Υδραυλικοί Βραχίονες: Ανυψώστε ένα φορτίο χρησιμοποιώντας Υδραυλικούς Βραχίονες! Creative Commons, Attribution + Noncommercial + ShareAlike (BY-NC-SA)
Verified
Authors: 'Ιδρυμα Ευγενίδου
Engineering
This content is provided in languages:

Αυτή η πρόκληση εισάγει τους μαθητές στο πεδίο της εφαρμοσμένης μηχανικής. Οι μαθητές διερευνούν τις επιστημονικές αρχές της υδροστατικής πίεσης, της ροπής, της Αρχής του Πασκάλ και στη συνέχεια κατασκευάζουν ένα μοντέλο υδραυλικού βραχίονα, αντιλαμβανόμενοι παράλληλα πώς εφαρμόζουν οι μηχανικοί τις γνώσεις τους πάνω στις προαναφερόμενες επιστημονικές αρχές και νόμους, ούτως ώστε να σχεδιάσουν και να κατασκευάσουν μηχανήματα που χρησιμοποιούνται σε κατασκευές μεγάλης κλίμακας. Η υδραυλική περιλαμβάνει ένα ευρύ πεδίο εφαρμογών. Η πρόκληση αυτή μπορεί να λάβει χώρα είτε σε σχολεία, είτε σε μουσεία επιστημών, είτε σε εργαστήρια επιστημονικών εκθέσεων. Πρωταρχικός σκοπός αυτής της δραστηριότητας είναι να παρακινήσει τους μαθητές και τους νέους να ενδιαφερθούν για την επιστήμη και την εφαρμοσμένη μηχανική. Γενικά, οι υδραυλικοί βραχίονες μπορεί να εξάψουν και να αναπτύξουν την έμφυτη περιέργεια των νέων, καθιστώντας πολύ πιο ελκυστική τη διαδικασία μάθησης γύρω από την επιστήμη.
Knowledge acquisition gain
  Δεξιότητες: Εισαγωγή στον κόσμο της διαδικασίας σχεδιασμού και στον τρόπο με τον οποίο οι μηχανικοί εργάζονται / ανάπτυξη των δεξιότητων επίλυσης προβλημάτων / πρακτική εφαρμογή της επιστήμης και των μαθηματικών στη μηχανική / ανάπτυξη κριτικής σκέψης / υποστήριξη ομαδικής εργασίας, κινήτρων, αντιμετώπισης προβλημάτων και μάθηση από την αποτυχία / κατανόηση των υλικών και τον ρόλο τους στην διαδικασία σχεδιασμού. Επιστημονικές αρχές/έννοιες που θα εξεταστούν:Πίεση, Αρχή του Πασκάλ, ρευστά, υδραυλική, μη συμπιεστότητα, μετάδοση κίνησης.

STEM σταδιοδρομίες και αγορά εργασίας

Η Αρχή του Πασκάλ αναφέρει ότι η «πίεση που ασκείται σε οποιοδήποτε σημείο ενός περιορισμένου ρευστού μεταδίδεται ομοιόμορφα εντός αυτού, προς όλες τις διευθύνσεις και σε όλο το βάθος του. Μία άλλη διατύπωση της αρχής του Πασκάλ είναι: κάθε μεταβολή της πίεσης σε οποιοδήποτε σημείο ενός περιορισμένου ρευστού που είναι ακίνητο, προκαλεί ίση μεταβολή της πίεσης σε όλα τα σημεία του.

Παλαιότερα, η ανύψωση βαρών γινόταν με τη χρήση τροχαλιών, μοχλών, πολύσπαστων, κλπ. Οι κινήσεις για το πηδάλιο του πλοίου ή την οδήγηση ενός οχήματος γίνονταν με μηχανικές συνδέσεις όπως κνώδακες, μοχλούς, συμπλέκτες και γρανάζια, που καθιστούσαν το σύστημα περίπλοκο. Αυτές οι χειροκίνητες ή μηχανικές μέθοδοι λειτουργίας είχαν αρκετούς περιορισμούς. Απαιτούσαν επίσης απίστευτη σωματική δύναμη και πολλές ώρες εργασίας για ένα συγκεκριμένο έργο. Καθώς ο πληθυσμός και η τεχνολογία αναπτύσσονταν εκθετικά, αυξανόταν και η ζήτηση για πιο γρήγορο, πιο λειτουργικό και πιο εύκολο στη χρήση εξοπλισμό. Για να καλυφθεί αυτή η ανάγκη, εισήχθησαν τα υδραυλικά συστήματα.

Ένα απλό υδραυλικό σύστημα αποτελείται από υδραυλικά ρευστά, πιστόνια ή έμβολα, κυλίνδρους, συσσωρευτές ή δεξαμενές λαδιού, έναν πλήρη μηχανισμό λειτουργίας και προστατευτικές διατάξεις. Αυτά τα συστήματα μπορούν να ελέγχουν ένα ευρύ φάσμα μηχανισμών από απόσταση, με τη μετάδοση ισχύος, που μεταφέρεται από το ρευστό, σε ένα περιορισμένο μέσο. Οι σύγχρονες εξελίξεις στην υδραυλική έχουν συμπεριλάβει πολλούς τομείς της εφαρμοσμένης μηχανικής και των μεταφορών. Αυτά τα συστήματα μεταφέρουν μεγάλες δυνάμεις, γρήγορα και με ακρίβεια, ακόμη και σε σωλήνες μικρής μάζας και μικρής διατομής, οποιοδήποτε σχήματος και σε μεγάλη απόσταση. Τα υδραυλικά συστήματα παίζουν καίριο ρόλο σε μηχανισμούς που περιλαμβάνουν από την οδήγηση ενός αυτοκινήτου μέχρι τις διατάξεις ελιγμών των υπερηχητικών αεροσκαφών. Πιο αποδοτικά και ακριβή συστήματα χρησιμοποιούνται επίσης για τον ελιγμό μεγάλων πλοίων.

Υπάρχουν αρκετοί άλλοι τομείς όπου εφαρμόζεται η υδραυλική. Αυτοί είναι: i. Γκαράζ αυτοκινήτων ii. Αντλίες βενζίνης iii. Μέτρηση βαρών ανυψωτικών οχημάτων iv. Υδραυλικοί γερανοί v. Μηχανισμός οδήγησης του αυτοκινήτου vi. Πέδηση αυτοκινήτου (δισκόφρενα) vii. Μηχανισμός κίνησης πηδαλίου του πλοίου

(http://www.brighthubengineering.com/hydraulics-civil-engineering/43171-what-are-the-basic-principles-of-hydraulics://)