Ontwerpen en meten
Welkom bij het thema 1: Ontwerpen en puzzelen.
In dit thema leer je omgaan met meetinstrumenten, grootheden, eenheden, maatgetallen, PVE's en oefen je met het netjes uitzagen van een puzzel, zoals beschreven op een technische tekening. Op de beoordelingspagina kan je alvast zien op welke 2 onderdelen je beoordeeld gaat worden.
Hieronder worden de doelen voor dit thema beschreven.
Doelen.
Aan het einde van het thema:
- weet de leerling de betekenis van een grootheid, eenheid en maatgetal en kan de leerling hier voorbeelden van noemen.
- weet de leerling wat een Programma van Eisen en Wensen is
- herkent de leerling de volgende meetinstrumenten en weet de leerling de functie er van:
- De waterpas
- De schuifmaat, duimstok, rolmaat en micrometer
- De spanningzoeker en multimeter
- De decibelmeter
- De veerunster
Theorie
Grootheden, eenheden en maatgetallen
Je docent zegt: “Ik ben 39.” Wat bedoelt hij? 39 jaar oud? Negenendertig is zijn voornaam? 39 kilogram zwaar? 39 graden Celsius warm? Of...?
Tijdens de lessen techniek meet je veel dingen op. Hoe lang moet het stuk hout zijn dat je nodig hebt? Hoe dik het stuk kunststof? Hoeveel gewicht kan ik op de brug plaatsen? Het meten van eigenschappen omschrijf je met grootheden, eenheden en maatgetallen.
Een grootheid.
Leeftijd, gewicht en temperatuur zijn eigenschappen die je kunt meten. Je noemt dit dan een grootheid. Andere grootheden zijn bijvoorbeeld afstand, kracht en tijd.
Tip: Een grootheid zegt nooit hoeveel je meet. Je kan niet zeggen "Ik zie je over 7 tijd", of "Gister kocht ik 3 gewicht appels".
Een eenheid.
Een meter, een kilogram, een seconde. Dit noemen we een eenheid. Een eenheid is een afgesproken maat. Bij elke meting zeg je hoeveel van die eenheden je meet.
Tip: In het woord eenheid zit een getal verstopt. Eenheid. Voor een eenheid schrijf je altijd een getal. 30 meter, 37 graden Celcius, 29 kilogram.
Een maatgetal.
Het maatgetal is letterlijk het getal in de maat! Dus als ik zeg dat ik 10 seconden meet, dan is 10 het maatgetal!
Herhaling.
- Een lengte van 2 meter.
- Een spanning van 1,2 volt.
- Een temperatuur van 20 graden Celsius.
- Een massa van 3 kilogram.
- Een tijd van 36 seconden.
In het rijtje hierboven staan in het rood de maatgetallen, in het blauw de eenheden, en in het groen de grootheden!
Toets: Een korte toets over eenheden, grootheden en maatgetallen.
Start
Meetinstrumenten
In het onderdeel "Meten is weten: Theorie" heb je geleerd wat grootheden, eenheden en maatgetallen zijn. Deze termen zijn belangrijk in de techniek. In het dit onderdeel ga je met verschillende meetinstrumenten werken. De verschillende instrumenten hebben elk hun eigen functie. De instrumenten zijn opgedeeld in 4 groepen. Per groep ga je verschillende metingen uitvoeren en ontdek je welk instrument wanneer handig is. Ook zie je het verschil tussen analoge en digitale metingen.
De waterpas, digitaal en analoog.
Een waterpas wordt gebruikt om te meten of iets recht staat. Een muur moet netjes recht staan zodat het dak er goed op past. Een tafel moet recht staan zodat er niets van af rolt. Er wordt ook wel eens gezegd, "staat het wel waterpas"?
In de waterpas zie je met vloeistuf gevulde buisjes waar een belletje lucht in hangt. Als je de waterpas op een tafel zet, dan moet het belletje lucht precies in het midden uitkomen. Komt het iets te veel naar links? Dan staat de linkerkant van de tafel te hoog. Gaat de bubbel naar rechts, dan is de rechtkant te hoog. Er zijn verschillende soorten van een waterpas. Sommigen hebben maar 1 luchtbel. Anderen wel 3, zodat je horizontaal, verticaal en diagonaal (45 graden) kunt meten!
