Budowle z klocków, fortece przykryte kocami… konstruowanie to świetna
zabawa! Ale czy zastanawialiście się nad tym, jak działają prawdziwi inżynierowie? Ten rozdział pomoże wam zrozumieć, na czym polega ich praca,
zapoznając przy okazji z czterema głównymi inżynierskimi specjalnościami i procesem projektowania.
Dzięki temu dowiecie się, co trzeba umieć, by zostać inżynierem już teraz i w przyszłości.
Inżynierowie wykorzystują wiedzę przyrodniczą i matematykę w procesie tworzenia i doskonalenia rzeczy użytecznych dla ludzi lub środowiska, w którym żyją. To specjaliści podnoszący jakość życia ludzkiego poprzez rozwiązywanie problemów technicznych.
Inżynierowie tworzą technologie służące ratowaniu życia, ulepszają stan dróg, aby podróżowanie nimi było bezpieczniejsze, doskonalą techniki hodowli roślin i zwierząt, zwiększając jej wydajność.
Na świecie istnieje wiele inżynierskich specjalności, które można podzielić
na cztery grupy: inżynierię mechaniczną, elektryczną, chemiczną i budowlaną.
W praktyce dziedziny te często wzajemnie się łączą i przenikają.
INŻYNIERIA MECHANICZNA
Inżynierowie tej specjalności konstruują głównie maszyny i urządzenia, wykorzystując naukową wiedzę o ruchu ciał, siłach mechanicznych i energii cieplnej. Projektują i budują m.in. pojazdy, lodówki, roboty chirurgiczne, windy i pasy bezpieczeństwa do kolejek górskich.
INŻYNIERIA ELEKTRYCZNA
Ta dziedzina obejmuje wszystko, co wiąże się z wykorzystaniem energii elektrycznej, a w szczególności energetykę: elektrownie,
linie przesyłowe i systemy dostarczania prądu jego odbiorcom. Inżynierowie elektrycy projektują, konstruują i testują sprzęt elektryczny. Potężnym działem inżynierii elektrycznej jest obecnie elektronika i technika komputerowa obejmująca fizyczną budowę komputerów (ang. hardware) oraz tworzenie oprogramowania (ang. software).
Inżynierowie tej specjalności konstruują zarówno piloty do zdalnie sterowanych zabawek i silniki elektryczne do samochodów, jak również nowe typy komputerów i telewizorów o lepszej jakości obrazu oraz oprogramowanie do nich.
INŻYNIERIA CHEMICZNA
Inżynierowie chemicy zajmują się chemią i naukami o życiu. Projektują i nadzorują procesy produkcji, przekształcania i transportu chemikaliów oraz innych materiałów. Do inżynierii chemicznej należy opracowanie i produkcja nowych leków służących walce z rakiem, doskonalenie metod produkcji żywności oraz projektowanie tworzyw sztucznych i wydajniejszych paliw.
INŻYNIERIA BUDOWLANA
Inżynierowie tej grupy projektują i budują drogi, mosty, budynki, a także tamy na rzekach. Starają się przy tym, by ich konstrukcje były odporne na trzęsienia ziemi i huragany. Do inżynierii budowlanej należy również opracowanie metod ochrony ludzi i środowiska przed szkodliwym działaniem ognia i dymu. Specjaliści w dziedzinie
W latach 80. XIX wieku wieża Eiffla była najwyższą konstrukcją zbudowaną przez człowieka. Jej elementy łączono w trójkąty dla zapewnienia odpowiedniej wytrzymałości. Za chwilę dowiesz się, jak współcześni inżynierowie posługują się geometrią, projektując i wznosząc przekaźniki telefonii komórkowej i wysokie budynki.
POTRZEBNY CZAS: 30 MINUT
ŁATWY
[ paczka toczonych wykałaczek (są mocniejsze od płaskich)
[ drobna pianka cukrowa [ taśma miernicza
OSTRZEŻENIE: Pamiętaj, że wykałaczki są zaostrzone! Uważaj, żeby nie ukłuć się w palec, a po zakończeniu konstrukcji pozbieraj te niewykorzystane.
1. Wbij wykałaczkę w kostkę pianki cukrowej, a na drugi jej koniec nadziej inną kostkę.
2. Kontynuuj łączenie kostek wykałaczkami tą samą metodą. Sprawdź, czy potrafisz tworzyć trójkąty i kwadraty.
3. Po złożeniu kilku prostych kształtów spróbuj zbudować wieżę. Pomyśl, jaką mogłaby mieć wysokość i postaraj się, żeby była jak najwyższa. Na koniec zmierz jej wysokość.
