Po wykonaniu zaprojektowanej pracy przystępujemy do doświadczenia

Uruchamiamy jedną i na przemian drugą konstrukcję. W wyniku obracania się kół stwierdzamy (przy eliminacji luzów), że przekładnia zębata pracuje o wiele głośniej od przekładni pasowej. Opisane doświadczenie, oczywiście, nie wyjaśnia, dlaczego tak jest, jakie czynniki powodują taką różnicę, aby się o tym dowiedzieć, trzeba dokonać analizy przenoszenia ruchu z części przekładni. Cechą wspólną obu przekładni jest to, iż:

  • każda z nich ma część napędzającą i część napędzaną,
  • jedna i druga ma części pośredniczące w przenoszeniu ruchu,
  • przenoszą ruch dzięki odpowiedniemu kształtowi (koła).
  • Różnić się zaś będą od siebie tym, że:
  • przekładnia pasowa przenosi ruch i moc dzięki napięciu pasa, a zębata dzięki stożkowym nacięciom na krawędzi koła,
  • ruch jednego koła na drugie przekazywany jest w kołach zębatych dzięki odpowiedniemu zbliżeniu ich do siebie, natomiast w przekładni pasowej dzięki odpowiedniemu naprężeniu pasa.

Z tego doświadczenia i jego analizy wynika, że stuk jest wywoływany uderzaniem o siebie metalowych powierzchni kół bezpośrednio zazębiających się podczas ruchu. Zjawisko to przebiega tak, że ząb jednego koła w celu wywołania ruchu popycha ząb koła drugiego.
Brak tego zjawiska w przekładni pasowej, gdzie jedno koło napędza drugie za pośrednictwem trzeciego elementu pasa. To wywiera decydujący wpływ na sposób pracy przekładni.

Urządzenie do wycinania krążków z tworzywa sztucznego

Przy tak zaprojektowanej konstrukcji trzeba ustalić doświadczalnie:

  • moc spirali grzejnej,
  • grubość płaszczyzny tworzywa, z którego można wycinać krążki.

Wyniki otrzymane w toku doświadczenia należy zanotować na specjalnie przygotowanej kartce. Dane te posłużą do ułożenia instrukcji obsługi i zastosowania urządzenia. Po próbach eksperymentalnych i ich pozytywnych wynikach można zaproponować wykonanie urządzenia także innym uczestnikom zająć. Badania laboratoryjne układów maszyn i urządzeń. Konstruowanie nowych maszyn i udoskonalanie już wykonanych wymaga uprzedniego badania laboratoryjnego. Wykonuje się je na podstawie poprzednio przygotowanych prototypów. Badania obejmują m. in.:

  • współpracę elementów ruchomych w celu eliminowania szumu i hałasu,
  • ulepszanie układu sterowniczego urządzenia, np. w celu eliminowania wysiłku ludzkiego,
  • wprowadzenie nowych rozwiązań konstrukcyjnych w celu podniesienia wydajności maszyny.
  • Chcąc np. wykazać współpracę elementów ruchomych przekładni pasowej i zębatej oraz określić porównywalnie stopień wytwarzanego przez nie hałasu, należy przygotować specjalną konstrukcję. Sposób jej wykonania podaje rys.

Doświadczalna konstrukcja składa się z dwóch kół zębatych oraz dwóch kół do przekładni pasowej. Przekładnie wykonane są oddzielnie na tej samej podstawie. Odległości pomiędzy kołami przekładni możemy regulować, zwiększać lub zmniejszać.

Doświadczenia laboratoryjne poprzedzające wykonanie nowej konstrukcji

Wykonanie nowej konstrukcji i praktyczne jej zastosowanie jest zależne w dużym stopniu od uprzednio przeprowadzonych doświadczeń. W instytucjach i zakładach produkcyjnych przy produkcji większej ilości tego samego rodzaju urządzeń najczęściej stosuje się wykonanie ich prototypu. Robi się to, aby sprawdzić działanie poszczególnych części konstrukcji, określić jej wydajność, dokładność itp. Przy pracy z dziećmi i młodzieżą należy przeprowadzać doświadczenia laboratoryjne używając możliwie prostych przyrządów pomiarowych i urządzeń. Trzeba też uwzględniać przy doświadczeniach laboratoryjnych prace, które młodzież sama wykonuje. Oto przykład: Uczestnik zespołu technicznego postanowił wykonać urządzenie do wycinania krążków z tworzywa sztucznego. W tym celu zaprojektował je. Ma się ono składać z rurki blaszanej o średnicy 120 mm i grubości ścianki 0,8 mm, spirali grzejnej, rączki z tworzywa (winidur), uchwytu obejmy do rury i spirali oraz przewodu z wtyczką

Ten typ badań laboratoryjnych dotyczy określenia cech i właściwości materiałów

W technice poważną rolę odgrywają doświadczenia laboratoryjne dotyczące właściwości materiałów, badania laboratoryjne poprzedzające wykonanie nowo zaplanowanej konstrukcji oraz doświadczenia laboratoryjne wyjaśniające działanie urządzeń. Badania właściwości materiałów. Ten typ badań laboratoryjnych dotyczy określenia cech i właściwości materiałów, np. ich wytrzymałości, twardości, przewodnictwa ciepła, dźwięku, giętkości, ciężaru, barwy itp. Na początkowym etapie kształtowania zainteresowań technicznych, np. u 8-letniego dziecka, określenie różnicy giętkości czterech odcinków drutu równej długości, o przekroju 3 mm będzie wymagało zastosowania bardzo prostej metody. Wystarczy, gdy dziecko będzie zginać te odcinki w rękach, trzymając dłońmi za ich końce. Wówczas stwierdzi, że zgięcie każdego z nich wymaga innego wysiłku. Ta metoda pozwoli na uszeregowanie czterech odcinków drutu według stopnia giętkości. Takie badanie sprzyja m. in. poznawaniu właściwości materiałów. Dziecko powinno zapamiętać, że te odcinki są tej samej długości i o tym samym przekroju, wchodzi więc w grę tylko różny materiał, z którego są wykonane. Może to być np. aluminium, miedź, żelazo, stal. Dziecko, działając praktycznie, uświadomi sobie, że te materiały mają różny stopień giętkości. To badanie pozwoli jednocześnie utrwalić poszczególne pojęcia, jak miedź, aluminium, żelazo, stal kojarząc ich znaczenie z poznaną właściwością. Proste metody mogą być także stosowane do określenia innych podanych cech, na przykład barwy, ciężaru itp.

Planowanie pracy wymaga odpowiednich wiadomości i umiejętności

Ogarnięcia całości badanego zjawiska. Do rozwijania samodzielności w planowaniu pracy przystępuje się nie od razu. Dzieci 7—12-letnie, szczególnie w początkowym okresie pracy, podchodzą na ogół lekceważąco do jej planowania, gdyż nie doceniają znaczenia rozważań teoretycznych. Planowanie pracy zbiega się u nich jeszcze w dużym stopniu z równocześnie jej wykonywaniem. Powoduje to przewaga u dzieci w tym wieku myślenia konkretno obrazowego. Dlatego też w tym okresie trzeba uczyć dzieci planowania pracy uwzględniając ten sposób myślenia. Natomiast młodzież, która ma pewien zasób pojęć i nazw, może, opierając się na nich, bez udziału praktycznego działania planować własną pracę. Taka umiejętność planowania występuje już wyraźnie u dzieci z kl. VII szkoły podstawowej. Na ten sposób planowania trzeba kłaść wielki nacisk; chodzi o to, żeby z biegiem czasu stał się on nawykiem, potrzebą działania technicznego. Wykonywanie badań laboratoryjnych zależy w dużej mierze właśnie od umiejętności planowania, które zmniejszają możliwość błędnego działania, eliminują przypadkowość, przedłużają trwałość urządzeń, narzędzi i przyborów.
Bardzo ważne jest określenie wyniku przeprowadzonego badania laboratoryjnego. Stanowi ono uogólnienie materiału zebranego z zaplanowania czynności i przeprowadzenia doświadczenia. Wynik jest sprawdzeniem nie tylko stawianej hipotezy, lecz również umiejętności działania: planowania i gromadzenia odpowiednich środków oraz ich wykorzystania w określonej działalności.

Liczenie równoległe

Badania laboratoryjne zespołowe mogą być wykonywane w grupach liczących nie więcej niż 2—4 osób. W takich badaniach powinni uczestniczyć wszyscy, głównie zaś ci, którzy nie mają na nie warunków w domu np. odpowiedniego wyposażenia. Ujemną stroną tego rodzaju badań jest to, że niektóre osoby w zespołach są bierne, bazują na aktywności innych członków, w wyniku czego nie rozwijają swego myślenia, nie wypełniają luk w wiadomościach itp.  Wybór metody badań laboratoryjnych zależy od prowadzącego zajęcia, od ogólnej liczby uczestników, od pomieszczenia i jego wyposażenia. Kierując pracą laboratoryjną dzieci i młodzieży należy pamiętać o tym, by instrukcje były proste, zwięzłe i przystępne. Powinny one dotyczyć trudniejszych etapów pracy, umiejętnie naprowadzać na odpowiednie wnioski.
Na przeprowadzenie badań laboratoryjnych w dziedzinie techniki składa się: planowanie pracy (przygotowanie założeń problemowych, hipotez, ustawienie niezbędnych przyborów i materiałów), wykonywanie badań laboratoryjnych (zasadnicza część pracy laboratoryjnej, z którą wiąże się praktyczna umiejętność działania, dokładność, umiejętność obserwacji),
stwierdzenie wyniku, zgodnego lub niezgodnego z postawioną hipotezą, analiza i synteza założeń,, wnioskowanie o przyczynach i skutku działania (w tym celu konfrontuje się wynik z planem pracy i zastanawia nad przyczynami ewentualnych odchyleń i trudności).

Metoda doświadczeń laboratoryjnych może być stosowana indywidualnie i zespołowo

Przy takim doświadczeniu wykonujący je musi odpowiedzieć na pytanie, co będzie jeżeli…, co się stanie, gdy… i dlaczego… Czasami częściowy wynik doświadczenia będzie wskazaniem dla badacza, jak ma je dalej prowadzić. Nie w każdym doświadczeniu laboratoryjnym należy pomagać. Pomoc jest nieodzowna tylko w doświadczeniach bardziej złożonych. Należy jej udzielać, naprowadzając eksperymentującego na dalszy etap pracy, a wyciągnięcie wniosku pozostawiając do samodzielnego sformułowania. Metoda doświadczeń laboratoryjnych może być stosowana indywidualnie i zespołowo. Indywidualnie występuje wówczas, gdy eksperymentujący ma odpowiednie pomieszczenie, przybory, narzędzia oraz materiały. Takie doświadczenia można przeprowadzać w domu, w pracowniach laboratoryjnych, szkołach, pałacach młodzieży, domach kultury itp. Zaletą badań indywidualnych jest pełna, samodzielna aktywność badacza, dowolne tempo myślenia, dostosowanie do typu osobowości, indywidualne docieranie do określonego wyniku, zmuszające do zainteresowania literaturą przedmiotu, do dyskusji z rówieśnikami bądź specjalistami z tej dziedziny.

Działanie urządzenia

Przykład ten wykazuje, jak ważne miejsce zajmuje w analizie zjawisk poznanie zmysłowe (za pomocą słuchu, wzroku, dotyku). Pozwala ono nie tylko dokładniej poznać przedmioty w całości, ale również wydzielić ich części, elementy składowe. Przy tej okazji dziecko poznaje wielkość, kształt, właściwości materiału it)?. Istotną rolę odgrywają w tym trybie poznawania zjawisk stosunki zachodzące między poszczególnymi ich elementami (większy, mniejszy, niżej, wyżej itd.). Charakterystyczne dla doświadczenia jest to, że umożliwia ono stworzenie warunków sprzyjających powstawaniu określonej sytuacji lub zjawiska w celu zbadania jego przyczyn, przebiegu i określenia Skutków. Do stworzenia tych warunków potrzebne są oczywiście pewne przy- bory, materiały i urządzenia. Oto przykład doświadczenia z wynikiem zaplanowanym: połączyć przewodami odpowiednie elementy (dwie żarówki, baterie, wyłącznik) tak, żeby się zapaliły jednocześnie dwie żarówki i nie gasła druga przy wykręcaniu pierwszej. Prowadzący doświadczenie musi wybrać z dwóch sposobów połączenia: równoległego i szeregowego to, które pozwoli uzyskać przewidywany wynik. Eksperymentowanie będzie polegało na łączeniu części oraz zastosowaniu (określeniu) sposobu, który by pozwolił uzyskać zaplanowany wynik. Żeby tego dokonać, trzeba zmontować dwa układy elektryczne. Takie postępowanie ułatwi zrozumienie i wyjaśnienie zjawiska.

