IMPORTER: educarium spółka z o.o. ul. Grunwaldzka 207, 85-451 Bydgoszcz tel. (52) 32 47 800, faks (52) 32 10 251, 32 47 880 e-mail: info@educarium.pl portal edukacyjny: www.educarium.pl sklep internetowy: www.sklep.educarium.pl MASZYNY WIATROWE 460-4055 Przyszłość Zielonej energii, to niewyczerpalny wiatr! Elektrownie wiatrowe wprowadzą dziecko do świata ekologii poprzez zaznajomienie go w przyjaznym środowisku z generowaniem energii elektrycznej przez siłę wiatru. Dziecko buduje pojazdy (z instrukcji lub swoje własne) i uruchamia za pomocą energii wygenerowanej przez wiatr. Zestaw zawiera 2 turbiny wiatrowe i trójprzełożeniową skrzynię przekładniową, które mogą zostać zaadoptowane do wszystkich warunków wiatrowych. a. Turbina wiatrowa z długimi łopatami: podobna do prawdziwych turbin wiatrowych służących do generowania energii elektrycznej; idealna do użycia na plaży i w miejscach, gdzie silnie wieje wiatr. b. Turbina wiatrowa z krótkimi łopatami: kształt łopat podobny do kształtu płatów nośnych; najczęściej wykorzystywana w ogrodzie przed domem, podwórku i parku, a także innych miejscach, gdzie wiatr wieje słabiej. c. Elektryczny wentylator. Zastosowanie elektrycznego wentylatora pozwala na sprawdzenie działania turbiny w domu lub w szkole. d. Trójprzełożeniowa skrzynia przekładniowa: dopasowanie przełożenia przekładni zależny od siły wiatru i ma na celu zwiększenie produkcji energii elektrycznej. e. Rurka: ułatwia ustawienie turbiny wiatrowej podczas eksperymentów. Cele: 1. Zachęcenie dzieci do budowy różnych turbin wiatrowych (wybór różnego typu łopat, ich ilości i kątów, pod którymi są ustawione oraz dopasowanie przełożenia przekładni do użytych prędkości wentylatora). 2. Znalezienie najlepszego projektu wiatraka, dzięki któremu uzyskamy najjaśniej świecącą diodę. 3. Nauczenie dzieci obserwacji siły wiatru i prawidłowego ustawienia turbiny wiatrowej pozwalających na naładowanie baterii w jak najkrótszym czasie. 4. Poprzez przeprowadzone eksperymenty dzieci zapoznają się z mocą wiatru i możliwością gromadzenia wytworzonej energii elektrycznej (m.in. naładowanie baterii i następnie wykorzystanie ich do uruchomienia modeli). 5. Zachęcenie dzieci do tworzenia swoich pojazdów napędzanych energią wytworzoną przez wiatr. Wyzwanie dla przyjaciół i dla samego siebie. Propozycje zabawy: zrób zawody! Kogo turbina wiatrowa pierwsza w pełni naładuje baterię i poruszy model przy tych samych warunkach wiatrowych? WAŻNE INFORMACJE 1. Na początku uważnie przeczytaj instrukcję oraz zasady bezpieczeństwa, które należy przestrzegać podczas zabawy. Zalecane jest, aby tworzyć modele zgodnie z kolejnością przedstawioną w instrukcji. W ten sposób możliwe będzie zrozumienie podstawowych zasad montażu poszczególnych elementów, które będą bardzo przydatne przy tworzeniu swoich własnych modeli. Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o.
