Construire une Anémomètre - Activité
Connexion d'ingénierie
Objectifs d'apprentissage
Après cette activité, les élèves devraient pouvoir:
- Définir un anémomètre comme un instrument utilisé pour mesurer la vitesse du vent.
- Utilisez un anémomètre pour prédire si un endroit est un bon endroit pour placer une éolienne.
- Expliquez pourquoi les ingénieurs veulent connaître la vitesse du vent pour déterminer où placer les éoliennes.
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Les élèves développent une compréhension de la façon dont les ingénieurs utilisent le vent pour produire de l'électricité. Les équipes d'étudiants construisent anémomètres modèle pour mieux comprendre et mesurer la vitesse du vent.
Les étudiants sont initiés aux rudiments de la météo de la Terre. Les concepts sont les causes fondamentales des phénomènes météorologiques courants, tels que les changements de température, le vent, les nuages, la pluie et la neige. Les différents facteurs qui influent sur le temps et les instruments qui mesurent les données météorologiques sont également abordées.
Middle School Leçon
Les élèves apprennent le vent comme source d'énergie renouvelable et d'explorer les avantages et les inconvénients et les éoliennes des parcs éoliens. Ils apprennent aussi sur l'efficacité des éoliennes dans diverses conditions météorologiques et comment les ingénieurs travaillent pour créer de l'énergie éolienne qui est moins cher, plus fiable et s.
Construire une Anémomètre (pour l'apprentissage informel)
Les étudiants construisent anémomètres et les utiliser pour calculer la vitesse du vent.
normes d'éducation
Chaque leçon de TeachEngineering ou l'activité est corrélée à un ou plusieurs scientifiques K-12, technologie, ingénierie ou mathématiques (STEM) normes éducatives.
Tous 100.000+ K-12 normes SOUCHES couvertes dans TeachEngineering sont recueillis, conservés et emballés par le réseau Normes de rendement (ASN). un projet de D2L (www.achievementstandards.org).
Dans l'ASN, les normes sont structurées hiérarchiquement: d'abord par la source; par exemple .. par état; dans la source par type; .. ou la science par exemple les mathématiques; dans le type de sous-type, puis par année d'études, etc.
NGSS: nouvelle génération des normes scientifiques - Science
- Définir un problème de conception simple qui reflète un besoin ou un désir qui comprend des critères précis pour la réussite et les contraintes sur les matériaux, le temps ou le coût. (3e année - 5) Détails. Voir le programme plus aligné. Avez-vous d'accord avec cet alignement? Oui Non Merci pour vos commentaires!
Communs normes fondamentales État - mathématiques
Technology Association internationale et les éducateurs Ingénierie - Technologie
- L'énergie se présente sous différentes formes. (3e année - 5) Détails. Voir le programme plus aligné. Avez-vous d'accord avec cet alignement? Oui Non Merci pour vos commentaires!
Colorado - Math
- Représenter et résoudre des problèmes portant sur la multiplication et la division. (3e année) Détails. Voir le programme plus aligné. Avez-vous d'accord avec cet alignement? Oui Non Merci pour vos commentaires!
- Trouvez l'inconnu dans de simples équations. (Grade 4) Détails. Voir le programme plus aligné. Avez-vous d'accord avec cet alignement? Oui Non Merci pour vos commentaires!
Colorado - Science
- Identifier et décrire la diversité des sources d'énergie (Grade 4) Détails. Voir le programme plus aligné. Avez-vous d'accord avec cet alignement? Oui Non Merci pour vos commentaires!
Liste des matériaux
Chaque groupe a besoin:
Introduction / Motivation
Comment peut-on faire la différence entre un jour de grand vent et un jour vraiment du vent? Nous mesurons la vitesse du vent. Vent sur terre est parfois mesuré en kilomètres (ou miles) par heure. Vent sur l'eau est parfois mesurée en unités appelées noeuds. Comment peut-on mesurer la vitesse du vent? Nous utilisons un instrument spécial appelé un anémomètre. La vitesse du vent sont généralement mesurés à l'aide d'une tasse anémomètres. Une tasse anémomètre comporte un mât vertical avec trois tasses qui capturent le vent. Le nombre de fois où les tasses tournent autour par minute est compté par voie électronique. Ce type de anémomètres est souvent observée sur les stations météorologiques et est souvent utilisé dans nos rapports météorologiques sur les nouvelles.
Savez-vous ce qu'est une girouette est? Parfois, il a la forme d'un coq et se trouve sur le toit d'une grange? Il est aussi appelé une girouette. Il tourne dans le vent, et nous montre la direction d'où vient le vent. Bien, typiquement un anémomètre est également équipé d'une girouette pour indiquer la direction du vent.
Où voulez-vous trouver un parc éolien. Anémomètres sont également des instruments importants pour déterminer les meilleurs emplacements pour les générateurs d'énergie éolienne. ou des turbines à vent, d'autant plus que la direction et la force du vent est très dépendante de la topographie locale. Les éoliennes sont des machines qui convertissent l'énergie en mouvement du vent en énergie mécanique / électrique pour nous d'utiliser, comme un moulin à vent. , La vitesse du vent change aussi avec la hauteur, afin que les ingénieurs utilisent anémomètres pour déterminer la meilleure hauteur pour placer la turbine. Les éoliennes ont besoin d'une vitesse de vent constante, moyenne d'environ 23 kilomètres (14 miles) par heure avant que les éoliennes peuvent produire de l'électricité. Il est très important que ces mesures de la vitesse du vent être très précis car toute erreur de la vitesse du vent sera grandement magnifié. Par exemple, si votre anémomètres surestime la vitesse du vent de 10%, vous surestimez la puissance d'environ 133%, soit un tiers trop.
