Перечисли какие механизмы есть в конструкции ветряк лего

Обновлено: 02.05.2024

Конструктор LEGO WeDo - комплект Лего, разработанный специально для практики конструирования роботов начального уровня.
Данный набор позволит сконструировать и запрограммировать через компьютерное приложение первые действующие модели робототехники.
В набор LEGO WeDo входят 158 элементов , включая USB LEGO - коммутатор, мотор, датчик наклона и датчик расстояния.
Отлично подходит для организации работы в классе общеобразовательного учреждения или учреждения дополнительного образования детей.

Подробное описание конструктора we do

Конструктор LEGO Education WeDo дает ученикам возможность собрать и запрограммировать простые модели LEGO через приложения в компьютере.

В наборе более 150 элементов, в том числе двигатель, датчики движения и положения, а также LEGO USB Hub (коммутатор). Совмещая программное обеспечение и учебное пособие, можно выполнить 12 тематических заданий общим объемом в 24 часа. Учебное пособие приобретается отдельно.

Возможности конструирования и программирования:

Сконструировать своего первого робота;
Научить робота двигаться и управлять его движениями через компьютер;
Написать свою первую программу;
Пройти 12 основных (+5 бонусных) уроков-заданий технической и гуманитарной направленности;
Получить огромный простор для творчества и экспериментов.

фото коробки базового набора Лего ВеДо 9580

Набор конструктора LEGO WeDo предназначен для знакомства с робототехникой в старших группах детского сада, начальной и средней школе. Программное обеспечение и обучающие материалы рассчитаны таким образом, что начать обучение вы можете в любой момент. Наиболее подходящий возраст учеников - 5-10 лет. Набор оптимизирован для работы совместно с педагогом, но ребята постарше могут работать с набором самостоятельно, выполняя содержание инструкций.

В обучающих материалах есть вся необходимая информация: инструкции по сборке базовых моделей и примеры программ. Для управления роботом предусмотрена программная среда с простым и понятным управлением. Для удобства учеников написание программного кода заменено программированием мышкой, для составления программы ученик меняет местами имеющиеся фрагменты команд и обращения к сигнальным датчикам.

Главное отличие WeDo от его старших "собратьев" - простые модели для сборки и потребность в подключении к компьютеру через USB-интерфейс. Набор знакомит с основными принципами работы с робототехникой - дальнейшее обучение проходит с набором EV3 или NXT.

Для продолжения обучения вы можете также приобрести у нашего спонсора (переходите по баннеру вверху):

Исследуйте результат действия шестерёнок, уравновешенных и неуравновешенных сил на движение объекта.

1. Установление взаимосвязей

( 5-10 мин. )

Однажды, гуляя в парке, Дима и Катя увидели, как дети играют с волчками. Волчки у них долго крутились, не падая. Как весело! Дима и Катя задумались, как самим построить волчки, и очень скоро они уже вращали волчки собственной конструкции. Вот только их волчки крутились недолго, а пальцы начали болеть от постоянного подкручивания. Им нужно какое-нибудь устройство, которое заставит волчки вращаться быстрее и дольше!

Не могли бы вы помочь Диме и Кате сделать приспособление, которое заставит волчки вращаться?
Попробуйте!

2. Конструирование

( 10-15 мин. )

Соберите пусковой механизм и волчок инструкции № 2

Возьмите пусковой механизм и установите его конец, на котором находится шестерня, на синюю ось волчка.
Синяя шестерня на оси волчка должна сцепляться с большой желтой шестерней пускового механизма и вращаться, когда вы поворачиваете ручку.

Полезный совет
Чтобы запустить волчок, требуется хорошая координация движений!
Попробуйте сделать это сами.

идея
Чтобы запустить волчок, крутите ручку и поднимайте пусковой механизм строго вверх.

Полезный совет
Лучше дать маленьким детям сначала поиграть с волчком и пусковым механизмом и только потом перейти к «серьезным» опытам.

3. Рефлексия

( 10-15 мин. )

Кто дольше?
Волчок можно запустить двумя способами. Желтая шестерня пускового механизма может сцепляться как с синей, так и с красной
шестерней волчка. Проверьте, в каком случае волчок будет вращаться дольше.