2. Zestaw przeznaczony jest dla dzieci powyżej 5 roku życia. Poprzez aktywne doświadczanie, dzieci zdobywają wiedzę na temat wiatru i możliwości wykorzystania siły wiatru do wytworzenia energii elektrycznej. 3. Przed rozpoczęciem eksperymentów i montażem modeli, należy omówić z dziećmi wszystkie możliwe zagrożenia oraz podstawowe zasady bezpieczeństwa. 4. Uwaga! Nie wolno wkładać przewodów i innych elementów do gniazdek elektrycznych. Może to spowodować ryzyko wystąpienia zwarcia elektrycznego, obrażeń ciała lub poważnych uszkodzeń urządzenia. Zalecane jest stosowanie tylko odpowiednich baterii. 5. Czyszczenie: Przed czyszczeniem wyciągnij baterie. Do czyszczenie użyj lekko wilgotnej ściereczki. Nigdy nie używaj detergentów. ZASADY BEZPIECZEŃSTWA 1. Zwracaj uwagę na poprawną biegunowość baterii; wkładaj baterie zgodnie z oznaczeniami +/-. 2. Używaj tylko rekomendowanych baterii. 3. Nie stosuj akumulatorków niklowo-kadmowych. 4. Wymieniaj wszystkie baterie w tym samym czasie. 5. Nie stosuj równocześnie baterii nowych i baterii używanych. 6. Nie stosuj równocześnie baterii alkalicznych i standardowych baterii węglowocynkowych, lub akumulatorków niklowo-kadmowych. 7. Zwykłych baterii nigdy nie ładuj powtórnie. 8. Nie wrzucaj baterii do ognia i uważaj, aby nie spowodować zwarcia. Baterie mogą eksplodować. 9. Wyciągnij baterie, kiedy nie używasz zestawu przez dłuższy czas. 10. Nigdy nie zostawiaj podłączonych wyczerpanych baterii. Mogą spowodować wyciek lub uszkodzić urządzenie. 11. Używaj tylko jednego pojemnika baterii lub złącza baterii w układzie. 12. Baterie objęte są dyrektywą Unii Europejskiej w sprawie zużytego sprzętu elektrotechnicznego i elektronicznego WEEE Waste Electrical and Electronic Equipment, i muszą być wyrzucone do specjalnych pojemników. UWAGA Zestaw nie jest odpowiedni dla dzieci poniżej 3 roku życia. Zawiera małe elementy, łatwe do połknięcia. Zestaw powinien być przechowywany poza zasięgiem małych dzieci. Jak powstaje wiatr? Jak powstaje wiatr? Jakie są funkcje wiatru? Jak można wykorzystać wiatr? Promienie słoneczne ciągle bombardują powierzchnię Ziemi. Powierzchnia Ziemi nagrzewana jest nierównomiernie, stąd różne obszary nagrzewane są do różnych temperatur i tworzy się różnica ciśnienia powietrza. Jeśli powietrze jest ogrzane staje się lżejsze, jeśli jest schłodzone jest cięższe. Niska temperatura ochładza powietrze, co powoduje jego opadanie i ciśnienie wzrasta. Powietrze pod wysokim ciśnieniem dąży do wkroczenia w obszar, gdzie ciśnienie jest niższe i przesuwa się w tym kierunku. Następnie powietrze nagrzewa się i unosi do góry. Ponieważ powietrze nieustannie ogrzewa się i oziębia, jest w ciągłym ruchu. Jeśli dodamy do tego cyrkulację powietrza wywołaną ruchem Ziemi, to uzyskamy wiatr. 1. Konwekcja zimnego / gorącego powietrza wywołana ciepłem słonecznym i obrót Ziemi prowadzą do powstawania wiatru. Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 2
Człowiek wykorzystywał wiatr jako źródło energii od początków cywilizacji. W przeszłości Chińczycy i Persowie zaprojektowali wiatraki do nawadniania, pompujące wodę i do mielenia zboża. Do udoskonalenia wiatraków najbardziej przyczynili się Holendrzy. W 1890 roku meteorolodzy z Danii stworzyli pierwszą turbinę wiatrową. Wraz z rozwijającą się technologią turbin wiatrowych, produkcja energii elektrycznej za pomocą wiatru stała się coraz bardziej wydajna. Prawdziwy rozwój w technologii energii wiatrowej datuje się na początek XX wieku. Na początku lat 70. XX wieku pojawił się kryzys energetyczny, po którym ponownie nastąpił wzrost zainteresowania szerszym wykorzystaniem energii wiatru do celów energetycznych. Od 1990 roku produkcja energii elektrycznej za pomocą turbin wiatrowych znajduje komercyjne zastosowanie. Odnawialne źródła energii cieszą się rosnącą popularnością w energetyce. 