Deltopłat. auka Nauka jako poszukiwanie Fizyka Nauka i technologia. Matematyka Dokonywanie pomiarów Rozwiązywanie problemów

Transkrypt

1 Deltopłat Cel Uczniowie: nauczą się modyfikować parametry lotu szybowca. Przeprowadzą eksperyment w celu uzyskania odpowiedzi na pytanie. Standardy i umiejętności auka Nauka jako poszukiwanie Fizyka Nauka i technologia Matematyka Dokonywanie pomiarów Rozwiązywanie problemów Umiejętności badawcze Wykonywanie modeli Badanie Przewidywanie Wprowadzenie kątowa orientacja jednostki zmiana kierunku Stworzono wiele rodzajów pojazdów, którymi można przewozić ludzi i towary w różne miejsca Ziemi. W jaki sposób się nimi kieruje? Ruchy kierownicy zmieniają kierunek jazdy samochodu. Aby zmienić kierunek, w jakim płynie łódź, używamy steru. Do kierowania rowerem używamy kierownicy i zmieniamy położenie naszego ciała. W przypadku większości pojazdów poruszających się po ziemi i morzu osiągana jest przez obracanie przedniej części pojazdu w prawo lub wlewo. Ruch na jednej osi obrotu lub kierunku nazywamy wychyleniem. Podczas lotu samolotem należy kontrolować trzy osie obrotu. Nos samolotu może być kierowany na prawo lub lewo (odchylenie, obrót samolotu wokół osi pionowej), kierowany w górę lub dół (nachylenie, obrót samolotu wzdłóż osi poprzecznej) a kadłub może być obracany na prawo albo lewo (pochylenie, obrót samolotu wzdłuż osi podłużnej). Pilot używa wolantu lub drążka sterowego, znajdującego się w samolocie, aby poruszać powierzchniami sterowymi na skrzydłach i ogonie samolotu. Powierzchnie sterowe wpływają na kierunek ruchu samolotu zmieniając 60 Aeronautics: An Educator s Guide// Aeronautyka: poradnik nauczyciela EG HQ

2 siłę nośną. Samoloty o konwencjonalnych skrzydłach mają lotki do kontroli obrotu wzdłuż osi podłużnej, ster kierunku służący do zmiany kątowej orientacji (odchylenia) jednostki w przestrzeni oraz ster wysokości, do wznoszenia się i opadania. Samoloty o skrzydłach w kształcie litery delta albo trójkąta mają ster kierunku i tylko jedną powierzchnię, krawędź spływu, do kontrolowania wznoszenia i obrotu wzdłuż osi podłużnej. Krawędź spływu pełni taką samą funkcję jak lotki i ster wysokości. Kadłub Lotka (pochylenie) Ster kierunku (zmiana kierunku lotu) Lotka (pochylenie) Ster wysokości (wznoszenie/opadanie) elevons - krawędzie spływu (wznoszenie/opadanie i pochylenie) Krawędź spływu/ster wysokości to ruchoma powierzchnia na krawędzi spływu skrzydła. Ustawione w tym samym kierunku (albo oba do góry, albo oba do dołu), funkcjonują jako stery wysokości. Ustawione w przeciwnych kierunkach (jeden do góry, drugi w dół) działają jak lotki. Prom kosmiczny używa sterów wysokości podczas manewru lądowania na Ziemi. Aeronautics: An Educator s Guide EG HQ 61

3 Materiały Styropianowa tacka. Najlepiej użyć grubszego styropianu na kadłub a cieńszego na skrzydło. My kupujemy na Allegro tacki na kadłuby i dwuczęściowe pojemniki na skrzydła. Szablon. Jeśli podany szablon jest za duży, należy rysunek odpowiednio zmniejszyć. Spinacz Długopis Plastikowy nóż albo nożyczki Wykałaczki Okulary ochronne Pilnik (polerka) do paznokci albo papier ścierny Przygotowanie 1. Pokaż grupie styropianową tackę i zapytaj, co to jest. Poproś grupę o wyliczenie, do czego można użyć takich tacek. Przewidywane odpowiedzi: jako kubki, pojemniki na fast food, kartony na jajka, materiał do pakowania i izolacji termicznej. 2. Przedyskutuj powody, dla których tacki styropianowe nadają się na materiał do konstrukcji modelu szybowca. Materiały do budowania samolotów muszą być lekkie, mocne i łatwo dostępne. Styropian posiada te cechy i dlatego nadaje się do konstruowania modeli latających. Prawdziwe samoloty budowane są z innego lekkiego, mocnego i łatwo dostępnego materiału aluminium 3. Styropian można łatwo przeciąć nożyczkami albo plastikowym nożykiem o ząbkowanym ostrzu. Uczniowie mogą również zrobić serię otworków w odległości ok. 2 mm przy zewnętrznej krawędzi danej części przy pomocy ostrego ołówka albo wykałaczki. a następnie oderwać niepotrzebny fragment. Dla młodszych uczniów nauczyciel może nadciąć odpowiednie fragmenty. 4. Przygotuj listę nazw części deltopłata. Kadłub (główna część deltopłata), skrzydło (zapewnia siłę nośną), ster (odchylenie), stery wysokości (kontrola pochylenia i nachylenia) 62 Aeronautics: An Educator s Guide// Aeronautyka: poradnik nauczyciela EG HQ