Doświadczenia laboratoryjne

Wprowadzenie nowej technologii otrzymywania nowych materiałów, mających zastosowanie w konstrukcjach technicznych, poprzedzane jest długimi doświadczeniami laboratoryjnymi.
Wynikiem doświadczeń laboratoryjnych są np. tworzywa sztuczne, wynalezienie lasera itp.
Jest to ten wycinek działalności technicznej, który może stanowić jedną z metod kształtowania zainteresowań technicznych dzieci i młodzieży na różnym stopniu ich rozwoju.
Techniczne doświadczenia laboratoryjne obejmują te wszystkie czynności, które pozwalają dzieciom i młodzieży uzyskiwać w sposób naukowy obiektywną odpowiedź na nurtujące je pytania i przyswajać wiadomości techniczne. Jak wykazuje obserwacja pedagogiczna, często dzieci i młodzież intuicyjnie wykonują czynności, które można zaliczyć do doświadczeń laboratoryjnych. Przykładem tego może być usuwanie często spotykanego w zabawach i sprzęcie domowym zjawiska tarcia dwóch elementów urządzenia. Zjawisko tarcia możemy wyjaśnić za pomocą doświadczenia już 5—6-letnie- mu dziecku. Dokonujemy tego pocierając jednym kawałkiem kredy o drugi. Korzystając z wyników obserwacji tego „eksperymentu”, należy doprowadzić do wniosku, że ocieranie się dwóch przedmiotów o siebie może powodować ich niszczenie. Zjawisko tarcia można też wyjaśnić, posługując się w tym celu zabawkami, na przykładzie osi modelu samochodu, traktory, samolotu, których elementy, ocierając się nawzajem o siebie, wydają charakterystyczny zgrzyt lub pisk. W dalszej kolejności należy uświadomić dziecku, co i jak ma robić, żeby usunąć zauważone tarcie, np. przez smarowanie miejsc, w których ono występuje. Dziecko powinno później wykonać tę czynność samo.

Można wykonywać zespołowo bardziej złożone prace techniczne

Na pracę składa się zwykle wykonanie jednej konstrukcji technicznej, np. samolotu, przy czym każdy członek zespołu wykonuje określone jej części, np. jedna osoba skrzydła i ogon samolotu, druga kadłub i osie, trzecia koła i śmigło. Można też wykonywać zespołowo bardziej złożone prace techniczne, np. makietę lotniska, osiedla mieszkaniowego itp. Wówczas np. jeden członek zespołu wykonuje samolot, drugi płytę lotniska i pasy startowe, trzeci obiekty usługowe, jak dworzec i radar. Potokowa forma, pracy. Jest ona odmianą pracy zespołowej. Polega na wykonywaniu większej liczby tych samych konstrukcji, np. dziesięciu jednakowych świeczników, pudełek, teczek itp. Podczas takiej pracy każdy zespół wykonuje jedną z części konstrukcji, a ogólna ich liczba odpowiada liczbie zaplanowanych przedmiotów. Jeżeli konstruowany przedmiot składa się z wielu elementów, można przydzielić każdemu z zespołów do wykonania więcej niż jeden element. Przy podziale grupy na zespoły należy zwrócić uwagę na to, żeby członkowie każdego z zespołów byli mniej więcej na takim samym poziomie. Wówczas można utrzymać jednakowe tempo pracy, dobrą jej atmosferę i osiągnąć lepsze jej wyniki. Jeżeli grupa jest mocno zróżnicowana, trzeba koniecznie dokonać rozdziału części konstrukcji pomiędzy uczestników zespołu, uwzględniając ich możliwości konstrukcyjne. W związku z tym, że ta forma pracy wymaga większej liczby uczestników, znajduje ona zastosowanie przede wszystkim na zajęciach technicznych w instytucjach wychowawczych i pałacach młodzieży.