2. Tradycyjny wiatrak, nowoczesna turbina wiatrowa i farma wiatraków (Źródło: Bureau of Energy, MOEA) Skala siły wiatru Siła wiatru może być zmierzona przez obserwację zjawisk zachodzących na morzu i lądzie. Do zjawisk tych przypisana jest odpowiednia skala siły wiatru. Międzynarodowy system określania siły wiatru, to skala Beauforta. Skala ta została utworzona w 1805 roku przez brytyjskiego admirała Francisa Beauforta. Pierwszy raz skalę zastosowano do obserwacji zjawisk pojawiających się pod wpływem wiatru na morzu, później dostosowano ją do lądu. Tabela 1. Skala Beauforta do użytku na lądzie. Stopień skali Beauforta Prędkość wiatru km/h mph Opis Zjawiska na lądzie 0 <1 <1 Cisza Spokój. Dym unosi się pionowo. 1 1,1 5,5 1 3 Powiew 2 5,6 11 4 7 wiatr 3 12 19 8 12 Łagodny wiatr Ruch powietrza lekko oddziałuje na dym. Nie powoduje ruchu łopat wiatraka. Wiatr wyczuwany na skórze. Liście szeleszczą. Łopaty wiatraka poruszają się. Liście i małe gałązki w stałym ruchu. Lekkie flagi rozciągają się. 4 20 28 13 17 Umiarkowany wiatr Kurz, liście i papier podnoszą się. Gałęzie małych drzew zaczynają się poruszać. 5 29 38 18 24 Dość silny wiatr Małe drzewa zaczynają się kołysać. 6 39 49 25 30 Silny wiatr 7 50 61 31 38 Bardzo silny wiatr Duże gałęzie w ruchu. Słychać świst wiatru. Trudno utrzymać parasol. Całe drzewa w ruchu. Pod wiatr idzie się z wysiłkiem. Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 3
8 62 74 39 46 Wichura 9 75 88 47 54 Silna wichura Gałązki są odłamywane od drzew. Ruch utrudniony. Większe gałęzie odłamują się od drzew. Niektóre małe drzewa są zdmuchiwane. Lekkie konstrukcje ulegają zniszczeniu. Mogą zawalić się kominy. 10 89 102 55 63 11 113 117 64 72 Bardzo silna wichura Gwałtowna wichura/ sztorm Drzewa wyrywane z korzeniami. Poważne zniszczenia konstrukcji. Znaczna część konstrukcji zniszczona. Rzadko spotykane. 12 >118 >72 Huragan Maksymalne i intensywne zniszczenia konstrukcji - bardzo rzadko spotykane. Zależność pomiędzy rzeczywistą prędkością wiatru i stopniem skali Beauforta opisuje wzór: V = 0,836 x (B^3/2), gdzie: V rzeczywista prędkość wiatru (m/s) i B stopień skali Beauforta. Stopień w skali Beauforta pomiędzy 3 7 opisuje wiatr zakwalifikowany jako łagodny wiatr, umiarkowany wiatr, dość silny wiatr, silny wiatr i bardzo silny wiatr (rzeczywista prędkość wiatru mieści się w zakresie 3-17 m/s). Te poziomy wiatru wykorzystywane są w elektrowniach wiatrowych. Tajemnice łopat wiatraka 3 i 4. Holenderski wiatrak i wiatrak pompujący wodę w wiosce w środkowej części Stanów Zjednoczonych. Tradycyjne wiatraki nie są tak wydajne, jak turbiny wiatrowe. Łopaty nowoczesnych turbin wiatrowych i skrzydła samolotów są odpowiednio zaprojektowane. Ich kształt (wypukłe od góry i płaskie od dołu) pozwala lepiej pozyskiwać przechodzące powietrze. Wiatr powoduje różnicę ciśnień przed i za łopatami, co sprawia, że turbina zaczyna się obracać. Kiedy wiatr przepływa wzdłuż łopaty, powietrze przepływa szybciej w górnej części i wolniej w dolnej części, z tego powodu są różnice w ciśnieniu (równanie Bernoulliego) i łopata jest ciągnięta do góry. Turbiny najczęściej montowane są wysoko (często na wysokości 120 m), ponieważ na dużej wysokości wiatr wieje dużo silniej. Większość turbin wiatrowych używanych dzisiaj ma 3 łopaty, pomimo tego, że 6-łopatowe turbiny mogą wyprodukować więcej energii elektrycznej. Zestaw turbin wiatrowych pozwala dzieciom na wykonanie wielu eksperymentów, dzięki którym zapoznają się z jedną z najbardziej popularnych form wykorzystania odnawialnej energii wiatru. Poprzez budowanie turbin wiatrowych dzieci poznają zasadę ich działania. Małe modele turbin wiatrowych nie mogą wytworzyć tak dużo energii elektrycznej, jak ich olbrzymi kuzyni, ale zasady działania są takie same, więc dzieci mogą się wiele nauczyć. 5. 6. Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 4
