Projekt je vhodný pro studenty střední školy.
Výsledky produkt je pak určen pro studenty a učitele fyziky 1. ročníku středních škol.
Studentům postačí základy modelování – pracuje se pouze s tělesy tvaru válce. Je potřeba pouze vypočítat rozměry válců tak, aby i po nasypání písku byla hmotnost válců stejná. Jeden válec má písek uprostřed, druhý pak co nejdále od osy otáčení. Zde je potřeba znalost matematiky.
Studenti se naučí základy modelování objektů, využijí matematické dovednosti pro výpočet objemu, naučí se základy práce s 3D tiskárnou.
Výsledkem práce pak budou 2 na první pohled stejné velké i těžké válce (velké asi jako plechovka fazolí). Uvnitř budou válce vyplněny pískem – díky 3D tisku bude písek na jiných místech. Pokud pak válce pustíme dolů po nakloněné rovině, tak každý bude mít jiné zrychlení, protože mají jinak rozloženou hmotu, tedy mají jiný moment setrvačnosti. Tato situace se často řeší jen teoreticky v učebnicích.
- Bežné IT vybavení.
- Tinkercad
- Obyčejný písek, přibližně 1 kg, vysušit
- K lepení postačí též obyčejné sekundové lepidlo
celkový čas strávený prací na projektu je 15 - 20 hodin.
vysvětlení projektu studentům, zadání úkolů – přibližně 2 hodiny
matematické výpočty – přibližně 1 hodina
modelování – 3-5 hodin
příprava písku 3 hodiny
Orientační čas tisku každého válce je 5 hodin.
Využití ve výuce
Výsledné výtisky slouží jak demonstrační pomůcka při výuce fyziky v prvním ročníku středních škol - kapitola Mechanika tuhého tělesa, moment setrvačnosti.
V učebnici často najdete úlohu podobnou následující:
„Po nakloněné rovině pustíme současně dvě kuličky o stejných hmotnostech a stejných poloměrech. Jedna z kuliček je plná, druhá dutá. Lze z pohybu kuliček po nakloněné rovině zjistit, která kulička je plná a která dutá? Vysvětlete.„ (zdroj: Fyzika - sbírka úloh pro střední školy, Oldřich Lepil a kolektiv, aplikace pro PC)
Někteří studenti si situaci neumí představit, nechápou, proč by tam vůbec měl být rozdíl.
Názorný experiment, kdy jen učitel podepře či nakloní lavici a pustí dolů dva stejné válce, správně představí problém a navodí diskuzi.
modelování
Pro modelování je pak potřeba pochopit daný jev a hlavně myslet na následující 3 faktory:
1. Aby byl jev co nevíce znatelný, písek by měl být co nejblíže středu u prvního válce a co nejdále od středu u druhého válce.
2. Hmotnost písku by dále měla být výrazně vyšší než hmotnost tiskové výplně.
3. Hmotnost písku v obou válcích by měla být stejná.
Výpočty tedy průměrný septimán zvládne bez problémů v relativně krátkém čase. Ve skupince se pak mohou kontrolovat, ať je výsledný výtisk precizní.
Samotné modelování je pak jen pouhé umísťování různých soustředných válců o vypočtených poloměrech. Modelováno v Tinkercadu.
Dále je potřeba vysušit přibližně 1 kg písku, prosít, vyčistit případně zakoupit nějakou vhodnou alternativu.
Po vytisknutí
Po vytisknutí válců a “víček“ stačí do válců nasypat písek, očistit a víčka přilepit sekundovým lepidlem. Další úprava pravděpodobně nebude nutná.
The author hasn't provided the model origin yet.