Lý lịch

Các nhà thiết kế và kỹ sư tạo ra các giải pháp giải quyết vấn đề hàng ngày. Trong Đơn vị này, sinh viên sẽ sử dụng Quy trình thiết kế kỹ thuật để chế tạo, thử nghiệm và sửa đổi Con lắc trong Phòng thí nghiệm 1. Trong Phòng thí nghiệm 2, học sinh sẽ sử dụng Quy trình thiết kế kỹ thuật để thử nghiệm và sửa đổi các yếu tố của trò chơi Pendulum Kerplunk.

Quy trình thiết kế kỹ thuật (EDP) là gì?

Học sinh sẽ sử dụng Quy trình thiết kế kỹ thuật (EDP) khi sửa đổi bản dựng Con lắc của mình để giải quyết các thách thức. EDP là một loạt các bước mà các kỹ sư thực hiện để đưa ra giải pháp cho các vấn đề. Thông thường, giải pháp bao gồm việc thiết kế một sản phẩm đáp ứng các tiêu chí nhất định hoặc hoàn thành một nhiệm vụ nhất định.

EDP có thể được chia thành các bước sau: ĐỊNH NGHĨA → PHÁT TRIỂN GIẢI PHÁP → TỐI ƯU HÓA.

• Xác định vấn đề kỹ thuật bao gồm việc nêu vấn đề cần giải quyết một cách rõ ràng nhất có thể về mặt tiêu chí thành công, cũng như các ràng buộc hoặc giới hạn.
• Thiết kế giải pháp cho các vấn đề kỹ thuật bắt đầu bằng việc đưa ra một số giải pháp khả thi khác nhau, sau đó đánh giá các giải pháp tiềm năng để xem giải pháp nào đáp ứng tốt nhất các tiêu chí và hạn chế của vấn đề.
• Tối ưu hóa giải pháp thiết kế bao gồm một quá trình trong đó các giải pháp được thử nghiệm và tinh chỉnh một cách có hệ thống và thiết kế cuối cùng được cải thiện bằng cách đánh đổi các tính năng ít quan trọng để lấy các tính năng quan trọng hơn.

EDP có bản chất tuần hoàn hoặc lặp lại . Đây là quá trình sản xuất, thử nghiệm, phân tích và tinh chỉnh một sản phẩm hoặc quy trình. Dựa trên kết quả thử nghiệm, các phiên bản mới sẽ được tạo ra và tiếp tục được sửa đổi cho đến khi nhóm thiết kế hài lòng với kết quả.

Trong Đơn vị này, học sinh sẽ sử dụng EDP để sửa đổi cấu trúc Con lắc và kiểm tra xem những sửa đổi của họ ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất của Con lắc. Sau đó, họ sẽ sử dụng quy trình thiết kế lặp đi lặp lại để thiết kế trò chơi Pendulum Kerplunk của riêng mình.

Con lắc là gì?

Con lắc là một vật trên một cánh tay. Cánh tay được gắn vào một trục, đây là điểm để vung. Vật thể sẽ tự nhiên treo xuống do lực hấp dẫn, nhưng nếu bị đẩy sang một bên, nó sẽ lắc từ bên này sang bên kia (dao động). Tần số dao động của con lắc sẽ không đổi cho đến khi trọng lực và ma sát làm con lắc dừng lại. Hãy xem hình ảnh động bên dưới để thấy con lắc di chuyển như thế nào.

Con lắc từ lâu đã được sử dụng để đo thời gian, đo trọng lực và thậm chí là máy đo địa chấn đầu tiên để đo động đất. Trong Đơn vị này, mô hình con lắc được sử dụng làm cơ sở để học sinh thử nghiệm khi xây dựng trò chơi con lắc Kerplunk. Học sinh sẽ được yêu cầu sửa đổi trò chơi Pendulum Kerplunk khi tạo ra các quy tắc và mục tiêu của riêng mình.

Các mảnh ghép trong bộ VEX GO

Trẻ em thích thú với việc xây dựng và tháo rời đồ vật. VEX GO là những công trình sáng tạo do học sinh tạo ra phục vụ cho các nghiên cứu STEM. Học sinh sẽ được giới thiệu về các bộ phận của Bộ VEX GO trong Đơn vị trò chơi Pendulum Kerplunk.