7. Siły wznoszące, ruch oporu, przepływ wiatru 8. Porównanie wielkości prawdziwej turbiny wiatrowej z wielkością człowieka. Podstawa siły wiatru 9. 1 Łopaty 2 Wirnik 3 Kąt nachylenia 4 Hamulec 5 Wał wolnoobrotowy 6 Skrzynia przekładniowa 7 Generator 8 Urządzenie sterujące 9 Wiatromierz 10 Chorągiewka kierunkowa 11 Gondola 12 Wał szybkoobrotowy 13 Napęd ustawienia kierunku 14 Silnik ustawienia kierunku 15 Wieża 10. Wiatrak turbina wiatrowa o poziomej osi obrotu. (łopata wirnika, gondola, piasta, wieża, piasta wirnika, wał wolnoobrotowy, Skrzynia przekładniowa, Wał szybkoobrotowy, Hamulec, Hamulec, Generator) Wiatr jest naturalnym i całkowicie odnawialnym źródłem energii. Kiedy wiatr obraca łopaty turbiny, powstaje moment obrotowy (siła, która obraca łopaty), który działa na skrzynię przekładniową, zasila generator i wytwarza elektryczność. Energia wiatru przetwarzana jest w energię mechaniczną i następnie zmieniana na energię elektryczną poprzez generatory. Dla domowego użycia, energia elektryczna musi być ponownie przetworzona przez transformatory. Dzięki nim zostaje zamieniona na prąd o odpowiednim napięciu i następnie trafia do konsumentów poprzez system linii przesyłowych. Magnetyzm Zgodnie z regułą Fleminga (regułą lewej ręki), jeśli lewą rękę ustawimy tak, że trzy palce (kciuk, wskazujący i środkowy) będą ułożone prostopadle i przypiszemy im kierunki: palec wskazujący pokazuje kierunek linii pola magnetycznego, palec środkowy pokazuje kierunek i zwrot płynącego prądu, to kciuk wskaże nam kierunek i zwrot siły elektromotorycznej. 11. Największą różnicą pomiędzy generatorem prądu stałego, a generatorem prądu przemiennego jest komutator łączący cewkę zwaną także szczotką. Ruch, strumień, kierunek siły elektromotorycznej Prawa ręka / kciuk, palec wskazujący i palec środkowy ułożone wzajemnie pod kątem prostym / kierunek strumienia, kierunek prądu, kierunek ruchu. Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 5
Zastosowanie silnika jako generatora Uniwersalny adapter silnika (3680-W85-A1R) i prądnica lub dynamo (1114-W85-E1), dwa odwrotne zastosowania magnetyzmu. Silnik uzyskuje prąd i wywołuje ruch. Generator uzyskuje ruch i produkuje prąd. 12. Podobne do silnika prądu przemiennego, różne od silnika prądu przemiennego, komutator. Generator z przewodem 13. W tym eksperymencie zostanie zastosowany generator pokazany na rysunku 13. Po jego prawej stronie znajduje się wał obracający zamocowane do niego łopaty turbiny. Kiedy wał z łopatami obraca się z prędkością 1 obrót na minutę, to wał napędowy generatora obróci się z prędkością 32 obrotów na minutę. Jeśli prędkość obrotowa łopat osiąga 100 obrotów na minutę, to wał generatora odpowiednio przejmuje 3200 obrotów na minutę; wtedy generator może wyprodukować prąd stały o napięciu 3 V. Im większa prędkość obrotowa, tym większe napięcie wytwarzanego prądu. Podstawy ładowarki do baterii-akumulatorków 14. Diody zainstalowane w zielonej ładowarce. Przykład: rysunek. Dioda pozwala na przepływ prądu elektrycznego tylko w jednym kierunku. Strzałka na symbolu graficznym diody wskazuje dozwolony kierunek przepływu prądu. Ogólnie mówiąc, wymagane napięcie prądu to 0,7V i jeśli prąd elektryczny płynie w przeciwnym kierunku, lub jeśli przewody są odwrotnie podpięte, przepływ zostanie zablokowany. W idealnych warunkach turbina wiatrowa obraca się i prąd powoli ładuje akumulatorki. Jeśli prędkość wiatru zmniejsza się, to napięcie generowanego prądu tak samo zmniejsza się. Jeśli urządzenie podłączone jest w stałych warunkach wiatrowych, turbina wiatrowa może w pełni naładować akumulatorek 1,2 V, 1200 mah w 3-4 godziny. Budowa modeli Postępować według wskazówek jak na rysunku 16, 17, 18, 19. 