کلیه فعالیت های مرتبط با گروه فیزیک

بطری-زباله-جمع-کنی

مواد لازم آزمایش: 
۱ .  بطري پلاستیکی یک لیتري نوشیدنی شفاف(یک عدد)
۲ .  بطري پلاستیکی یک لیتري نوشیدنی سبز رنگ(یک عدد)
۳ .  درب پلاستیکی بطري (دوعدد)
۴ .  درب فلزي قوطی (یک عدد متوسط)
۵ . لوله پلاستیکی به قطر ۱/۵ سانتیمتر و طول ۱۵ سانتیمتر(یک عدد)
۶ .  موتور الکتریکی ۱۲ ولت دور بالا (یک عدد)
۷ .  سیم دو شاخه روکش دار( ۱۵ سانتیمتر)
۸ .  مفتول ( ۳۰ سانتیمتر)
۹ . پارچه توری به ابعاد ۱۰*۱۰ سانتیمتر
۱۰ . کلید ظریف قطع و وصل برق (یک عدد)
۱۱ . فیش اتصال آداپتور (یک عدد)
۱۲ . سوکت اتصال سیم به موتور و کلید ( ۶ عدد)
۱۳ . چسب نواري مخصوص برق (به میزان لازم)
۱۴ . چسب فوم دار دوطرفه ( ۳ سانتیمتر مربع)
۱۵ . چسب حرارتی (به میزان لازم)
۱۶ . ابزارهاي دستی (قیچی، پیچ گوشتی، انبردست، دریل، متر نواري)

 

ویژگیهای دستگاه در نظر گرفته شده

۱ .   نوع طرح: پژوهش کاربردي- طراحی و ساخت
۲ .  تعداد نمونه آزمایشی ساخته شده: یک دستگاه
۳ .  محل ساخت و تست نمونه: ایران، تهران، دبستان غیر دولتی دخترانه نونا، آزمایشگاه علوم و فناوري
۴ .  ابعاد کلی (طول*عرض*ارتفاع) نمونه:۸*۸*۳۵ سانتیمتر
۵ .  وزن نمونه : حدود ۲۰۰ گرم (فوق العاده سبک براي حمل دستی)
۶ .  حداکثر گنجایش مخزن زباله: ۲۰۰ سی سی
۷ .  جنس نمونه: بدنه و لوله مکش از پلاستیک، الکتروموتور و فن عموماً از آهن، سیمها از مس
۸ .  ولتاژ ورودي دستگاه: ۱۲ ولت مستقیم (از طریق اتصال آداپتور به برق ۲۲۰ ولت شهري)
۹ .  هزینه تمام شده نمونه: تقریبا ۳۰۰۰۰۰ ریال (سی هزار تومان)
۱۰ . تعمیرات و نگهداري: اتصالات ساده با قابلیت تعمیر و تعویض تمامی قطعات در صورت خرابی
۱۱ . اصول ظاهري: داراي بدنه دو رنگ (رنگ سبز بدنه موتور به عنوان نماد فناوري سبز و قسمت زباله دان براي نشاندادن مقدار زباله جمع شده شفاف می باشد).
۱۲ . اصول کاربري: استفاده بسیار آسان، داراي کلید خاموش-روشن، باز و بسته شدن بسیار ساده مخزن.

 

