High-School Engineering Projects:Solar, Rube Goldberg, Marble Runs og hjemmelavede batterier

Af Carrie Perles, opdateret 30. august 2022

Veejay Villafranca/Getty Images News/Getty Images

Gymnasieingeniørvidenskabelige projekter fokuserer typisk på mekanik og elektroteknik. Mekaniske projekter lægger vægt på at udnytte mekanisk kraft til at udføre arbejde, mens elektriske projekter dækker kredsløb, alternative energikilder og energiproduktion. Eleverne kan vælge projekter, der stemmer overens med deres interesser, tidsbegrænsninger og tilgængelige materialer.

Solenergi

Solenergiprojekter demonstrerer, hvordan sollys kan omdannes til brugbar varme eller strøm. Almindelige eksempler omfatter solvarmere, solvarmere og solvarmeovne. Ved at male en komponent sort for at absorbere sollys, kan du lede den opfangede varme ud i luft, vand eller mad. Et undersøgelsesbaseret eksperiment kan spørge:"Hvordan påvirker udendørstemperaturen den indvendige temperatur af en solvarmer?" eller "Hvordan påvirker mængden af vand i en solcelletank dens opvarmningshastighed?"

Rube Goldberg-maskiner

At bygge en RubeGoldberg-maskine – opkaldt efter tegneren, der designet bevidst komplekse mekanismer til at udføre simple opgaver – tilbyder en praktisk udforskning af maskinteknik. Inkorporer håndtag, remskiver, blæsere, rullende kugler og gear for at skabe et system, der for eksempel hælder en kop juice eller trykker på en bærbar computers tænd/sluk-knap. Fokus bør være på konsistens og præcision; maskinen skal udføre opgaven pålideligt ved hvert forsøg. Bemærk, at nogle videnskabsmesser udelukker RubeGoldberg-projekter, fordi de muligvis ikke eksplicit demonstrerer den videnskabelige metode.

Marble Run

Et marmorløb er en engagerende måde at gennemgå potentiel og kinetisk energi. Ved at bruge skumrørisolering som sporet kan du designe lodrette sløjfer. Formuler en hypotese:"Hvilken minimum starthøjde kræves for, at en kugle kan fuldføre en løkke med en given radius?" Byg sporet, test hypotesen, og forfin designet baseret på resultaterne.

Bygningsbatterier

Selv om hjemmelavede batterier er beskedne i kraft, er de fremragende til at illustrere grundlæggende elektrokemi. Konstruer en simpel celle ved at skifte mellem øre, nikkelskiver og citrongennemblødte papirhåndklæder:penny → citronhåndklæde → nikkel → citronhåndklæde → penny → citronhåndklæde → nikkel. Mål spændingen med et multimeter, og eksperimenter derefter ved at udskifte elektrolytten eller elektrodematerialerne for at identificere, hvilke kombinationer der producerer målbar spænding.