Сначала попробуйте предположить, какой из волчков будет вращаться дольше. Запишите свое предположение, используя термины, предложенные в Рабочем бланке.

Запишите результаты, пользуясь терминами из Рабочего бланка.

Пусть дети поразмышляют над результатами своих исследований, а вы активизируйте этот процесс с помощью вопросов:

Попробуйте предположить, что случится и почему?
Напишите, что произошло.
Получился ли у вас чистый эксперимент?
С одинаковой ли скоростью вы вращали ручку в опытах А и Б? На одной ли поверхности вы проводили эксперименты?
Опишите, как работает модель.

Полезный совет
Чтобы точно измерить время вращения волчков, воспользуйтесь
обычным таймером.

Знаете ли вы?
У синей шестерни 8 зубьев, у красной — 24, а у желтой — все 40!

4. Развитие

( 10-15 мин. )

Можете ли вы придумать свою конструкцию волчка?

Придумайте и сделайте волчки собственной конструкции.

Подумайте, какие материалы лучше всего подойдут и какой формы должны быть волчки.Попробуйте создать с помощью волчков интересные оптические эффекты и смастерите волчки для разных видов игр.

Нарисуйте свой лучший проект волчка в Рабочем бланке.

В помощь преподавателю

• закрепление понятия энергия;
• введение понятия чистый эксперимент;
• знакомство с методами измерения;
• изучение вращения;
• изучение возможностей сочетания материалов;
• знакомство с передаточными механизмами;
• развитие умения оценивать полученные результаты;
• развитие способности придумывать игры.

Набор «Первые механизмы» (рекомендуется использовать один набор для двух учащихся)
Бумага
Ножницы
Свободное пространство на гладком, ровном полу (несколько квадратных метров)
Таймер или часы

Изучите такие физические понятия как типы сил и движений, возобновляемая энергия, а также накопление, хранение и использование энергии.

1. Установление взаимосвяей

( 5-10 мин. )

Дима и Катя нашли огромный тяжеленный сундук с сокровищами, закопанный у старой шахты. Клад оказался настолько тяжелым, что ребята никак не могут вытащить его из ямы своими силами.

Дети заинтересовались, нельзя ли как-то воспользоваться стоящим рядом с шахтой старым ветряком, который служил когда-то для откачки воды.

Пес Барбос тоже хорошо постарался, помогая ребятам выкапывать клад. Теперь он отошел в сторонку от Димы и Кати, чтобы отдохнуть, и случайно нашел длинный кусок веревки. Он побежал обратно к ребятам, чтобы предложить им выгуливать его на новом «поводке».

Дима однажды смотрел фильм, в котором для подъема различных грузов использовали ветряк и веревку, и сразу же поделился этой идеей с Катей. Дети поняли, что смогут придумать, как им вытащить сундук из ямы.

А как бы вы стали поднимать тяжелый груз при помощи ветряка и веревки? Подумайте!

2. Конструирование

( 20-25 мин. )

Соберите модель ветряка
(Технологические карты 8A и 8B, с. 12, шаг 17)

Раскрутите ветряк рукой. Плавно ли работает механизм?
Если вы чувствуете, что вращение затруднено, ослабьте втулки оси и проверьте, плотно ли подогнаны друг к другу остальные элементы конструкции.

Установка ветряка

ПРИМЕЧАНИЕ. Сначала соберите базовую модель и отметьте зону для проведения безопасных испытаний.

Установите вентилятор на полу около розетки.
Поставьте модель ветряка на расстоянии 2 м от вентилятора.
Переключая мощность вентилятора и изменяя расстояние между ним и моделью, подберите такие параметры, при которых сила «ветра» ДОСТАТОЧНА для того, чтобы медленно поднимать груз ЛЕГО ® .
ПРОВОДИТЕ ВСЕ ПОСЛЕДУЮЩИЕ ИСПЫТАНИЯ ПРИ ЭТИХ УСЛОВИЯХ (если только не захотите исследовать влияние скорости «ветра» на работу модели).
Обозначьте (например, лентой) границу зоны проведения безопасных испытаний (минимальное расстояние от ветряка). В этой зоне (за обозначенной границей) несколько групп могут одновременно без всякого риска испытывать свои модели. Проследите, чтобы ветрякам «доставалось» одинаковое количество «ветра».

