Proste projekty inżynieryjne dla liceum

Projekty inżynierskie na poziomie szkoły średniej zwykle koncentrują się na inżynierii mechanicznej i elektrotechnice. Projekty z zakresu inżynierii mechanicznej zwykle kładą nacisk na wykorzystanie mocy mechanicznej do wykonywania prac na innych obiektach, i elektrotechnika obejmuje obwody, alternatywne źródła energii oraz wytwarzanie energii w generał. Możesz wybierać spośród różnych projektów inżynieryjnych w oparciu o twoje zainteresowania, ograniczenia czasowe i dostępne materiały.

Możesz wykorzystać projekt naukowy do zbadania energii słonecznej, najprostszej metody przekształcania energii odnawialnej w użyteczne źródło. Projekty demonstrujące wykorzystanie energii słonecznej obejmują słoneczne podgrzewacze powietrza, słoneczne podgrzewacze wody i piekarniki słoneczne. Krótko mówiąc, będziesz zbierać energię słoneczną, malując część swojego projektu na czarno, co przyciąga światło słoneczne. Następnie możesz użyć różnych metod, aby skierować przyciągniętą energię cieplną do powietrza, wody lub żywności. Aby dodać element zapytania, zaprojektuj eksperyment oparty na pytaniu o to, jak działają te źródła, np. „Jak jest powiązana temperatura na zewnątrz z temperatura w solarnym podgrzewaczu powietrza?" lub "Jak ilość wody w zbiorniku ma się do szybkości, z jaką solarny podgrzewacz wody może go nagrzewać w górę?"

Praktycznym sposobem na poznanie inżynierii mechanicznej jest zbudowanie maszyny „Rube Goldberg”, nazwanej na cześć słynnego rysownika, który zaprojektował skomplikowane maszyny do wykonywania zwykłych zadań. Możesz użyć dźwigni, kół pasowych, wentylatorów, toczących się kulek i kół zębatych, aby stworzyć maszynę, która robi wszystko, od nalewania filiżanki soku po naciśnięcie przycisku „włącz” na laptopie. Zrób to tak szalone i złożone, jak to tylko możliwe, ale co ważniejsze, upewnij się, że maszyna za każdym razem działa konsekwentnie i dokładnie. Zwróć uwagę, że niektóre targi naukowe nie zezwalają na maszyny Rube Goldberg, ponieważ nie wykazują one znajomości metody naukowej.

Budowanie wybiegu z marmuru pomaga zapoznać się z koncepcjami energii potencjalnej i kinetycznej. Jako tor marmurowy wybiegu można zastosować piankową izolację rur, co pozwoli na tworzenie pionowych pętli. Aby zaprojektować eksperyment, załóż hipotezę, jak wysoko nad ziemią musiałby znajdować się początek toru, aby zapewnić marmurowi wystarczającą energię do wykonania niskiej pętli o określonej wysokości. Następnie przetestuj swoją hipotezę, tworząc tor z początkiem na tej wysokości i sprawdź, czy kulka może ukończyć pętlę. Jeśli tak, ustal, czy nadal może ukończyć pętlę na niższej wysokości; jeśli nie, określ, jak wysoko musi być początek toru, aby kulka miała wystarczającą energię potencjalną, aby pomyślnie przejść przez pętlę.

Domowe baterie zwykle nie są wystarczająco mocne, aby wykonać jakąkolwiek większą pracę mechaniczną, ale mogą poruszać igłą na woltomierzu. Aby stworzyć własną baterię, zanurz kilka małych kwadratów ręcznika papierowego w soku z cytryny i ułóż stos rzeczy w kolejności: pens, ręcznik z cytryną, nikiel, ręcznik z cytryną, pens, ręcznik z cytryną, nikiel. Następnie możesz umieścić dwie sondy z woltomierza na dowolnym końcu baterii monetowej i zarejestrować, ile woltów wytworzyła bateria. Zbadaj i zaprojektuj eksperyment, aby ustalić, jak działa bateria — zamień sok z cytryny na inne płyny, które posiadasz pomyśl, że zadziała, lub zamień monety na inne materiały i zobacz, które z nich działają jak prawdziwe baterie na podstawie woltomierza odczyty.