Di Carrie Perles, aggiornato il 30 agosto 2022
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I progetti di scienze ingegneristiche delle scuole superiori sono in genere incentrati sull'ingegneria meccanica ed elettrica. I progetti meccanici enfatizzano lo sfruttamento della potenza meccanica per eseguire il lavoro, mentre i progetti elettrici riguardano circuiti, fonti di energia alternative e generazione di energia. Gli studenti possono scegliere progetti in linea con i loro interessi, i limiti di tempo e i materiali disponibili.
I progetti di energia solare dimostrano come la luce solare può essere convertita in calore o energia utilizzabile. Esempi comuni includono riscaldatori ad aria solare, scaldacqua solari e forni solari. Dipingendo un componente di nero per assorbire la luce solare, puoi incanalare il calore catturato nell'aria, nell'acqua o nel cibo. Un esperimento basato sull’indagine potrebbe chiedere:“In che modo la temperatura esterna influenza la temperatura interna di un riscaldatore ad aria solare?” oppure "In che modo il volume dell'acqua in un serbatoio solare influenza la sua velocità di riscaldamento?"
Costruire una macchina RubeGoldberg, dal nome del fumettista che progettò meccanismi deliberatamente complessi per eseguire compiti semplici, offre un'esplorazione pratica dell'ingegneria meccanica. Incorpora leve, pulegge, ventole, sfere rotanti e ingranaggi per creare un sistema che, ad esempio, versi una tazza di succo o prema il pulsante di accensione di un laptop. L'attenzione dovrebbe essere posta sulla coerenza e sulla precisione; la macchina deve eseguire il compito in modo affidabile ad ogni prova. Tieni presente che alcune fiere della scienza escludono i progetti RubeGoldberg perché potrebbero non dimostrare esplicitamente il metodo scientifico.
Una corsa per biglie è un modo coinvolgente per rivedere l'energia potenziale e cinetica. Utilizzando l'isolamento del tubo in schiuma come traccia, è possibile progettare anelli verticali. Formulare un’ipotesi:“Quale altezza iniziale minima è richiesta affinché una biglia completi un giro di un dato raggio?” Costruisci il tracciato, verifica l'ipotesi e perfeziona il progetto in base ai risultati.
Le batterie fatte in casa, anche se di potenza modesta, sono eccellenti per illustrare l'elettrochimica di base. Costruisci una cella semplice alternando penny, dischi di nichel e tovaglioli di carta imbevuti di limone:penny → asciugamano al limone → nichel → asciugamano al limone → penny → asciugamano al limone → nichel. Misura la tensione con un multimetro, quindi sperimenta scambiando l'elettrolita o i materiali degli elettrodi per identificare quali combinazioni producono una tensione misurabile.