4 nos samolotu krawędź spływu/ster wysokości ogon Ster kierunku skrzydło krawędź spływu/ster wysokości Aktywnośc ołówek plastikowy nóż lub wykałaczka taśma 1. Arkusz ucznia składa się z szablonu do wycinania części samolotu ze styropianowej tacki oraz instrukcję składania. W młodszych klasach nauczyciel może przygotować części szybowca. 2. Uczniowie podpisują części samolotu na szablonie 3. Uczniowie przymocowują taśmą klejącą szablon to tacki styropianowej. tacka ze styropianu 4. Przy pomocy ostrego ołówka albo wykałaczki dziurkujemy zarys skrzydła i kadłuba. Dziurki powinny przechodzić na wylot. 5. Usuwamy szablon i poprawiamy zarys skrzydła i kadłuba przy pomocy ołówka albo wykałaczki. Oddzielamy obie części. 6. Wygładzamy krawędzie papierem ściernym albo polerką. 7. Zaznaczamy ołówkiem zawiasy steru wysokości (Uwaga: aby zawiasy steru poruszały się, wyraźnie zaznacz ołówkiem zagięcie. Jeżeli ster wysokości oderwie się, przyklej go przy pomocy taśmy klejącej. 8. Ostrożnie przetnij kadłub i wsuń w otwór skrzydło. Aeronautics: An Educator s Guide EG HQ 63

5

6 9. Po złożeniu samolotu uczniowie określają "wagę i równowagę", umieszczając spinacz albo klips do papieru na kadłubie. Uczniowie powinni zmieniać położenie spinacza podczas kolejnych prób do chwili gdy samolot pokona największą odległość w linii prostej. Spinacz 10. Uczniowie przeprowadzają eksperymenty aby odpowiedzieć na pytania dotyczące lotów testowych, umieszczone w arkuszu roboczym ucznia. Uczniowie zmieniają pozycję sterów wysokości i rysują wykres, przedstawiający trasę lotu szybowca. Uczniowie przeprowadzają loty testowe i zapisują wyniki. Dyskusja 1. Czy wszystkie szybowce latają tak samo? ie. iewielkie różnice w konstrukcji mogą zmienić parametry lotu modelu szybowca. 2. Dlaczego przewidujemy przed testem, co się stanie? Przewidywanie pomaga naukowcom zdecydować, na jakie pytania odpowie eksperyment. Dodatkowe zadania 1. Uczniowie mierzą i zapisują najlepszy wynik lotu. 2. Uczniowie zmieniają wielkość i kształt skrzydła. Uczniowie przeprowadzają lot testowy i zapisują zmiany parametrów lotu. Ocena 1. Zagnij powierzchnie sterowe w modelu samolotu i poproś uczniów, żeby przewidzieli jak będzie zachowywał się w powietrzu. Uczniowie mogą zademonstrować przewidywany tor lotu, a następnie przetestować, jak zachowa się model. 2. Podziel uczniów na grupy i poproś, żeby przygotowali wspólny arkusz wyników, podsumowujący wyniki lotów eksperymentalnych. Aeronautics: An Educator s Guide EG HQ 63

7 Delta Wing Glider Pytanie testowe: Polecenia: Czy zmiana pozycji sterów wysokości szybowca zmienia ścieżkę lotu? Zagnij stery wysokości w sposób przestawiony poniżej. Zadbaj aby uczniowie przewidzieli ścieżkę lotu zanim wykonają próbę. Uczniowie przetestowali szybowiec i zapisali wyniki (góra, dół, w prawo, w lewo). Arkusz roboczy ucznia (Co zaobserwowaliśmy) Pozycja sterów wysokości Przewidywana ścieżka lotu Ścieżka lotu testowego Ster prawy i lewy ustawiony prosto Podniesiony ster prawy, opuszczony ster lewy Czy zmiana pozycji sterów wysokości zmienia ścieżkę lotu? Co się dzieje jeżeli oba stery wysokości są skierowane do góry? Co się dzieje jeżeli oba stery wysokości są skierowane do dołu? Czy zmiana pozycji sterów wysokości szybowca zmienia ścieżkę lotu?

8 szablon deltopłata skrzydło ster wysokości skrzydło ster wysokości 66 Aeronautyka: Przewodnik nauczyciela EG