Rokasgrāmata bērniem mehānikā un tehnoloģijās

Mehānikas apguve ietver objektu kustības izpēti, kā arī brīžus, kad objekti nekustas. Sers Īzaks Ņūtons bija pirmais zinātnieks, kurš pētīja mehāniku, un šis priekšmets kļuva par fizikas pamatu. Mehānikas studijas ir svarīgas cilvēkiem, kuri vēlas studēt citas zinātnes nozares, piemēram, astronomiju, ģeoloģiju un inženierzinātnes. Inženierzinātnes ir zinātne, kas nodarbojas ar izgudrojumu un konstrukciju projektēšanu, radīšanu un izmantošanu.

Kas ir mehānika?

Mehānika ietver dažādus kustības vai kustības veidus. Objekts var pārvietoties starp punktiem, ko sauc par translācijas kustību. Kaut kas var arī kustēties, nemainot pozīciju, un tādā gadījumā tas griežas vietā. Objekts, kas noteiktu laika periodu pastāvīgi atkārto vienu un to pašu kustību, svārstās. Apļveida kustība liecina, ka kaut kas pārvietojas pa apli ap citu objektu. Objekts var pārvietoties tikai vienā virzienā, vai arī tas var apvienot vairākus kustības veidus. Mehānika arī pēta kustības neesamību. Dažreiz spēks iedarbojas uz objektu, kas nekustas. Projektējot objektus, inženierim ir jāsaprot šis statiskais spēks, lai pārliecinātos, ka tie ir pietiekami izturīgi.

• Kas ir mašīnbūves inženieris? (PDF)
• Mehānikas pārskats
• Kas ir klasiskā mehānika?

Kas ir inženierija?

Inženierzinātnes ir zinātne, kas ietver radošu domāšanu, lai atrisinātu problēmas vai izstrādātu izgudrojumus. Inženieri parasti izmanto savu iztēli, lai radītu jaunus objektus. Šīs iespējas var atvieglot cilvēku dzīvi. Dažreiz inženieri strādā pie esošajiem objektiem, lai tos uzlabotu. Inženieru radīto objektu piemēri ir automašīnu dzinēji, datori, tilti un mēbeles. Inženieriem ir jābūt spēcīgām zinātniskām un matemātiskām prasmēm, lai izstrādātu izgudrojumus. Inženierzinātnes ietver daudzas dažādas lietas, un cilvēki, kas strādā par inženieriem, bieži vien ir mudināti palīdzēt cilvēkiem un mainīt pasauli uz labo pusi.

• Pārskats par inženiera mehāniķi
• NASA bērniem: ievads inženierzinātnēs

Zinātne aiz mehānikas

Kustība un tas, kā lietas kustas, ir ļoti svarīga mehānikas zinātnes daļa. Zinātnieki sadala mehāniku divās dažādās daļās. Vienu daļu sauc par kinemātiku, kas apraksta kustības. Otra daļa tiek saukta par dinamiku un ņem vērā objektu kustības iemeslus. Zinātnieks apraksta, kā objekts pārvietojas, paskaidrojot, kur objekts pārvietojas, kustības virzienu un ātrumu, ar kādu objekts pārvietojas. Daži termini, kurus jūs varat dzirdēt, ietver vidējo ātrumu, paātrinājumu, ātrumu un ātrumu. Paātrinājums raksturo ātruma vai ātruma izmaiņu ātrumu. Dinamikas pamatā ir Ņūtona likumi. Pirmais Ņūtona likums ir inerces likums, kas saka, ka viss paliks miera stāvoklī vai kustēsies taisnā līnijā, ja vien spēks to nemainīs. Otrais Ņūtona likums attiecas uz spēka ietekmi uz objektu, kas nozīmē, ka spēka lielums mainīs objekta paātrinājumu. Trešais Ņūtona likums nosaka, ka katrai darbībai ir vienāda un pretēja reakcija.

• Fakti par spēku un kustību
• Sporta zinātne: karnevāla spēles mehānika

Zinātne aiz inženierijas

Kad cilvēks vēlas kaut ko būvēt, pirmais, kas jādara, ir objekta plānošana vai projektēšana. Lai kaut ko izstrādātu, dizainerim ir jāsaprot, kā lietas darbojas un kāpēc tās darbojas tā, kā tās darbojas. Šī izpratne nāk, pētot tādas zinātnes kā ķīmija un fizika. Kad inženierim ir šīs zināšanas, viņš var definēt problēmu, izdomāt iespējamos veidus, kā to novērst, izstrādāt dizainu, kas var atrisināt problēmu, izveidot to, pārbaudīt un pēc tam pielāgot, līdz problēma ir atrisināta.

• Atklājiet mašīnbūves pasauli!
• Inženieris mehāniķis var...

Aktivitāšu mehānika un eksperimenti

Mehānikas apgūšana ar darbībām un eksperimentiem palīdzēs jums uzzināt par kustību un spēkiem. Piemēram, eksperiments ar spēkiem parādīs, ka spēki vienmēr pastāv pa pāriem un spēki iedarbojas uz objektiem. Praktizēšana ar lietussargu lietū var palīdzēt iemācīties lietus lāses ātrumu. Jūs pat varat iemācīties parasto veidu, kā cilvēki sāk skriet: sākt no pietupiena patiesībā ir labāk nekā no stāvēšanas. Pietupieni pazemina masas centru, maina ķermeņa leņķi un to, kā pēdas pieskaras zemei, un tas viss palīdz skrējējam ātrāk startēt.

• Saistītie rezonanses svārsti
• Šķidruma mehānika
• Mehāniskie eksperimenti

Inženierdarbības un eksperimenti

Ikviens var strādāt par inženieri, lai atrisinātu problēmas. Varat novērst problēmu un atrast risinājumu, lai mēģinātu to novērst. Piemēram, ja viens no jūsu pienākumiem ir suņa barošana un vēlaties atrast vienkāršāku veidu, kā ielikt barību suņa bļodā, varat mēģināt pagatavot kaut ko tādu, kas šo darbu paveiks jūsu vietā. Plānojot savu izgudrojumu, varat uzzīmēt dažus attēlus. Kad atrodat izgudrojumu, kas, jūsuprāt, varētu darboties, varat to izveidot un pēc tam pārbaudīt. Ja tas nedarbojas gluži tā, kā vēlaties, varat veikt pielāgojumus, līdz tas darbojas labāk.

• Izveidojiet uznirstošo karti vai grāmatu
• Bumbiņas un rampa
• Izveidojiet signāltauru (video)