1. Użyj końcówki A narzędzia do osi i kołków, aby wyciągnąć kołek (rysunek 16). 2. Użyj końcówki B narzędzia do osi i kołków do włożenia osi (rysunek 17). 3. Użyj końcówki B narzędzia do osi i kołków do ściągnięcia guzika mocującego (rysunek 18). 4. Po przymocowaniu koła zębatego lub koła z oponą do szkieletu za pomocą osi napędowej, upewnij się, że pomiędzy nimi jest przerwa około 1 mm. Przerwa zapewnia gładki ruch poprzez ograniczenie tarcia pomiędzy elementami (rysunek 19). Jak złożyć i zdemontować rurkę wspomagającą i rurkę? Uwaga: przy montowaniu rurek należy uważać, aby nie przygnieść lub przytrzasnąć palców (rysunek 20, 21). Wciśnij rurkę pomocniczą do rury i obróć rurę dopóki nie usłyszysz kliknięcia (rysunek 20). Przyłóż kombinerki do otworów, w których znajdują się bolce zabezpieczające i ściśnij je kombinerkami w celu odłączenia rury od rurki pomocniczej (rysunek 21). Jak wyjąć baterię? 22. Użyj końcówki B narzędzia do osi i kołków do wyciągnięcia baterii z pojemnika (rysunek 22). Jak dopasować skrzynię przekładniową. Przesunięcie przekładni na lewo. 23. Aby uzyskać przełożenie przekładni do 3:1, należy przytrzymać skrzynię przekładniową i przesunąć żółte koło zębate Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 6
tak, jak pokazano na rysunku 23. Następnie należy przesunąć je do tyłu tak, aby zazębiało się z czerwonym kołem zębatym znajdującym się wyżej. Pozostałe dwa zestawy kół z lewej strony nie powinny zazębiać się. Przesunięcie przekładni na prawo 24. Aby uzyskać przełożenie przekładni, należy przytrzymać skrzynię przekładniową i przesunąć czerwone koło zębate tak, jak pokazano na rysunku 24. Następnie należy przesunąć je do tyłu tak, aby zazębiało się z żółtym kołem zębatym znajdującym się wyżej. Pozostałe dwa zestawy kół z lewej strony nie powinny zazębiać się. Skrzynia przekładniowa 25. Przełożenie przekładni 3:1 26. Tylko żółte koło zębate (60T) zazębia się z dolnym czerwonym kołem zębatym (20T). Przełożenie przekładni 1:1. 27. Układ dwóch niebieskich kół zębatych (40T) zazębiających się. Przełożenie przekładni 3:1. 28. Górne czerwone koło zębate (20T) zazębia się z dolnym żółtym kołem zębatym (60T). Eksperymenty w domu Na kolejnych rysunkach przedstawione jest wzajemne ułożenie wentylatora i wiatraka podczas doświadczeń w domu lub w klasie. W zależności od rodzaju łopat podano odległość pomiędzy wentylatorem a wiatrakiem oraz ich wysokości. 29. Turbina wiatrowa z długimi łopatami 30. Turbina wiatrowa z krótkimi łopatami Eksperymenty na zewnątrz i w domu. Na zewnątrz 31. 32. Przymocuj turbinę do słupka lub pnia (rysunek 31). Dokładnie zabezpiecz mocowanie, aby turbina była unieruchomiona (rysunek 32). W domu 33. 34. 35. Mocowanie za pomocą taśmy klejącej: przyciśnij ręką skrzynię przekładniową (rysunek 33) podczas mocowania podstawy wiatraka do podłogi (przyklejania taśmy) (rysunek 34). Mocowanie poprzez obciążenie podstawy: na podstawie wiatraka umieść dwa ciężarki o wadze 1,5 kg (rysunek 35). Chodźmy poeksperymentować! Eksperyment 1: Dopasowanie przełożenia przekładni W celu zaobserwowania różnicy w ilości generowanej energii elektrycznej (jasność świecenia diody) dla tej samej prędkości wiatru, ale różnego przełożenia przekładni, zastosuj wiatrak z krótkimi łopatami. Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 7
