Τί τλος: Σχή μα τροχών ενο ς τρε νου Βλάχος Απόστολος Αστερίου Ζωή 2 ο Γυμνάσιο Μεταμόρφωσης Σχολικό Έτος :2015-2016 1
ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Παρουσίαση του προβλήματος (σελ 3) 2. Παρουσίαση του σκοπού της ερευνάς (σελ 4) 3. Κοινωνικές ανάγκες τις όποιες εξυπηρετεί η έρευνα (σελ 4) 4. Διαμόρφωση της υπόθεσης της ερευνάς (σελ 5) 5. Παράμετροι που δεν επηρεάζουν τα αποτελέσματα της ερευνάς (σελ 5) 6. Περιγραφή των περιορισμών της ερευνάς (σελ 6) 7. Περιγραφή της διαδικασίας που ακολουθήθηκε (σελ 6) 8. Συμπεράσματα (σελ 7) 9. Προτάσεις για συμπληρωματική έρευνα (σελ 7) 10. Βιβλιογραφία (σελ 8) 2
1.Παρουσί ασή του προβλή ματος Στην ερευνά που πραγματώνουμε, θα εξετάσουμε τα διάφορα σχήματα τροχών που θα μπορούσαν να υπάρξουν, έτσι ώστε το τρένο να μπορεί να κουνηθεί. Θα χρησιμοποιηθούν τα εξής σχήματα τροχών : σφαιρικό σχήμα τροχών, κωνικό σχήμα τροχών με τη μύτη προς τα έξω και κωνικό σχήμα τροχών με τη μύτη προς τα μέσα. Στο παρακάτω πείραμα θα εξετάσουμε ποιο σχήμα τροχών παραμένει πιο πολλή ώρα στις ράγες. Οι μεταβλητές που θα χρησιμοποιήσουμε είναι οι εξής : Ανεξάρτητη μεταβλητή: το σχήμα των τροχών Εξαρτημένη μεταβλητή: η διάρκεια της παραμονής του τρένου στις ράγες Σταθερές μεταβλητές: το υλικό κατασκευής των τροχών ( φελιζόλ) και των βαγονιών (μακετόχαρτο), το βάρος των βαγονιών, κλίση της γωνίας από την οποία ξεκινά το βαγόνι και το σημείο εκκίνησης των βαγονιών. 3
2.Παρουσί ασή του σκοπου τής ερευνα ς Θα ερευνήσουμε τη διάρκεια παραμονής των βαγονιών στις ράγες ως συνάρτηση του σχήματος των τροχών. Θα προσπαθήσουμε να διατηρήσουμε κάποιους εξωτερικούς παράγοντες σταθερούς, έτσι ώστε να μην επηρεαστούν τα αποτελέσματα της ερευνάς μας. 3.Κοίνώνίκε ς ανα γκες τίς ο ποίες εξυπήρετεί ή ε ρευνα Φτάνοντας στο αποτέλεσμα της έρευνας θα μπορούσαμε να το δημοσιεύσουμε με σκοπό να ενημερώσουμε όλους τους συμπολίτες μας και ειδικά τους κατασκευαστές μεγάλων εταιριών κατασκευής και επιδιόρθωσης τρένων για την επικινδυνότητα χρήσης κυλινδρικών τροχών στο έργο τους. Έτσι θα αποφευχθούν τυχόν ατυχήματα που θα μπορούσαν να συμβούν χωρίς την απαραίτητη ενημέρωση των κατασκευαστών. 4
