsel veya yinelemeli. Bir ürünü veya süreci yapma, test etme, analiz etme ve iyileştirme sürecidir. Test sonuçlarına göre yeni yinelemeler oluşturulur ve tasarım ekibi sonuçlardan memnun kalana kadar değiştirilmeye devam edilir.

Bu Ünitede, öğrenciler Pendulum yapısını değiştirmek ve değişikliklerinin Pendulum'un performansını nasıl etkilediğini test etmek için EDP'yi kullanacaklar. Daha sonra yinelemeli tasarım sürecini kullanarak kendi Pendulum Kerplunk oyunlarını tasarlayacaklar.

Sarkaç Nedir?

Sarkaç, bir kolun ucundaki nesnedir. Kol, salınılacak bir nokta olan bir pivota bağlıdır. Nesne yer çekimi nedeniyle doğal olarak aşağıya doğru sarkacaktır, ancak bir tarafa itilirse bir yandan diğer yana sallanacaktır (salınım yapacaktır). Sallanan bir sarkacın frekansı, yer çekimi ve sürtünme sarkacı durdurana kadar sabit kalacaktır. Sarkaçın nasıl hareket ettiğini görmek için aşağıdaki animasyonu izleyin.

Sarkaçlar tarih boyunca zaman ölçümünde, yer çekimi ölçümünde ve hatta depremleri ölçmek için ilk sismograflarda kullanılmıştır. Bu Ünitede, Pendulum yapısı, öğrencilerin Pendulum Kerplunk oyununu inşa ederken deney yapmaları için bir temel olarak kullanılmaktadır. Öğrencilerden kendi kurallarını ve hedeflerini oluştururken Pendulum Kerplunk oyununu değiştirmeleri istenecektir.

VEX GO Kitindeki Parçalar

Çocuklar bir şeyler inşa etmeye ve onları parçalamaya meraklıdırlar. VEX GO yapıları, STEM araştırmaları için öğrenciler tarafından yapılmış, yaratıcı, fiziksel yapılardır. Öğrencilere Pendulum Kerplunk Oyun Ünitesinde VEX GO Kitinin parçaları tanıtılacak.

VEX GO Kit posteri parçaların başlıca kategorilerini listeler: pimler, ara parçalar, miller, dişliler, kasnaklar, diskler, konektörler, tekerlekler, kirişler, açılı kirişler, büyük kirişler, plakalar ve elektronikler. Posterde ayrıca Pin Tool ve sette bulunan diğer parçalar da tanıtılıyor.

VEX GO Kit Parçaları — VEX GO Kit Parçası

Pimler ve Destekler

Pimler ve ara parçalar diğer parçaları birbirine bağladığı için öğrenciler bunların kullanımlarını karıştırabilirler. Bağlantı elemanları iki parçayı birbirine bağlar ancak aralarında boşluk bırakır. Her bir ara parçasının kullanımına bağlı olarak oluşacak farklı genişlikte boşluklar vardır.

Pimler iki veya daha fazla parçayı birbirine bağlayarak aynı hizada durmalarını sağlar. Kırmızı Pin her iki tarafa birer parça ile bağlanabilir. Yeşil Pin ise bir tarafta tek parçayı, diğer tarafta iki parçayı birbirine bağlayabiliyor.

İki gri kirişin pimlerle veya ara parçalarla bağlanmasının yan yana karşılaştırılması. Solda, iki gri kiriş iki kırmızı pimle birbirine bağlanmış, böylece kirişler birbirine değmiş ve düz bir şekilde birbirine bağlanmış. Sağ tarafta, iki gri kirişi birbirine bağlamak için iki turuncu ara parça kullanılmış ve kirişler arasında boşluk bırakılmıştır. — Pim ve Destek

Bağlayıcılar

Pimler ve ara parçalar, birbirine paralel olan parçalar arasında bağlantı oluşturur. Ancak konnektörler 90 derecelik dik açıyla bağlantılar oluştururlar. Yeşil Konnektör ve Turuncu Konnektör, paralel bağlantıların yanı sıra dik açılı bağlantılara da olanak sağlar.

Gösterilen iki gri kiriş, birbirine dik olarak 90 derecelik açıyla bağlanmış, kirişin ucuna yere paralel mavi bir konektör takılmış ve ikinci kirişi dikey olarak bağlayarak açıyı oluşturan iki kırmızı pim kullanılmıştır. — Bağlayıcı Örneği

Kirişler ve Levhalar

Çoğu yapının yapısal temelini oluşturmak için kirişler ve levhalar kullanılır. Bunlar farklı genişlik ve uzunluklarda olan düz parçalardır. Bir kirişin veya levhanın genişliği ve uzunluğu, parça üzerindeki delik sayısıyla ölçülebilir. Öğrenciler inşa etmeye başladıkça kirişlerin (1 delik genişliğinde) büyük kirişler (2 delik genişliğinde) veya plakalar (3 veya daha fazla delik genişliğinde) kadar sağlam olmadığını öğrenecekler.

Dört adet Açılı Kiriş de dahil olmak üzere birkaç benzersiz kiriş bulunmaktadır. Bu ışınlar 45 veya 90 derecelik açılar oluşturur. Diğer benzersiz kirişler arasında, bir şafta uyacak ve kirişin dönmesini sağlayacak bir deliğe sahip olan ve standart bağlantılar için ek deliklere sahip olan Mavi İnce Kiriş de yer almaktadır. Pembe Yarıklı Kiriş, bir yapıda Lastik Bant veya ipleri sabitlemek için kullanılabilir.

VEX GO Parts posterinden alınan kiriş ve plaka görüntüsü, boyut yönelimini ve renk ve şekil çeşitliliğini göstermektedir. — Kiriş ve Levhalar

Benzersiz Parçalar

Ara parçalar, parçalar arasına boşluk eklemek veya bir şaft için yaka olarak kullanılabilir. Ara parçalar, özellikle bir yapıda parçanın serbestçe hareket edebilmesi için yer açmak amacıyla kullanılır.

Lastik Bant, VEX GO yapılarında güç oluşturmak veya kasnakları birbirine bağlamak gibi çeşitli şekillerde kullanılan esnek bir banttır. Lastik Bandı farklı uzunluklara germek, yapıya farklı miktarlarda potansiyel enerji kazandıracak ve bu potansiyel enerji, yapının bir parçasını çalıştırmak için kinetik enerjiye dönüştürülebilecektir.

Uzun İp ve Kısa İp, VEX GO yapılarında birçok uygulamaya sahip çok amaçlı parçalardır. Özellikle bir yapı içerisinde parçaları birleştirmek veya enerji transferini kolaylaştırmak için kullanılabilirler.

GO Kit'teki siyah beyaz ipler gösteriliyor. Üstte siyah ip var ve alttaki beyaz ipten daha kısa. Sağ tarafta gri bir ara parçası var. — Halat ve Ara Parça

Pin Aracı

Öğrenciler VEX GO Kit'e alışırken parçaları ayırmada kaçınılmaz olarak yardıma ihtiyaç duyacaklardır. Pin Aracı, öğrencilerin parçaları üç farklı fonksiyon aracılığıyla ayırmasına yardımcı olur: Çekici, Kaldıraç ve İtici. Çektirme aleti, bir ucu serbest kalan pimleri çıkarmak için en uygunudur.

Çekiciyi kullanmak için pimi burundaki yuvaya yerleştirin, Pim Aracını sıkın ve geri çekin. Pim delikten kolayca çıkarılabilmelidir. Eğer pimin bir kısmı açıkta değilse, İtici kullanılarak pimin bir kısmı serbest bırakılabilir. Kol, birbiriyle aynı hizada olan iki kirişi veya plakayı ayırmaya çalışırken en uygunudur. Kol, iki parça arasına yerleştirilerek bağlı parçaları ayırmak için kullanılabilir. Pin Aracının nasıl kullanılacağını görmek için aşağıdaki animasyonu izleyin.

< Geri Laboratuvarlara Dön İleri >