Ustaw łopaty pod odpowiednim kątem i zmieniając przełożenie przekładni (przesuwając koła zębate na dolnym wale) obserwuj zmiany. 36. Przełożenie przekładni 1:3, Generator. 37. W eksperymentach 2-4 zastosuj przełożenie przekładni 1:1. Eksperyment 2: W celu zaobserwowania różnicy w ilości generowanej energii elektrycznej dla różnych prędkości wiatru (prędkości wentylatora), zastosuj wiatrak z krótkimi łopatami. Czy widoczna jest różnica pomiędzy siłą wiatru a ilością wytworzonej energii (jasnością świecenia diody)? Eksperyment 3: W celu zaobserwowania różnicy w ilości generowanej energii elektrycznej (jasność świecenia diody) dla tej samej prędkości wiatru, ale różnego kąta ustawienia łopat, zastosuj wiatrak z krótkimi łopatami. Zmieniaj kąt ustawienia łopat. Czy można znaleźć najlepszy i najbardziej efektywny kąt ustawienia łopat, który pozwala na najjaśniejsze świecenie diody? Eksperyment 4: W celu zaobserwowania różnicy w ilości generowanej energii elektrycznej (jasność świecenia diody) dla tej samej prędkości wiatru, ale różnej ilości łopat, zastosuj wiatrak z krótkimi łopatami. Zmieniaj liczbę łopat (6 łopat, 4 łopaty, 3 łopaty, 2 łopaty). Zauważ, że łopaty powinieneś układać symetrycznie w równych odległościach. Czy możesz określić jaka ilość łopat jest najbardziej efektywna (tzn. pozwala na najjaśniejsze świecenia diody)? 38. Przełożenie przekładni 1:1, Generator. 39. Gromadzenie wytworzonej energii elektrycznej. Celem następnego eksperymentu jest wybudowanie mini-elektrowni. 40. Turbina wiatrowa z krótkimi łopatami. Pobieranie energii za pomocą zielonej ładowarki i akumulatorków. Uruchom turbinę używając baterii typu AA (naładowanej lub jednorazowej) umieszczonej w niebieskim pojemniku na baterię. 41. Turbina wiatrowa z długimi łopatami. Pobieranie energii za pomocą zielonej ładowarki i akumulatorków. Uruchom turbinę używając baterii typu AA (naładowanej lub jednorazowej) umieszczonej w niebieskim pojemniku na baterię. Przymocuj podstawę swojej turbiny wiatrowej do podłoża za pomocą ciężkich przedmiotów. Jak naładować baterię za pomocą wiatraka? 1. Usuń diodę i podłącz przewody do zielonej ładowarki. 2. Uwaga: Niebieski pojemnik na baterię wygląda tak samo, jak zielona ładowarka, ale nie można go zastosować do ładowania baterii. 3. Wyreguluj łopaty do optymalnego kąta (znalezionego we wcześniejszych eksperymentach). 4. Zainstaluj akumulatorki (AA-LR6 1.2V i 1600 mah). Nie używaj przeładowanych akumulatorków; w przeciwnym wypadku wyniki nie będą widoczne. 5. Uwaga: aby uniknąć ryzyka eksplozji, nigdy nie wkładaj jednorazowych baterii AA-LR6 do ładowarki. 6. Naładuj akumulatorki za pomocą naturalnego wiatru lub wentylatora. 7. Jeśli nie ma wiatru (lub nie masz wentylatora), do uruchomienia wiatraka możesz użyć naładowanego wcześniej akumulatorka, umieszczając go w niebieskim pojemniku na baterię. Zamiast naładowanych akumulatorków możesz stosować także jednorazowe baterie. Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 8
8. Ciekawym zjawiskiem jest zwalnianie turbiny wiatrowej przy zastosowaniu akumulatorków do włączenia jej. 9. Przy normalnej prędkości wiatru (4m/s 9 mph) akumulatorki (1300 mah) mogą zostać w pełni naładowane w czasie 1 1,5 h, natomiast akumulatorki (2400 mah) w czasie 2 2,5 h. 10. Czas ładowania jest uzależniony od prędkości wiatru. Nie występuje tu ryzyko przeładowania, jeśli turbinę pozostawimy włączoną na dłuższy czas i nie będziemy jej pilnować. Należy jednak zwrócić uwagę na prędkość obrotu łopat. W przypadku intensywnego wiatru, łopaty wiatraka mogą oderwać się z powodu działającej siły odśrodkowej. 11. Zarówno krótkie łopaty turbiny wiatrowej, jak i długie mogą być zastosowane do ładowania akumulatorków w zielonej ładowarce. W obu przypadkach do uruchomienia wiatraka możesz użyć baterii umieszczonej w niebieskim pojemniku. 42. Informacje dla rodziców i nauczycieli 1. We wszystkich eksperymentach wprowadzona jest analiza ilościowa. 