1 апта
Жоба мақсаты
– Әр түрлі айналмалы қалақтар дизайндарын жасап, салыстыру;
– Әр түрлі жел турбиналардың қозғалысын зерттеу.
Мұғалімге нұсқаулық
– Оқушыларды топтарға бөліңіз;
– Теориялық бөлімге қысқаша шолу жасаңыз;
– Содан кейін практикалық бөлімге өтіңіз;
– Оқушылар қалақтардың 3 түрін жасап, желде сынап, оларды салыстырып, қорытынды шығаруы керек.
Steam сабақтарындағы қауіпсіздік ережелері
Сабақты бастамас бұрын мұғалімге қауіпсіздік ережелерімен танысуға кеңес беріледі. Қажет болған жағдайда (ҚЕ-де көрсетілген заттарды пайдаланған жағдайда) оқушыларға қысқаша нұсқама жүргізу. Қауіпсіздік ережелерімен танысу үшін сілтеме бойынша өтіңіз STEAM сабақтарындағы қауіпсіздік ережелері
Теориялық бөлім
Жел турбиналары жел энергиясын механикалық немесе электр энергиясына айналдырады. Жел турбинасының бір түрі, жел диірмені бүкіл әлемде мыңдаған жылдар бойы астықты ұнтақтау және суды жылжыту сияқты міндеттер үшін жел энергиясын қолданылған. Жақында жел энергиясын электр энергиясына айналдыру үшін жел турбиналарын қолданатын жел электр станциялары танымал бола бастады.
Photo by Pixabay: https://www.pexels.com/photo/alternative-energy-blade-blue-clouds-414928/
Photo by Tabitha Mort: https://www.pexels.com/photo/red-white-and-blue-windmill-685778/
Жалпы алғанда, барлық жел турбиналарында бірдей негізгі компоненттер бар. Олар білікке қосылған қалақтар, олар қалақтарға соққан желмен қозғалады. Жел энергиясын мүмкіндігінше тиімді ету үшін инженерлер жел турбиналарының көптеген конструкцияларымен тәжірибе жасады. Мысалы, жел турбиналары көлденең немесе тік осьте айнала алады, үлкен немесе кішкентай қалақтарға ие болады, ал кейбір жағдайларда олар тіпті қалақсыз болуы мүмкін!
Жел турбиналарының дизайнындағы өзгерістер турбинаның қай жерде орналасатынына және қоршаған орта факторларына байланысты жасалады. Дегенмен, мақсат әрқашан желден алынатын энергияны барынша арттыру болып табылады. Бұл жобада сіз осы факторлардың бірі — қалақтардың пішінін — олардың бұрылмалы табақтарының айналу тиімділігіне қалай әсер ететінін білесіз.
Практикалық бөлім
Қадам 1. Керекті құрал-жабдықтармен материалдарды дайындаңыз.
Қадам 2. 15х15 см болатын қағаздан кесіңіз. Бір шаршыны екіншісінің үстіне қойып, барлық шеттерін туралаңыз, содан кейін осы екі бөлікті бір-біріне желімдеп, 15х15 шаршысын жасаңыз.
Қадам 3. Екі қабатты шаршыны диагональ бойынша жартысына бүктеп, бүктеңіз. Оны ашып, қайтадан диагональ бойынша бүктеңіз, бұл жолы қарама-қарсы бағытта. Бүктеу жасаңыз, содан кейін қағазды қайтадан шаршыға жайыңыз.
Қадам 4. Әр бұрышты диагональды қыртыстың бойымен кесу үшін қайшыны қолданыңыз, ортасынан 4см-ден тоқтаңыз. Енді сізде 4 “қанаты” немесе “жапырақшалары” бар шаршы болуы керек.
Қадам 5. Жоғарғы жапырақшадан бастап, жапырақшаның оң жақ бұрышын ақырын бүктеп, оны шаршының ортасында ұстаңыз. Қағазды бүктемеуге тырысыңыз. Мұны қалған жапырақшамен қайталаңыз, әр бұрышты қолыңызбен ортасында ұстаңыз.
Қадам 6. Барлық 4 жапырақшалар ортаға бір бұрышпен бүктелгеннен кейін, оларды таспамен бекітіңіз. Ересек адамның көмегімен бұрылмалы табақтың ортасындағы таспа арқылы батырма-түймені басыңыз.
Қадам 7. Бұрылмалы табақты қарындаш өшіргішке бекіту үшін түймені пайдаланыңыз. Айналдырғыштың мықтап бекітілгеніне көз жеткізіңіз, бірақ ол әлі де түймемен бұрыла алуы қажет. Батырма түймені пайдаланып жатқанда өте абай болыңыз.
2-Бұрылмалы табақтың дизайны
Қадам 1. 10 х 5 см 4 жолақты қағазды кесу үшін басқа қағазды пайдаланыңыз. Әр жұп жолақ үшін бір жолақты екіншісінің үстіне қойып, барлық шеттерін туралаңыз, содан кейін осы екі жолақты бірге желімдеңіз. Аяқтағаннан кейін сізде 10 х 5 см болатын төрт жолақ болуы керек.