3. Рефлексия

( 20-25 мин. )

Сколько крыльев лучше всего установить на ветряк?
Какой ветряк, по вашему мнению, поднимет сундук с кладом (грузик ЛЕГО ® ) быстрее всего? Можете ли вы объяснить почему?

Вариант 3 дает наилучшие результаты. У этого ветряка самая большая площадь крыльев для «захвата» энергии ветра.

Удивительный факт!!
Вариант 2 с несимметрично расположенными крыльями – самый неудачный. Площадь захвата здесь больше, чем у модели 1 с двумя крыльями, но несбалансированность крыльев сводит на нет это преимущество.

Подумайте!
Какое значение имеет форма крыльев? Если у вас осталось свободное время, вырежьте из картона и испытайте на своей модели крылья (лопасти) различной формы, но с одинаковой площадью поверхности.

ПРИМЕЧАНИЕ
Площадь каждого крыла (лопасти) из набора составляет примерно 40 см^2^.

Как работает собачка храпового механизма, если:
груз уже поднят наверх, а ветер внезапно прекратился?
В этом случае ветряк останавливается, но храповой механизм не позволяет грузу упасть. Отличное устройство для обеспечения безопасности!

ветер продолжает дуть, а вы перебросите собачку в положение, показанное на рисунке?
Ветряк застопорится. При этом движущие силы будут противоположны друг другу по направлению.

груз поднят, ветер прекратился, а собачка установлена в положение, показанное на рисунке?
Ветряк превращается в вентилятор, работающий за счет запасенной поднятым грузом энергии – опускаясь (падая), груз вращает крылья ветряка, то есть ветер как бы «возвращается» обратно!

Силомер на основе резиновой ленты
Чтобы определить подъемную силу до того, как ветряк остановится, привяжите к подъемной веревке резиновую ленту, или пружинные весы (безмен), или динамометр. Измерьте, насколько они растянутся. Вы увидите, что мощность ветряка очень большая.

4. Развитие

( 25-30 мин. )

Все дело во вращении!
Как можно накапливать энергию, а затем ее использовать?

В этом упражнении мы поднимаем груз вручную, вращая рукоятку механизма. Для подъема груза можно также использовать энергию ветра, но тогда, прежде чем освободить волчок, надо будет снять лопасти.

Отсоедините коробку передач, как показано на с. 14, шаг 1, и сделайте три разных волчка (с. 14, 15 и 16).

Знаете ли вы?
Масса различных волчков составляет примерно:
2 г
8 г
16 г

Вращая рукоятку, поднимите грузик (энергия подводится) и перебросьте собачку храпового механизма в запирающее положение, чтобы удержать грузик наверху (энергия сохраняется).
Присоедините волчок.
Расположите грузик таким образом, чтобы он мог опускаться, не задевая край стола.
Перебросив собачку храпового механизма, высвободите накопленную энергию грузика (поднятого груза ЛЕГО ® ), которая начнет вращать волчок.
Поднимите модель, чтобы волчок мог свободно крутиться.
Который из волчков будет крутиться дольше и почему? Сделайте предположения, а потом проверьте их несколько раз с различными волчками.

Другие волчки
Смастерите свои волчки и проверьте, можно ли увеличить скорость и продолжительность их вращения.

Придумайте свои игры, основанные на вращении, и разработайте систему подсчета результатов.

В помощь преподавателю

Технология

Использование механизмов – повышающая и понижающая зубчатая передача.
Проектирование и конструирование.
Сочетание материалов.
Использование храпового механизма.
Применение систем безопасности и управления.

Естественные науки

Силы и движение.
Возобновляемая энергия.
Измерение массы.
Измерение времени.
Сила.
Площадь.
«Чистый» эксперимент.
Поглощение, накопление и использование энергии.
Методы исследования.

Набор «Технология и основы механики» (9686) (рекомендуется использовать один набор для двух учащихся)
Настольный вентилятор.
Латунные грузики или пластилин.
Секундомер или какой-нибудь другой таймер с секундной стрелкой.
По желанию: картон и ножницы, чтобы сделать лопасти ветряка.

Технология
Определение требований к модели и раз- витие идей. Индивидуальная и групповая работа. Сборка и разборка моделей. Использование подходящих материалов и деталей, а также модульных конструкций для разработки и создания высококачественных действующих моделей. Испытание модели и определение необходимости внесения изменений. Сборка и разборка подобных моделей и проверка их соответствия поставленной задаче.