هدف آزمایش

مفهوم نیاز، یکی از وسیعترین و پر کاربردترین واژه هایی است که در حوزه هاي مختلف از جنبه هاي انسانی گرفته تا فنی و مهندسی، مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از مهمترین نیازهاي حیاتی بشر، زندگی کردن در محیط پاکیزه است. کارخانه ها و ماشین هاي پیرامون محیط زندگی ما، آلایندگی به شدت بالایی دارند. آلاینده هایی که منجر به از بین رفتن هواي تازه، ازبین رفتن خاك سالم و ایجاد آلودگی هاي بسیار دیگري در محیط پیرامون ما شده اند. سازمان بهداشت جهانی نیز، این قبیل آلودگی ها را مخرب ترین عامل براي سلامتی انسان ها معرفی کرده است.
از آنجا که نیاز به هر وسیله اي، بر اساس انگیزه هاي فردي و اجتماعی شکل می گیرد، موضوع پژوهشی ما نیز یک انگیزهگروهی دارد و آن “توجه به پاکیزگی و حفظ محیط زیست” است. اگر بخواهیم دقیق تر موضوع را بازکنیم، قضیه از اینجاشروع شد که در کلاس درس هر روزه زباله هاي ریزي (مانند: خرده کاغذ، دستمال کاغذي خرد شده، نوك خرد شده مداد اتود، خرده پاك کن و ….) روي میز دانش آموزان باقی می ماند که جمع آوري آنها توسط دست با توجه به این که اغلب خیلی ریز هستند، مشکل بوده و سبب اتلاف وقت زیادي در پایان هر جلسه درس می شود. پس از بحث و بررسی با همکلاسی ها و معلم گرامی خود به این نتیجه رسیدیم که با ساخت یک وسیله الکتریکی ساده می توان سریعتر و راحت تر تمیزي محیط پیرامون را تامین کنیم. به این ترتیب، کسانی که دوست داشتند در رفع این مشکل همکاري و همفکري کنند، آمادگی خود را براي تشکیل گروه پژوهشی اعلام کردند. به عبارت ساده میتوان جمله فرضیه علمی پژوهش را این گونه بیان کرد:
” انرژي الکتریکی می تواند مکش ایجاد کند و زباله ها را جمع آوري کند.”
با توجه به این که طرح پژوهشی ابتدا باید محورهاي خود را نشان دهد، موارد زیر، نیازهاي اساسی مطرح می شوند:
-۱ نیاز به پاکیزه نمودن محیط کلاس درس از زباله هاي خرد و خشک تولید شده در طی فرآیند آموزش.
-۲ ایجاد سرعت عمل بیشتر و کیفیت بهتر جمع آوري زباله هاي خرد با کمک انرژي الکتریکی.
-۳ بکارگیري سازوکار ایجاد خلاء در خدمت جمع آوري اشیاء خرد.
-۴ استفاده مجدد از اشیاء پلاستیکی دور انداختنی در ساخت وسیله مورد نظرجهت بهبود چرخه زیست محیطی.
اهداف طرح با توجه به نیازها شکل می گیرند و مسیر پژوهش را به واقعیت نزدیک می کنند. به این ترتیب، اهداف مورد نظر ما از پروژه “طراحی و ساخت یک وسیله سبک و قابل حمل جهت جمع آوري زباله هاي خرد” به طور خلاصه عبارتند
از:
۱٫ امکان جمع آوري اشیاء کوچک زائد (تا قطر حداکثر نیم سانتیمتر) و وزن بسیار کم (حداکثر ۵ گرم)
۲٫ تجربه عملی قوانین فیزیکی تغییر فشار و جریان هوا براي ایجاد خلاء
۳٫ کسب تجربه طراحی و ساخت گروهی یک وسیله ساده الکترومکانیکی جهت درك بهتر چگونگی قوانین فیزیک و
تبدیل انرژیها به همدیگر
۴٫ درك عینی چگونگی کارکرد جاروبرقی ها و پمپهاي مکنده هوا

 

نتیجه گیری

نتایج زیادي را می توان از هرکار تحقیقاتی دریافت نمود که حاصل صرف وقت و انجام کار نظري و عملی همزمان و بررسی تجربیات قبلی پژوهشگر می باشد. اولین مواردي که در این پژوهش به آنها برخورد کردیم، اطلاع از قوانین فیزیک و میزان امکان پذیر بودن آنها بود، که این قوانین عموماً به علم مکانیک حرکتی (دینامیک)، علم مکانیک سیالات، علم الکتریسیته و علم محیط زیست قابل تفکیک می باشند. نکته دیگر این موضوع بود که هر گونه طرحی که اجرا می شود بسته به این که چقدر در ساخت آن دقت صرف شود نتیجه بهتري از انجام آزمایشهاي آنها می توان گرفت. تجربه عملی دیگري که به صورت کلی میتوان به آن اشاره کرد این که کار پژوهشی هم یک کار علمی بر اساس یافته هاي دانشمندان است و هم نیاز به خلاقیت و ایده پردازي دارد. به بیان دیگر در کار پژوهشی انجام شده فهمیدیم که :
ارایه ایده براي هر کار آزمایشی یا پژوهشی نیاز به تفکر گروهی و انجام کارهاي خلاقه دارد.
علاوه بر مسایل ذکر شده اگر بخواهیم موضوع خاص این پژوهش را مورد بررسی قرار دهیم به طور خلاصه می توان گفت که اجراي این طرح نتایج زیر را به دنبال داشت:
۱٫ تجربه ساخت گروهی یک دستگاه کوچک و ارزان قیمت براي کمک به پاکیزگی کلاس درس
۲٫ شناخت نحوه استفاده مجدد از زباله هاي بی ارزش پلاستیکی جهت کمک به چرخه هاي زیست محیطی
۳٫ آشنایی با نحوه کار پمپهاي مکنده هوا و تجربه ایجاد خلاء
۴٫ درك رابطه بین تغییر فشار و مسیر جریان هوا
۵٫ آشنایی با سیر تحول جاروبرقی و تکامل آن در طول تاریخ
۶٫ شناخت سازوکار جاروبرقی و ساختمان آن

 

محققان

الهه احمدي فرد، زهرا اسماعیلی، حنانه بانکی، دریا محمدي زاده، سارا موسوي نیا

ساخت-سشوار با استفاده ازمواد بازیافتی

مواد لازم آزمایش:

-بطری پلاستیکی یک لیتری نوشیدنی شفاف (دو عدد ترجیحا دورنگ)

-بطری پلاستیکی شیشه پاک کن

-چوب بستنی ( ۴ عدد)

-درب پلاستیکی بطری (یک عدد)

-موتور الکتریکی یونیور سال ۲۲۰ ولت دور بالا به همراه پره (یک دستگاه)

-المنت سشوار به همراه پایه عایق

-سیم دوشاخه روکش دار (۱۵ سانتیمتر)

-کلید ظریف قطع و وصل برق ( دو عدد)

-ترمینال اتصال سیم برق ( یک عدد )

-آداپتور ۱۲ ولت ( یک عدد )

-کابل ۴ سیمه (یک متر)

-سوکت اتصال سیم به کلید ( ۶ عدد)

-چسب نواری مخصوص برق (به میزان لازم)

-چسب حرارتی (به میزان لازم)

-ابزارهای دستی ( قیچی، پیچ گوشتی، انبر دست، دریل، اره، متر نواری)

-پیچ خودکار ریز ( دو عدد)

 

ویژگیهای دستگاه در نظر گرفته شده:

  • نوع طرح : پژوهش کاربردی- طراحی و ساخت
  • تعداد نمونه آزمایشی ساخته شده: یک دستگاه
  • محل ساخت و تست نمونه : ایران، تهران، دبستان غیر دولتی دخترانه نونا، آزمایشگاه علوم و فناوری
  • ابعاد کلی( طول*عرض*ارتفاع) نمونه: ۸*۱۸* ۲۰ سانتیمتر
  • وزن نمونه: حدود ۲۵۰ گرم ( سبک و مناسب برای مسافرت)
  • جنس نمونه: بدنه از پلاستیک، الکتروموتور، فن و المنت از فلز و پلیمر، سیمها از مس
  • ولتاژ ورودی دستگاه: برق ۲۲۰ ولت شهری ( موتور ۲۲۰ ولت و المنت ۱۲ ولت می باشد)
  • هزینه تمام شده نمونه نهایی: تقریبا ۵۵۰۰۰۰ ریال ( پنجاه و پنج هزار تومان)
  • تعمیرات و نگهداری : اتصالات ساده با قابلیت تعمیر و تعویض تمامی قطعات در صورت خرابی
  • اصول ظاهری: بدنه سه رنگ و نیمه شفاف برای دیدن نحوه کارکرد اجزاء
  • اصول کاربردی: استفاده بسیار آسان، خوش دست، دارای دو کلید خاموش- روشن مجزا برای موتور و المنت
  • اصول زیست محیطی: جنس کلیه اجزاء بدنه و برخی از اجزاء سازه داخلی از دور ریختنیهای پلاستیکی

 

هدف آزمایش

مفهوم نیاز، یکی از وسیعترین و پر کاربردترین واژه هایی است که در حوزه هاي مختلف از جنبه هاي انسانی گرفته تا فنی و  مهندسی، مورد استفاده قرار می گیرد.
از آنجا که نیاز به هر وسیله اي، بر اساس انگیزه هاي فردي و اجتماعی شکل می گیرد، موضوع پژوهشی ما نیز یک انگیزه گروهی دارد و آن “ساخت یک وسیله کوچک روزمره با استفاده از دورریختنی ها ” است. اگربخواهیم دقیق تر موضوع را بازکنیم، قضیه از اینجا شروع شد که موضوعات مختلفی را در پیرامون خودمان بررسی کردیم و دریافتیم که می توان ازپلاستیکهاي بلا استفاده مجدداً در ساخت یک استفاده وسیله الکتریکی ساده بهره گرفت.

به این ترتیب، کسانی که دوست داشتند در رفع این مشکل همکاري و همفکري کنند، آمادگی خود را براي تشکیل گروه پژوهشی اعلام کردند. و مهمترین موضوعی که در نظر همه اعضاء مورد توافق قرار گرفت ساخت یک وسیله دمنده هواي گرم بود که رایج ترین شکل آن سشوار می باشد.
به این ترتیب، به عبارت ساده می توان جمله فرضیه علمی پژوهش را این گونه بیان کرد:

” انرژي الکتریکی می تواند جریان هواي گرم ایجاد کند وبا استفاده از آن میتوان براي خشک کردن مو استفاده کند.”
با توجه به این که طرح پژوهشی ابتدا باید محورهاي خود را نشان دهد، موارد زیر، نیازهاي اساسی مطرح می شوند:
-۱ نیاز به خشک شدن سریع موها به علت رعایت سلامتی و بهداشت فردي
-۲ نیاز به دمیدن هواي گرم براي خشک کردن اشیاء مختلف
-۳ بکارگیري سازوکار جریان هوا در قالب یک وسیله ساده روزمره
-۴ استفاده مجدد از اشیاء پلاستیکی دور انداختنی در ساخت وسیله مورد نظرجهت بهبود چرخه زیست محیطی.
اهداف طرح با توجه به نیازها شکل می گیرند و مسیر پژوهش را به واقعیت نزدیک می کنند. به این ترتیب، اهداف مورد نظر ما از پروژه ” سشوار با مواد بازیافتی” به طور خلاصه عبارتند از:

۱٫ تجربه عملی قوانین فیزیکی تغییر فشار وایجاد جریان هوا
۲٫ تجربه عملی سازوکار تبدیل انرژي الکتریکی به حرارتی
۳٫ شناخت ارتباط ولتاژ و جریان الکتریکی و طول المنت با میزان گرم شدن آن
۴٫ کسب تجربه طراحی و ساخت گروهی یک وسیله ساده الکترومکانیکی جهت درك بهتر چگونگی قوانین فیزیک و
تبدیل انرژیها به همدیگر
۵٫ درك عینی چگونگی کارکرد سشوار ها و فن هاي دمنده هوا

 

نتیجه گیری

نتایج زیادي را می توان از هرکار تحقیقاتی دریافت نمود که حاصل صرف وقت و انجام کار نظري و عملی همزمان وبررسی تجربیات قبلی پژوهشگر می باشد. اولین مواردي که در این پژوهش به آنها برخورد کردیم، اطلاع از قوانین فیزیک و میزان امکان پذیر بودن آنها بود، که این قوانین عموماً به علم مکانیک حرکتی (دینامیک)، علم مکانیک سیالات، علم الکتریسیته، علم انتقال حرارت و علم محیط زیست قابل تفکیک می باشند. نکته دیگر این موضوع بود که هر گونه طرحی که اجرا می شود بسته به این که چقدر در ساخت آن دقت صرف شود نتیجه بهتري از انجام آزمایشهاي آنها می توان گرفت.تجربه عملی دیگري که به صورت کلی میتوان به آن اشاره کرد این که کار پژوهشی هم یک کار علمی بر اساس یافته هاي دانشمندان است و هم نیاز به خلاقیت و ایده پردازي دارد. به بیان دیگر در کار پژوهشی انجام شده فهمیدیم که : ارایه ایده براي هر کار آزمایشی یاپژوهشی نیاز به تفکر گروهی و انجام کارهاي خلاقه دارد.

 

محققان

تینا محمد زاده، حورا ترابی، ریحانه قاسمی، ملیکا اخگری، فاطیما احمدی

 

 

 

سیم-خنک-کننده-ماشین-هموپلار

عنوان تحقیق:

سیم خنک کننده

تحقیق زمینه ای:

ماشین هموپلار( ماشین هم قطب):

ماشینی است که در آن شار آهنربایی از یک اندام( عضو یا بخش) به اندام دیگر در سرتاسر حوزه ی یک فاصله ی هوایی در یک راستا می گذرد.

بررسی موتورهای هموپلار:

در موتورهای جریان مستقیم برای این که محور در یک جهت ثابت بچرخد بایستی هنگام چرخش موتور جهت جریان طوری تعویض شود که جریان هادی های زیر هر قطب ثابت باشد. این عمل کموتاسیون نام دارد و این وظیفه بر عهده ی کموتاتور است. در اثر کارکرد و گذشت زمان مشکلاتی از قبیل فرسودگی جاروبک، اتصال کوتاه تیغه های کموتاتور و در اثر بارگیری مشکلات جرقه های کموتاسیون باعث کاهش عمر موتور می شوند. هدف بررسی موتورهای هموپلار به منظور حذف سیستم کموتاتور است.

این موتورها به خاطر این که لزوما یک سیم پیچ تک پیچیده می شوند کاربردهای عملی محدودی دارند چون آن ها باید با ولتاژ کم مورد استفاده قرار گیرند و نسبتا گشتاور کوچکی تولید می کنند.

مسئله: آیا تعداد آهن ربا در سرعت حرکت کردن سیم و باتری تاثیر دارد؟

مواد لازم آزمایش:

سیم بدون روکش، باتری، چند عدد آهن ربا

طراحی آزمایش:

متغیر مستقل:

آهن ربا

متغیر وابسته:

سرعت چرخش سیم

متغیر کنترل شده:

تاثیر آهن ربا روی چرخش

فرضیه:

فکر می کنیم که تعداد آهن رباها در سرعت چرخش سیم تاثیر دارد.

نتیجه گیری:

ما نتیجه می گیریم که تعداد آهن ربا در سرعت چرخش سیم تاثیری ندارد.

محققان:

سارا موسوی نیا، دریا محمدی زاده، حنانه بانکی پور، شایلین مینویی، ریحانه آگاهی