Қадам 2. Картон қағазының төрт, 10 x 5 см жолағын алыңыз. Әр жолақты ортасына қарай бүктеңіз, содан кейін қағаз “V” әрпін құрайтын етіп қайта ашыңыз.
Қадам 3. Төмендегі суретте көрсетілгендей төрт бүктелген жолақты орналастырыңыз. Әр қағаз жолағы бір турбиналық күрекше болып табылады.
Қадам 4. Барлық жолақтарды олар қосылған ортаға жабыстырыңыз. Таспаны екі жағына, алдыңғы және артына жабыстырыңыз. Ересек адамның көмегімен бұрылмалы табақтың ортасындағы таспа арқылы түймені тесіп өткізіңіз.
Қадам 5. Осы екінші айналдырғышты қарындаш өшіргішке бекіту үшін түймені пайдаланыңыз. Бұранда сенімді түрде бекітілген болуы қажет, бірақ бұранда айналып тұруына кедергі келтірмеуі тиіс.
3-Бұрылмалы табақтың дизайны
Қадам 1. Сегіз үшбұрышты кесу үшін басқа қағаз парағын қолданыңыз, олардың әрқайсысының негізі шамамен 7 см және биіктігі 10 см етіп жасауға болады. Үшбұрыштың әр жұбы үшін бір үшбұрышты екіншісінің үстіне қойып, барлық шеттерін туралаңыз, содан кейін осы екі үшбұрышты бір-біріне жабыстырыңыз. Аяқтағаннан кейін сізде төрт Үшбұрыш болуы керек, олардың әрқайсысының биіктігі 10 см, негізі 7 см.
Қадам 2. Төрт үшбұрыштың әрқайсысын ортасынан жоғарғы жағынан оң жақ бұрышқа бүктеп, содан кейін әр қағаз парағы “V” әрпі түрінде болатындай етіп қайта ашыңыз.
Қадам 3. Үстелдегі үшбұрыштарды төрт түрлі бағытқа қарайтын және олардың шыңдарында (ұштарында) кездесетін етіп жайыңыз. Содан кейін барлық үшбұрыштарды шыңдары жиналатын ортаға байлаңыз. Таспаны екі жағына, алдына және артына жабыстырыңыз.
Қадам 4. Ересек адамның көмегімен бұрылмалы табақтың ортасындағы таспа арқылы түймені өткізіңіз.
Қадам 5. Бұрылмалы табақты қарындаш өшіргішке бекіту үшін түймені пайдаланыңыз. Айналдырғыштың мықтап бекітілгеніне көз жеткізіңіз, бірақ ол әлі де түймемен айналып тұруы қажет.
Бақылау және нәтижелер
Бұл сабақта сіз 3 түрлі редуктор модельдерін жасап, сынап көрдіңіз. Сіз сынап көрген әр дизайнда әр түрлі пішінді қалақшалар болды.
Бүктелген пышақтары бар алғашқы желдеткіштің желге қойылған кезде тезірек айналғанын байқайған шығарсыз. Үшбұрыш пен тіктөртбұрыш тәрізді пышақтар сіз сынап көрген алғашқы пышақтар сияқты тез немесе тиімсіз айналдырылған шығар. Бірінші айналдырғыштың қалақтар дизайны әр қалақшаға айналу кезінде ең көп ауа алуға мүмкіндік берді. Неліктен оны тезірек қозғағанын түсіну үшін суда жүзгішті елестетіп көріңіз. Әр соққымен жақсы жүзгіш қолына мүмкіндігінше көп су алуға тырысу үшін қолын жабық және сәл бүктелген шыныаяқпен ұстайды. Бұл жүзгішке көбірек суды итеріп алға жылжуға мүмкіндік береді. Егер олар саусақтарын жайып, судың ағып кетуіне жол берсе, олар суды тез итере алмайтынын елестете аласыз. Сіздің алғашқы бұрылмалы дизайныңыз осындай принциптерге негізделген.
Қорытынды
Бұл қалақтар, ауа жинайтын қалта ретінде әрекет етеді. Ол қаншалықты көп ауа жинаса, соғұрлым жақсы айналады. Басқа екі айналу конструкциясы ауаны бірдей жинамады, сондықтан олар бірінші құрылым сияқты тез қозғалмады.
Енді сіз ротордың айналмалы жүзінің дизайнының негіздерін білетін болсаңыз, ең тиімді айналдырғышты жасау үшін өзіңіз тәжірибе жасап көріңіз!
Бұл жобада әр оқушы екі санат бойынша STEAM титулымен марапатталады:
– Сіз өзіңіз жел генераторының моделін жасадыңыз, Сіз – нағыз инженер-технологсыз!
– Сіз тек қана модель жасап қоймай, сонымен қатар, бірнеше дизайнда нұсқаларын жасап, зерттеп, салыстырп, қорытынды шығардыңыз, Сіз – жас ғалым инженер-дизайнерсіз!
Бағалау
PBL бойынша бағалау критерийлері:
Project based learning (жобаға бағытталған оқыту) – бұл оқушылар жобада жұмыс жасау арқылы білім мен дағдыларды игеріп, шынайы, қызықты және күрделі сұраққа, мәселеге жауап табу мақсатында оқыту әдісі.