2. W każdym eksperymencie można wybrać zmienne kontrolujące działanie wiatraka, tj.: szybkość wiatru, typ i liczba łopat, odległość od wentylatora (w domu). 3. Wynikiem eksperymentu jest zaobserwowana lub zmierzona wartość takich parametrów jak: prędkość obrotu łopat; prędkość, przy której baterie naładują się; natężenie uzyskanego prądu (odpowiadające jasności świecenia diody). 4. Efektem przeprowadzonego eksperymentu ma być optymalny projekt turbiny wiatrowej (np. turbina, która najszybciej naładuje baterię; turbina, która pozwoli na uzyskanie największego napięcia prądu), który należy zdefiniować wspólnie z dzieckiem. 5. Podczas eksperymentowania można spróbować znaleźć korelację pomiędzy siłą wiatru a generowaną energią elektryczną. Jedyną trudnością, z którą można się tutaj spotkać, jest dokładność ilościowego określenia wymaganych parametrów tylko na postawie jasności świecenia diody. W celu precyzyjnej rejestracji wyników eksperymentu, sugerowane jest użycie urządzeń pomiarowych, które można zastosować m.in. do pomiaru napięcia i natężenia prądu. Elektrownie wiatrowe rozwijają u dzieci umiejętność rozwiązywania problemów. Jeśli dziecko otrzyma zbyt trudne zadanie do wykonania, szybko zniechęci się do dalszej pracy. Urządzenia pomiarowe Urządzenie nie są dołączone do zestawu. Są elementem uzupełniającym wykonanie doświadczenia. 43. Od lewej: wiatromierz (anemometr), miernik cyfrowy, obrotomierz, kątomierz, amperomierz. Wyniki testu dla domowego wentylatora o średnicy 40 cm W poniższych tabelach przedstawione są wyniki testów dla różnych parametrów (typ wiatraka, siła wiatru, typ łopat i przełożenie przekładni). Przeprowadź kilka eksperymentów wspólnie z dzieckiem. Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 9
. Przełożenie przekładni 1:3, Generator 6 krótkich łopat Przełożenie przekładni 1:3 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody 6 krótkich łopat Przełożenie przekładni 1:1 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody 6 krótkich łopat Przełożenie przekładni 3:1 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody Średni 4 krótkie łopaty Przełożenie przekładni 1:1 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody 3 krótkie łopaty Przełożenie przekładni 1:1 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody Średni 3 długie łopaty Przełożenie przekładni 1:3 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody Średni 3 długie łopaty Przełożenie przekładni 1:1 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody Średni Wyniki testu dla przemysłowego wentylatora o średnicy 45 cm. Przełożenie przekładni 1:3, Generator 6 krótkich łopat Przełożenie przekładni 1:3 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 10
6 krótkich łopat Przełożenie przekładni 1:1 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody 6 krótkich łopat Przełożenie przekładni 3:1 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody 4 krótkie łopaty Przełożenie przekładni 1:3 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody 4 krótkie łopaty Przełożenie przekładni 1:1 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody 4 krótkie łopaty Przełożenie przekładni 3:1 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody 3 krótkie łopaty Przełożenie przekładni 1:3 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody 3 krótkie łopaty Przełożenie przekładni 1:1 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody 3 krótkie łopaty Przełożenie przekładni 3:1 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody 3 długie łopaty Przełożenie przekładni 1:3 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 11