Исследование зависимости эффективности использования энергии ветра от материала, формы и площади лопасти ветряка.
Изучение конструкций.
Разработка и создание для ветряка наиболее эффективной системы аккумулирования и использования энергии.

Естественные науки
Методы исследования, прогнозирование и измерение влияния переменных параметров на работу простых механизмов. Наблюдения, измерения и запись.

Использование энергии ветра для приведения в движение различных агрегатов.
Аккумулирование и передача энергии; переход кинетической энергии в потенциальную.
Уравновешенные и неуравновешенные силы.

Математика
Применение на практике математических идей. Вычисления с использованием всех числовых операций. Вычисление площади, среднего значения и отношения величин и использование этих понятий. Измерение времени, расстояния и силы с необходимой точностью. Применение формул; решение простых уравнений для вычисления скорости. Выявление закономерностей, сбор данных и представление их в виде таблиц. Представление математических идей в устной, письменной и графической форме.

Возрастная группа : старший дошкольный возраст.

Вид деятельности: познавательно-исследовательская, конструктивная.

Форма совместной деятельности: НОД.

Форма организации: подгрупповая, парная.

Учебно-методический комплект: лего-технология.

демонстрационный материал: видео-письмо, игрушечный ветрячок;

раздаточный материал: конструктор «Первые механизмы», технологические карты конструирования ветряка (приложение к набору конструктора «Первые механизмы»).

Цель: Развитие познавательной инициативы дошкольников в процессе конструирования.

• расширять представления детей об окружающем мире;

• сформировать навык конструирования механизма «ветряк»;

• закрепить навык работы по технологической карте и без нее;

• развивать пространственное мышление;

• развивать умение ставить цель и оценивать полученный результат;

• развивать словарный запас детей, познакомить с новым понятием «вращение».

• развивать познавательный интерес и навыки конструирования.

• воспитывать навыки сотрудничества в процессе совместной деятельности;

• поощрять стремление воспитанников к самостоятельности.

Ход НОД

Здравствуйте, ребята! К нам сегодня пришло видеописьмо, давайте вместе посмотрим его.

Ребята, поможем малышам?

- Как мы можем узнать, есть ли на улице ветер, и какой он силы?

- Какие бывают устройства, вращающиеся под действием ветра?

Действительно, если мы посмотрим на ветрячок, установленный на улице, мы можем определить наличие ветра.

- скажите, пожалуйста, что значит слово «вращается»?

- совершенно верно, вращаться – это значит двигаться по кругу, например, вокруг оси.

Давайте с вами рассмотрим конструкцию ветрячка и определим наиболее важные детали. /дети рассматривают ветряк, находят основные элементы (ручка, ось, лопасти)/

Предлагаю вам сегодня сконструировать ветряк и исследовать силу ветра. Вы готовы?

Мы с вами определили, из каких основных элементов состоит ветряк – это ручка, ось и лопасти. Найдите и приготовьте их для работы. Рассмотрите технологические карты, и проверьте, все ли необходимое у вас есть?

Предлагаю вам попробовать собрать ветряк самостоятельно. Напоминаю вам о том, что мы работаем в паре, поэтому выберите партнера и начинайте работу. Если у вас возникнут вопросы, вы можете советоваться друг с другом или со мной. Также вы можете воспользоваться технологической картой.

/Дети самостоятельно и с помощью педагога конструируют ветряк. /

Понравилось вам быть конструкторами? Что мы с вами сегодня сделали? /ветряк/ Какие детали нам потребовались? /Ось, лопасти, ручка, крепежные элементы/

Ребята, кто помнит, с какой целью мы собрали наши ветряки? /Помочь малышам определить, какой сегодня на улице ветер. /

Предлагаю во время прогулки сначала показать наши ветряки малышам, а потом исследовать силу и направление ветра, и отметить эти показания в календаре погоды. До встречи на прогулке!

Конспект физкультурного занятия с детьми старшего дошкольного возраста «Баскетбол и мы» Оборудование: мячи по количеству детей, баскетбольный щит -2 шт. Программное содержание: • Совершенствовать умение детей ходить и бегать.