Aujourd'hui, nous allons devenir des ingénieurs et de construire nos propres anémomètres simples. Avec ces instruments, nous pouvons trouver le meilleur endroit autour de notre école pour placer une éolienne.
Vocabulaire / Définitions
anémomètre: Un instrument pour mesurer la force et de la vitesse du vent.
tasse anémomètre: un mât vertical avec trois tasses qui capturent le vent. Un instrument utilisé pour mesurer la vitesse du vent.
Générateur: Un dispositif qui transforme l'énergie mécanique en énergie électrique.
énergie cinétique: L'énergie du mouvement. Par exemple, une toupie, un objet qui tombe et une bille de roulement ont tous l'énergie cinétique. La motion, si elle a résisté par une force, fonctionne. Le vent et l'eau ont tous deux l'énergie cinétique.
nœud: (définition nautique) Unité de mesure de la vitesse du vent au-dessus de l'eau. 1 noeud = = 1,852 kilomètres par heure (ou, 1,15 miles par heure). En noeud d'utilisation nautique est une unité de vitesse, pas de la distance, et a un sens intégré de « l'heure ». Ainsi, un navire peut se déplacer à dix noeuds (pas dix nœuds par heure). Origine: Utilisé sur les navires de navigation depuis les années 1600. Le terme vient des nœuds liés à des intervalles égaux dans une ligne attachée à un journal. La ligne du journal a été jeté par-dessus bord et un marin compté les nœuds qui sont passés par ses mains pendant une période de temps définie, comme un moyen de calculer la vitesse du navire.
vitesse de rotation: Le nombre de tours par minute anémomètre.
turbine: une machine dans laquelle l'énergie cinétique d'un fluide en mouvement est transformée en énergie mécanique en provoquant une série de godets, des palettes ou des aubes sur un rotor en rotation.
station météorologique: Une installation ou le lieu où sont rassemblées, enregistrées et publiées des données météorologiques.
l'énergie éolienne: l'énergie obtenue à partir du mouvement naturel du vent.
parc éolien: Une centrale électrique qui utilise de nombreuses éoliennes pour produire de l'électricité.
éolienne: Une machine qui convertit l'énergie en mouvement du vent en énergie mécanique et / ou électrique.
girouette: un outil de mesure de la direction du vent. Positionné en l'air sur un toit ou un poteau sans obstruction. Il tourne (tourne) librement sur une tige. Les points d'extrémité en forme de flèche dans la direction d'où vient le vent et l'autre extrémité de la brise attrape. Également appelé une girouette.
Avant l'activité
- Quelques jours à l'avance, recueillir des boîtes en carton ondulé utilisés.
- Rassembler tous les documents et faire des copies de la feuille de travail Anémomètre.
Avec les étudiants
Figure 1. L'activité de l'anémomètre de coupe mis en place.
Pièces jointes
Des problèmes de sécurité
- Avertir les élèves à faire attention en poussant une goupille de poussée dans une gomme de crayon de sorte que leurs mains ne glissent pas, se perforant accidentellement.
Des conseils de dépannage
Assurez-vous que les étudiants positionner le carton dans une croix avec les jambes exactement de la même longueur.
Évaluation
Remue-méninges: En petits groupes, les élèves se livrent à des discussions ouvertes à penser à des endroits où il peut être beaucoup de vent et les endroits où il est généralement pas de vent. Rappelez-leur que aucune idée ou suggestion est « stupide ». Toutes les idées doivent être entendues avec respect. Demandez à un élève de chaque équipe écrire leurs idées sur le conseil d'administration à partager avec la classe.
Prédiction: Demandez aux élèves suggèrent des zones autour de l'extérieur de l'école où il pourrait être le vent et les énumérer sur la carte. Demandez aux élèves de prédire quels endroits pourraient être les prédictions les plus venteuses et enregistrer sur la carte.
Activité d'évaluation intégrée
Engineering Your Playground: Utilisez les données de classe pour déterminer les motifs de vent de l'aire de jeux (ou de la zone que vous avez utilisé dans cette activité). Demandez aux élèves de dessiner une carte de cette région et d'écrire les vitesses de vent pour les différents endroits sur elle. Demandez à un élève dessiner une éolienne dans le meilleur emplacement sur cette carte et expliquer pourquoi il / il a choisi cet endroit.
Toss-a-Question: Fournir aux élèves une liste de questions (voir ci-dessous). Les élèves travaillent en groupes et jeter en arrière une boule ou papier. L'étudiant avec la balle pose une question et ensuite la balle jette à quelqu'un pour répondre. Si un étudiant ne connaît pas la réponse, il / elle lance la balle en avant jusqu'à ce que quelqu'un obtienne. La personne qui obtient la bonne réponse obtient pour commencer la question suivante. Passez en revue les réponses à la fin. questions / réponses possibles:
Extensions d'activité
Demandez aux élèves d'utiliser leurs anémomètres pour déterminer la vitesse du courant d'air produit par un ventilateur à basse et haute vitesse.
Demandez aux élèves de tenir un registre de la vitesse du vent au cours d'un week-end. Demandez-leur de mesurer la vitesse du matin, l'après-midi et le soir. Comparer les mesures des élèves. Est-ce que la vitesse du vent varie beaucoup au cours d'une journée? Est-ce que la vitesse du vent varie beaucoup d'un endroit à l'autre? Quels effets ont des structures sur la vitesse du vent?
Mise à l'échelle d'activité
Les références
Collaborateurs
Xochitl Zamora-Thompson; Sabre Duren; Natalie Mach; Malinda Schaefer Zarske; Denise W. Carlson
Programme de soutien
Intégré programme d'enseignement et d'apprentissage, College of Engineering, Université du Colorado Boulder