Áp phích Bộ VEX GO liệt kê các danh mục chính của các bộ phận: chốt, chốt cách điện, trục, bánh răng, ròng rọc, đĩa, đầu nối, bánh xe, dầm, dầm góc, dầm lớn, tấm và thiết bị điện tử. Tấm áp phích cũng giới thiệu Công cụ Ghim và các bộ phận khác có trong bộ sản phẩm.

Chốt và chốt cách điện

Vì chốt và chốt chặn kết nối các bộ phận khác lại với nhau nên học sinh có thể nhầm lẫn về công dụng của chúng. Các thanh giằng nối hai mảnh lại với nhau nhưng vẫn để lại một khoảng trống ở giữa. Mỗi loại khoảng cách sẽ có khoảng cách rộng khác nhau được tạo ra khi sử dụng.

Chốt nối hai hoặc nhiều mảnh lại với nhau sao cho chúng nằm phẳng với nhau. Chốt đỏ có thể kết nối với một mảnh ở mỗi bên. Ngược lại, Chốt Xanh có thể kết nối một mảnh ở một bên và với hai mảnh ở bên kia.

Đầu nối

Chốt và thanh giằng tạo ra các kết nối giữa các mảnh song song với nhau. Tuy nhiên, các đầu nối tạo ra kết nối ở góc vuông 90 độ. Đầu nối màu xanh lá cây và đầu nối màu cam cho phép kết nối góc vuông cũng như kết nối song song.

Dầm và Tấm

Dầm và tấm được sử dụng để tạo nên phần móng kết cấu của hầu hết các công trình xây dựng. Đây là những miếng phẳng có chiều rộng và chiều dài khác nhau. Chiều rộng và chiều dài của dầm hoặc tấm có thể được đo bằng số lỗ trên tấm đó. Khi bắt đầu xây dựng, học sinh sẽ biết rằng dầm (rộng 1 lỗ) không ổn định bằng dầm lớn (rộng 2 lỗ) hoặc tấm (rộng 3 lỗ trở lên).

Có một số chùm tia độc đáo bao gồm bốn chùm tia góc. Những chùm tia này tạo ra góc 45 hoặc 90 độ. Các loại dầm độc đáo khác bao gồm Dầm mỏng màu xanh có một lỗ vừa với trục và cho phép dầm quay, đồng thời có thêm các lỗ để kết nối tiêu chuẩn. Thanh rãnh màu hồng có thể được sử dụng để cố định dây cao su hoặc dây thừng trong công trình xây dựng.

Những tác phẩm độc đáo

Có thể sử dụng miếng đệm để tăng khoảng cách giữa các bộ phận hoặc làm vòng đệm cho trục. Các miếng đệm đặc biệt hữu ích khi tạo không gian cho một bộ phận di chuyển tự do trong quá trình xây dựng.

Dây thun là một loại dây thun co giãn được sử dụng theo nhiều cách khác nhau trong trò chơi VEX GO, chẳng hạn như tạo lực hoặc nối các ròng rọc lại với nhau. Việc kéo căng dây thun theo các độ dài khác nhau sẽ cung cấp cho cấu trúc các lượng năng lượng tiềm năng khác nhau có thể chuyển đổi thành động năng để cung cấp năng lượng cho một phần của cấu trúc.

Dây dài và dây ngắn là những mảnh ghép đa năng có nhiều ứng dụng trong bản dựng VEX GO. Đặc biệt, chúng có thể được sử dụng để gắn các bộ phận hoặc tạo điều kiện truyền năng lượng trong một công trình.

Công cụ ghim

Trong khi học sinh làm quen với Bộ VEX GO, các em chắc chắn sẽ cần sự trợ giúp để tách các mảnh ghép. Công cụ Ghim giúp học sinh tách các mảnh ghép thông qua ba chức năng khác nhau: Công cụ kéo, Công cụ đòn bẩy và Công cụ đẩy. Dụng cụ kéo này phù hợp nhất để tháo các chốt có một đầu còn trống.

Để sử dụng dụng cụ kéo, hãy cắm chốt vào khe ở mũi, bóp dụng cụ kéo chốt và kéo lại. Chốt có thể dễ dàng được rút ra khỏi lỗ. Trong trường hợp chốt không được lộ ra một phần, có thể sử dụng Pusher để đẩy một phần chốt ra. Đòn bẩy thích hợp nhất khi muốn ngắt kết nối hai thanh hoặc tấm ngang bằng với nhau. Có thể chèn đòn bẩy vào giữa hai mảnh và sử dụng để tách các mảnh được kết nối. Xem hình ảnh động bên dưới để biết cách sử dụng Công cụ Ghim.