Конспект НОД по изодеятельности с детьми старшего дошкольного возраста «Зимняя береза» Конспект НОД по изодеятельности с детьми старшего дошкольного возраста. Тема: «Зимняя береза» Цель: Развитие творческого воображения у.

Конспект НОД по экспериментированию с детьми старшего дошкольного возраста «Испекли мы колобок» Задачи: - научить детей определять свойства муки и соли. - учим детей простейшим приемам исследовательской деятельности; -развиваем умение.

Конспект НОД «Путешествие в лес» с детьми старшего дошкольного возраста с ОНР Программное содержание: Обучающие задачи: 1. Расширять знания детей о лесе, как сообществе растений и животных, проживающих на одной территории.

Конспект НОД с детьми старшего дошкольного возраста «Знакомство со звуком [О]» Конспект НОД с детьми старшего дошкольного возраста «Знакомство со звуком О». С презентацией. Задачи: Учить детей выделять звук О. Определять.

Конспект ООД с детьми старшего дошкольного возраста «Животный мир родного края» Цель - обобщить знания детей о животных: зверях, рыбах, птицах родного края. Задачи: Образовательные: - Дать детям понятие, что природа.

Конспект занятия с детьми старшего дошкольного возраста «Волшебный магнит» Занятия по познавательному развитию с элементами экспериментирования. Тема:"Волшебный магнит". Программное содержание: 1. Способствовать.

Конспект занятия с детьми среднего-старшего дошкольного возраста «Антивирус» Творческое занятие с детьми среднего - старшего дошкольного возраста Тема: «Антивирус» Цель научить детей элементарным навыкам сотрудничества.

Ветрогенератор (на основе конструктора LEGO)

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Основная проблема – это истощение природных ресурсов. И, как правило, самые ценные ресурсы, которые используют люди, не восстанавливаются, и нам нужно задуматься о том, что мы будем делать, когда исчерпаем запасы нефти, природного газа, угля. Несмотря на то, что запасов нефти и угля сегодня нам еще хватает, дальнейшим поколениям их не хватит.

Являясь целиком возобновляемым ресурсом, альтернативный источник энергии полностью заменяет собой традиционный, работающий на угле , природном газе или нефти . Различные источники энергии человечество использует давно, но возросшая масштабность их применения наносит невосполнимый урон окружающей среде. Ведет к выбросам в атмосферу большого количества углекислого газа. Провоцирует парниковый эффект и способствует глобальному повышению температуры, глобальному потеплению . Мечтая о практически неисчерпаемом или полностью возобновляемом энергоресурсе, люди заняты поиском перспективных способов получения, использования и последующей передачи энергии. В связи с этим нужно обратить внимание на неисчерпаемые энергоресурсы, такие как энергия ветра [1].

Актуальность данного исследования заключается в том, что, человеку необходимо обрести полноценный альтернативный современным, стандартным источникам, источник энергии.

Мне стало интересно, как работает ветровой генератор и где в быту можно использовать энергию ветра, выработанного с помощью такого устройства, как ветрогенератор.

Гипотеза: эффективность ветрового генератора зависит от силы ветра и устройства ветрогенератора.

Исходя из этого, цель работы была определена следующим образом: создать модель ветрогенератора, изучить его работу и возможность его применения в быту.

Для достижения цели поставлены следующие задачи :

Изучить историю создания, виды и устройство ветрового генератора.

Сконструировать модель ветрового генератора с использованием конструктора LEGO .

Провести испытания его работы при различных условиях.

Объект исследования: модель ветрового LEGO -генератора. Предмет исследования: возможность использования альтернативного источника энергии .

Методы исследования:

Теоретический метод (изучение источников информации по исследуемой теме).

Проведение и анализ экспериментов.

Основная часть

История создания ветровых генераторов

Предположительно древнейшие ветряки были распространены в Вавилоне, о чем свидетельствует кодекс царя Хаммурапи (около 1750 до н. э.). Описание оргáна, приводившегося в действие ветряной мельницей, — первое документальное свидетельство использования ветра для приведения механизма в действие. Оно принадлежит греческому изобретателю Герону Александрийскому, I век н. э.

Еще один вид ветряков с вертикальной осью вращения известен как китайский ветряк. Его конструкция значительно отличается от персидской конструкции использованием свободно поворачивающегося, независимого паруса.