3 długie łopaty Przełożenie przekładni 1:1 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody 2 krótkie łopaty Przełożenie przekładni 1:3 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody Średni 2 krótkie łopaty Przełożenie przekładni 1:1 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody 2 krótkie łopaty Przełożenie przekładni 3:1 Siła wiatru Obrót łopat Świecenie diody Średni Model 1 WIATRAK Z DŁUGIMI ŁOPATAMI. Wiatrak z długimi łopatami. Potrzebne elementy 96 elementów 44. 45. Dopasuj kąty ustawienia łopat: Lewą ręką zamontuj piastę (rysunek 44) i dopasuj kąt ustawienia dolnej części łopaty. Aby odczepić adapter od piasty, włóż końcówkę B narzędzia do osi i kołków pomiędzy adapter i piastę i następnie podważ adapter w celu wyciągnięcia go (rysunek 45). Jeśli wiatrak obraca się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, dioda nie będzie świecić. W tym przypadku włóż diodę odwrotnie. Patrz instrukcja złożenia modelu rysunek. Model 2 WIATRAK Z KRÓTKIMI ŁOPATAMI. Wiatrak z krótkimi łopatami. Potrzebne elementy 111 elementów 46. Dołącz krótkie łopaty i długi pręt Włóż długi pręt do krótkiej łopaty i połącz wciskając guzik mocujący do odpowiednich otworów (rys. 46).. Instrukcja złożenia modelu. Model 3 SZYBOWIEC. Szybowiec. Potrzebne elementy 71 elementów, rysunek 47. Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 12
Jak włożyć baterię? 1. Naładuj baterię za pomocą turbiny z długimi lub krótkimi łopatami. Aby uruchomić swój model, włóż wcześniej naładowaną baterię do niebieskiego pojemnika na baterię. 2. Upewnij się, że bieguny dodatni i ujemny baterii są odpowiednio umieszczone w pojemniku (rysunek 47).. Instrukcja złożenia modelu. Model 4 SAMOCHÓD NAPĘDZANY WIATREM. Samochód napędzany wiatrem. Potrzebne elementy 69 elementów 48. Jak włożyć baterię? Naładuj baterię za pomocą turbiny z długimi lub krótkimi łopatami. Aby uruchomić swój model, włóż wcześniej naładowaną baterię do niebieskiego pojemnika na baterię. Upewnij się, że bieguny dodatni i ujemny baterii są odpowiednio umieszczone w pojemniku (rysunek 48). Patrz rysunek - instrukcja złożenia modelu. Model 5 ROWER TRÓJKOŁOWY. Rower trójkołowy. Potrzebne elementy 68 elementów 49. Jak włożyć baterię? Naładuj baterię za pomocą turbiny z długimi lub krótkimi łopatami. Aby uruchomić swój model, włóż wcześniej naładowaną baterię do niebieskiego pojemnika na baterię. Upewnij się, że bieguny dodatni i ujemny baterii są odpowiednio umieszczone w pojemniku (rysunek 49).. Instrukcja złożenia modelu. Model 6 SAMOCHÓD ODRZUTOWY. Samochód odrzutowy. Potrzebne elementy 62 elementy 50. Jak włożyć baterię? Naładuj baterię za pomocą turbiny z długimi lub krótkimi łopatami. Aby uruchomić swój model, włóż wcześniej naładowaną baterię do niebieskiego pojemnika na baterię. Upewnij się, że bieguny dodatni i ujemny baterii są odpowiednio umieszczone w pojemniku (rysunek 50). - instrukcja złożenia modelu. Model 7 TRAKTOR. Traktor. Potrzebne elementy 64 elementy. 51. Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 13
Jak włożyć baterię? Naładuj baterię za pomocą turbiny z długimi lub krótkimi łopatami. Aby uruchomić swój model, włóż wcześniej naładowaną baterię do niebieskiego pojemnika na baterię. Upewnij się, że bieguny dodatni i ujemny baterii są odpowiednio umieszczone w pojemniku (rysunek 51). - instrukcja złożenia modelu. Model 8 SAMOCHÓD WYŚCIGOWY. Samochód wyścigowy. Potrzebne elementy 68 elementów 52. Jak włożyć baterię? Naładuj baterię za pomocą turbiny z długimi lub krótkimi łopatami. Aby uruchomić swój model, włóż wcześniej naładowaną baterię do niebieskiego pojemnika na baterię. Upewnij się, że bieguny dodatni i ujemny baterii są odpowiednio umieszczone w pojemniku (rysunek 52). - instrukcja złożenia modelu. Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 14