4. Zastanów się, czy mogłaby być jeszcze wyższa i co powinieneś zmienić, żeby mocno stała mimo dużej wysokości.
CIĄG DALSZY >
Jak i dlaczego: Twoja wieża, podobnie jak każda prawdziwa, musi mieć solidną, szeroką podstawę, żeby się nie przewracała. Zorientowałeś się już pewnie, że wysoka budowla powinna zwężać się ku górze.
W ten sposób zbliżamy jej środek ciężkości do stabilnej podstawy.
A co z kształtami połączeń? Na pewno już wiesz, że budując bardzo wysokie konstrukcje, trzeba stosować połączenia trójkątne. Trójkąty są bardzo wytrzymałe w odróżnieniu od kwadratów i prostokątów, które łatwo się deformują i krzywią. Wiązania trójkątne wytrzymują znaczne siły działające w wielu kierunkach. : Twoja konstrukcja to przykładowy model budownictwa lądowego. Mierząc wysokość wieży, używasz prostej technologii pomiarowej. Wybierając kształty wiązań, posługujesz się geometrią (działem matematyki).
Chcąc, by twoja budowla ładnie wyglądała, myślisz kategoriami sztuki.
PRÓBY DODATKOWE:
[ Skoro już wiesz, jak zbudować wysoką wieżę, spróbuj wykorzystać tę wiedzę, budując z pianki cukrowej i wykałaczek konstrukcję wysokości 15 cm, która wytrzyma ciężar niedużej książki.
[ Spróbuj użyć kawałków suchego makaronu zamiast wykałaczek.
Czy budowa takiej wieży jest trudniejsza, czy łatwiejsza?
Używałeś może kiedyś wyrzutnika do konfetti? Kiedy pociągniesz za sznurek, ze zbiorniczka wylatują kolorowe papierki. Zbudujesz teraz podobne urządzenie wystrzeliwujące konfetti lub pomponiki. Przy okazji zabawy dowiesz się czegoś o energii i ruchu.
POTRZEBNY CZAS: 10 MINUT
ŁATWY
[ balonik
[ nożyczki
[ rurka tekturowa
[ kolorowe taśmy izolacyjne [ pomponiki
OSTRZEŻENIE: Baloniki mogą grozić małym dzieciom uduszeniem, po wykorzystaniu w zabawie trzeba je więc zabezpieczyć lub wyrzucić.
1. Zrób węzełek na tylnym końcu balonika.
2. Odetnij zwężoną szyjkę balonika.
3. Naciągnij balonik na koniec rurki tekturowej i zabezpiecz go taśmą izolacyjną.
4. Inne części rurki możesz również ozdobić kawałkami taśmy w różnych kolorach.
5. Włóż do swojej wyrzutni kilka pomponików i pozwól im wpaść do balonika.
6. Trzymając rurkę w jednej dłoni, drugą rozciągnij balonik i puść.
7. Pomponiki powinny wylatywać.
CIĄG DALSZY >
CIĄG DALSZY >
Jak i dlaczego: Działanie tej konstrukcji
jest zgodne z pierwszą zasadą dynamiki Newtona (nazywaną czasem prawem inercji), w myśl której ciało pozostaje w spoczynku, dopóki nie zadziała nań jakaś siła zewnętrzna. W tym przypadku pomponiki nie poruszają się, dopóki nie popchnie ich puszczony przez ciebie wcześniej rozciągnięty balonik. Ruch balonika jest także przykładem zamiany energii potencjalnej, gromadzącej się przy rozciąganiu, w energię kinetyczną. : Zbudowałeś
urządzenie mechaniczne wykorzystujące pierwszą zasadą dynamiki Newtona oraz zamianę energii potencjalnej w kinetyczną. Budując wyrzutnię pomponików, użyłeś technologii, posługując się nożyczkami i taśmą samoprzylepną.
Sztukę w twoim działaniu reprezentuje dekoracja wyrzutni pomponików.
PRÓBY DODATKOWE:
[ Jaki wpływ na ruch pomponików ma
sposób rozciągania balonika? Spróbuj odciągać go możliwie najdalej, a potem tylko trochę. Jaką widzisz różnicę?
Odciągnij go też na ukos pod pewnym kątem i sprawdź, co się stanie.
[ Czy wielkości pomponików mają wpływ na to, jak daleko lecą? Wypróbuj najpierw małe, a potem większe pomponiki.