В XI веке ветряки широко использовались на Ближнем Востоке и при возвращении крестоносцев попали в Европу. Первое упоминание о них в Европе, вначале во Франции, относится к 1105 году: в архивах сохранилось разрешение, выданное некоему монастырю на постройку.

Экономический расцвет Голландии, куда Петр I (1672–1725) ездил перенимать все новое, в XVI веке был вызван именно развитием ветроэнергетики в этой стране. Голландцы успешно перешли от первоначального использования ветряков для осушения низких приморских земель к их приспособлению в качестве привода различных производств. В результате Голландия стала самой энерговооруженной страной в тогдашней Европе [5].

Теорию идеального ветроколеса впервые разработал в 1914 г. В.П. Ветчинкин (1888– 1950) на основе теории идеального гребного винта [6]. В своей работе он установил понятие коэффициента использования энергии ветра идеальным ветроколесом.

Теория идеального ветроколеса Н.Е. Жуковского получила название классической теории. Она устанавливает, что максимальный коэффициент использования энергии ветра идеальным ветроколесом равен 0,593.

Наиболее полно с точки зрения практического применения теория идеального ветроколеса изложена профессором Г.Х. Сабининым. Согласно его теории, максимальный коэффициент использования энергии ветра ветроколесом равен 0,687. Г.Х. Сабининым разработана также теория реального ветроколеса.

Фото 1. Ученые, разработавшие теорию ветрового двигателя

Понятие и устройство ветрового генератора

Основной движущей силой ветровых генераторов является обычный ветер. Энергия, которой он обладает, зависит от силы ветра. Для определения места и высоты размещения ветряка, а также количества необходимых лопастей, специалисты замеряют силу ветра, составляют метеорологические карты распространения ветров, вычисляют их скорость, а также плотность воздушных масс.

Фото 2. Ветрогенератор Схема 1. Устройство ветрогенератора [7]

Ветровой генератор – устройство, преобразующее кинетическую энергию движения ветра в электрическую. Ветровой генератор это одно из важных областей развития альтернативной энергетики, ведь с каждым днём, цены на электроэнергию растут, а сторонники экологии выступают против АЭС, хотя они являются основными производителями электроэнергии в наше время.

Простейший ветровой генератор состоит из ветряного колеса, которое приходя в движение при воздействии ветра, с помощью трансмиссии, передаёт вращение ротору электрического генератора. Электрический генератор вырабатывает электроэнергию и передаёт её аккумулятору или потребителю.

Современные ветровые генераторы имеют самую различную форму и размеры. При этом их мощности хватает, как правило, на освещение.

Таблица 1. Достоинства и недостатки ветрового генератора

- возможность обеспечения электроэнергией в труднодоступных местах.

- зависимость от силы и направления ветра,

- создание при работе шумов, вредных для живых организмов,

- нанесения вреда птицам в местах их гнездования и на путях миграции.

Виды ветровых генераторов

В основном распространены два вида ветровых генераторов:

Фото 3. Вертикальный ветряк

Фото 4. Горизонтальный ветрогенератор

Наибольшее распространение получили ветряки с горизонтальной осью. Это связано с их повышенным КПД, по сравнению с вертикальной осью.

Ветровые генераторы с горизонтальной осью, сложнее в обслуживании так как, генератор расположен сверху. Кроме того, таким ветрякам нужно поворачиваться по направлению ветра. Генераторы с вертикальной осью вращения лишены этих недостатков, они работают при малом ветре, вне зависимости от его направления.

Поисковая часть

Моделирование ветрового генератора

Фото 5. Конструктор LEGO

Проведение испытания работы ветрогенератора при различныхкомбинациях зубчатой передачи

Оборудование: конструктор LEGO , вентилятор, секундомер, видеокамера телефона.

Собираем конструкцию ветрогенератора, поочередно изменяя вид зубчатой передачи.

Запускаем ветряк, используя вентилятор.

Измеряем время оборотов лопастей. Для более точного подсчета оборотов, используем видеокамеру телефона.

По формуле ν = рассчитываем частоту оборотов лопастей.

Таблица 2. Исследование зависимости частоты вращения от вида зубчатой передачи

Читайте также: