Skip to main content

Лабораторії STEM
Грабер

Учительський портал

Значок панелі інструментів вчителя Інструменти вчителя - Мета цього розділу

Мета розділу «Грати» — дати студентам можливість протестувати збірку та допомогти їм вивчити перетворення руху за допомогою зв’язків. Дозвольте учням перевірити, як рухається Grabber. Розділ «Мотивація обговорення» містить запитання, щоб змусити студентів задуматися про те, як ножичні зв’язки змінюють напрямок сили та як можна покращити конструкцію Grabber. На другій сторінці розділу «Відтворення» представлені ножичні зв’язки, які використовуються в професійних ножичних підйомниках, щоб надати інший знайомий контекст для аналізу.
Під час роботи в групах можна розподілити такі ролі студентів:

  • Експерт зі збірки: Відповідає за розуміння структури Grabber і демонстрацію роботи збірки в різні моменти під час діяльності.

  • Реєстратор: Відповідальний за документування відгуків від усієї команди в інженерному блокноті.

Якщо групи більші ніж дві, більше ніж один учень може розділити відповідальність за ту саму роль.

Рубрику блокнота для командного проектування можна отримати, натиснувши тут (Google / .docx / .pdf), а рубрику спільної роботи можна отримати, натиснувши тут (Google / .docx / .pdf). Щоб отримати рубрику для оцінювання окремих інженерних зошитів, натисніть тут (Google / .docx / .pdf).

Крок 1:  Огляньте Грабер

На кроці 2 збірки Grabber ви створили зв’язок, з’єднавши дві балки разом у центрі шпилькою. Це створило ножиці. Це повинно бути легко запам’ятати, коли ви думаєте про те, як сторони ножиць рухаються навколо центральної точки.

  • Експерт з будівництва: тримайте кінці двох нижніх балок у кожній з ваших рук. Закривайте та відкривайте Grabber, розводячи руки в сторони та знову разом, подібно до використання однієї пари ножиць, але двома руками.

  • Диктофон: Намалюйте та поясніть у своєму інженерному зошиті, як рухи Експерта зі створення можна порівняти з рухами Грабера. Порівняйте напрямок руху кожного променя та визначте закономірність.
    Підказка: подивіться, як штирі впливають на рух балок.

Значок панелі інструментів вчителя Інструменти вчителя

Зразок, на який слід звернути увагу, полягає в тому, що коли Build Expert наближає та розводить кінці Grabber, штифти діють як опорні точки, а балки рухаються всередину та назовні відповідно.

Крок 2:  Розгляньте можливість розширення граббера

Grabber має три ножичні тяги. Додавання додаткових ножиць дозволило б захвату піднімати або висувати далі.

  • Експерт зі створення: помістіть Граббер вниз так, щоб він був наполовину відкритий. Подумайте, на скільки довшим був би Grabber, якби до конструкції додали ще два ножичні тяги. Для оцінки можна використовувати довжину двох нижніх балок.

  • Рекордер: намалюйте, як виглядатиме розширена збірка Grabber. Поясніть, чому додавання ще двох ножиць може бути не вдалим проектним планом. Що може змінитися в тому, як працює Grabber, якщо до збірки додати ще два зв’язки?

Значок панелі інструментів вчителя Інструменти вчителя

Додавання ще двох ножиць змінить силу, необхідну для керування Grabber, і зменшить стабільність конструкції. Довший Grabber вимагатиме більше сили, щоб виштовхнути або втягнути. Додаткова вага також призведе до більшого навантаження на балки, особливо на штирі, і, отже, знизить його стабільність.

Мотивувати значок обговорення Мотивуйте дискусію

Q: Коли користувач штовхає кінці рукояток Grabber один до одного, захоплюючий кінець зближується (стискається) чи розсувається далі (розкривається)?
A: Захоплюючий кінець зближується (стискає або хапає), коли користувач наближає ручки.

З: Чи завжди сила, створена під час штовхання або потягування ручок граббера, рухається в одному напрямку чи змінює напрямок? Якщо вона змінює напрямок, то де змінює напрямок сила?
A: Сила, яка створюється під час штовхання або потягування ручок Grabber, змінює напрямок кілька разів у точці повороту або закріпленому з’єднанні в конструкції.

Q: Як ви можете покращити конструкцію, щоб зробити її жорсткішою та стабільнішою?
A: Одним із можливих рішень є використання більш товстих балок для забезпечення більшої стабільності (наприклад, балка 2x4 замість балки 1x4). Іншим можливим рішенням є використання довших контактів (1x2 або 2x2 замість контакту 1x1).

Розширення вашого навчання значок Розширте своє навчання

Щоб розширити цю вправу, поясніть учням, що простий важіль є прикладом зв’язки з двома стрижнями, як ножиці. Земля вважається однією ланкою, з’єднаною в шарнірі або точці опори з важелем. У ножицевому з’єднанні є не шарнір, створений точкою опори, а точка повороту, створена штифтом.
Нехай учні дослідять складніші зв’язки та запишуть свої проекти/деталі у своїх інженерних зошитах.

Деякі приклади більш складних зв’язків:

  • Бінарне посилання

  • Тернарна ланка

  • Четвертинна ланка

  • Пентанарний зв'язок