4.Δίαμο ρφώσή τής υπο θεσής τής ερευνα ς Υποθέτουμε ότι με τη χρήση σφαιρικών τροχών το τρένο θα εκτροχιαστεί πολύ πιο γρηγορά από ότι θα εκτροχιαζόταν με τη χρήση κωνικών τροχών. 5.Παρα μετροί που δεν επήρεα ζουν τα αποτελε σματα τής ερευνα ς Παράμετροι που δεν επηρεάζουν τα αποτελέσματα της ερευνάς μας ή αλλιώς σταθερές μεταβλητές είναι οι εξής: Υλικό κατασκευής των τροχών. Κατά προτίμηση χρήση ελαφρού υλικού όπως για παράδειγμα φελιζόλ Χρήση ιδίου υλικού για την κατασκευή των τροχών Υλικό κατασκευής των βαγονιών. Κατά προτίμηση μέτριου βάρους όπως για παράδειγμα χοντρό μακετόχαρτο για αποφυγή τυχόν καταστροφής των αξόνων. Το βάρος όλων των βαγονιών πρέπει να είναι ίδιο. Η κλίση του υψώματος του χαρτονιού από το οποίο ξεκινούν τα βαγόνια πρέπει να είναι το ίδιο. Το σημείο εκκίνησης και των τριών βαγονιών πρέπει να είναι το ίδιο. 5
6: Περίγραφή τών περίορίσμών τής ε ρευνας Για την συγκεκριμένη έρευνα έγιναν συνολικά 12 πειράματα (δηλαδή 4 πειράματα για κάθε σχήμα τροχών), έτσι ώστε να προσδιοριστεί με ακρίβεια ο χρόνος παραμονής του κάθε βαγονιού στις ράγες. Το βαγόνι με τις σφαιρικές ρόδες εκτροχιάστηκε σχεδόν αμέσως Το βαγόνι με τις κωνικές προς τα μέσα ρόδες εκτροχιάστηκε πολύ κοντά στο τέλος της διαδρομής Το βαγόνι με τις κωνικές ρόδες προς τα έξω εκτροχιάστηκε μόλις τέλειωσε η στροφή 7: Περίγραφή τής δίαδίκασί ας που ακολουθή θήκε. Αρχικά χρησιμοποιήσαμε μακετόχαρτο για την κατασκευή των βαγονιών και την μακέτα και αυγά φελιζόλ για τις ρόδες. Χρησιμοποιώντας ξυλάκια από σουβλάκι κατασκευάσαμε τους άξονες που συνδέουν τα δυο άκρα από τις ρόδες. Έτσι κατασκευάστηκαν 3 όμοια βαγόνια με διαφορετικούς τροχούς (κωνικοί προς τα μέσα κωνικοί προς τα έξω και σφαιρικοί). Δώσαμε μια κλίση στη μακέτα 45 μοιρών και από το ίδιο σημείο αφετηρίας αρχίζαν τα βαγόνια κάθε φορά. Εκτελέσαμε 12 πειράματα δηλαδή 4 με το κάθε είδος τροχών. 6
8: Συμπερα σματα τής ερευνα ς Από το πείραμα που πραγματοποιήθηκε επιβεβαιώθηκε η αρχική μας υπόθεση.οι τροχοί ο οποίοι είναι κωνικοί προς τα μέσα διατηρούνται στις ράγες περισσότερη ώρα από ότι οι κωνικοί προς τα μέσα και οι κυκλικοί και αυτό λόγω τού ότι οι πιέσεις που ασκούνται στις ρόδες έχουν φορά προς τα μέσα άρα το τρένο είναι πιο σταθερό και είναι πιο απίθανο να εκτροχιαστεί. 9:Προτασείς γία συμπλήρώματίκή ερευνα Στο μέλλον μπορούν κάποιοι άλλοι ερευνητές να συνεχίσουν την ερευνά μας συμπληρώνοντας κάποια στοιχεία ή μπορούν να κάνουν πιο περίπλοκο το πείραμα. Επίσης μπορούν αν θέλουν να ασχοληθούν και με τα υπόλοιπα μέρη του τρένου. 7
10: Βίβλίογραφία Για αυτή την ερευνα χρησιμοποιηθηκαν οι εξης πηγες: http://users.sch.gr/aspantidak/site3 http://users.sch.gr/aspantidak/site3/images/texnolggym n/sideris-aerodyn.pdf www.google.com 8