Er zijn ook handige applicaties te downloaden voor de telefoon die een waterpas kunnen nadoen. Zoek in de iOS Appstore of Android Play Store naar een waterpas-applicatie!
Opdracht: Ga in het lokaal verschillende plekken opmeten. Doe dit zowel met de waterpas als met je telefoon! Meet minimaal 5 verschillende plekken op. Geven de waterpas en de applicatie dezelfde resultaten? Waarom wel of niet?
De schuifmaat, duimstok, rolmaat en micrometer!
In de techniek ben je vaak verschillende maten aan het opmeten. Je pakt een lineaal om een streepje te zetten op een stuk hout zodat je weet waar je moet zagen. Je gebruikt een rolmaat om de omtrek op te meten. Elke lengte of afstands meting heeft zijn eigen instrument. Op de afbeelding hierboven zie je van links naar rechts:
- Een schuifmaat.
- Een duimstok.
- Een rolmaat.
- Een micrometer.
Opdracht: Ga met de 4 verschillende instrumenten verschillende dingen meten. Meet minimaal 10 verschillende dingen. Denk hierbij aan de dikte van de tafel, de lengte van de tafel, iemands lengte, de dikte van je nagel, de diameter van een PVC buis of de dikte van een stukje ijzerdraad. Je mag zelf weten welk instrument je voor welke meting gebruikt. Ontdek zelf welk instrument handig is voor welke meting!
De spanningzoeker en multimeter!
Elektriciteit is overal om je heen. Stopcontacten in de muur, de oplader van je laptop en zelfs de kleine elektrische signalen die je spieren aansturen! Om elektriciteit te meten kan je verschillende instrumenten gebruiken. De meest gebruikte instrumenten zijn de spanningzoeker (om te kijken of er ergens spanning op staat) en de multimeter. De multimeter heeft 3 verschillende functies. Het meet spanning, stroom en weerstand. Wat deze 3 verschillende grootheden zijn leer je in klas 2.
Opdracht: Gebruik de spanningszoeker om te kijken of er spanning op een batterij staat. Gebruik daarna de multimeter om diezelfde batterij te meten op spanning. Kijk goed naar het draaiwiel op de multimeter. Dit wiel bepaalt wat je kan meten. Om spanning te meten draai je het wiel naar de V van Volt. Deze grootheid wordt gebruik in combinatie met de eenheid Volt.
Nadat je de spanning hebt gemeten ga je de weerstand van verschillende dingen meten. Draai het wiel naar de weerstand (het symbool van de weestand is het Ohm teken; Ω). Houdt vervolgens de twee pinnen tegen je eigen huid. Geen zorgen, je voelt hier niks van!! Wat lees je nu op het display? En wat gebeurt er als je de huid nat maakt? Is de waarde nu meer of minder? Over dit onderdeel krijg je meer uitleg van de docent!
De decibelmeter!
Geluid is er in veel verschillende vormen. Het vervelende gekrijs van een baby in een restaurant, of het gebulder van een onweersbui. Het volume is een grootheid die wordt uitgedrukt in de eenheid Decibel (dB). Met een decibelmeter kan je het volume opmeten! Op de decibelmeter zie je een draaischijf staan. Deze schijf bepaalt de gevoeligheid van de ingebouwde microfoon. Als de wijzer helemaal naar rechtsstaat is het verstandig de draaischijf naar een hoger getal te daaien. Beweegt de wijzer helemaal niet, dan moet de schijf juist naar een lager getal worden gedraaid.
Een heel luid geluid kan je gehoor beschadigen! Op feestjes mag het geluid niet harder staan dan 98 dB. Als je een te lange tijd een luid geluid hoort dan beschadig je de haartjes in je oor die het geluid omzetten in elektrische signalen voor de hersenen en kan je voor de rest van je leven een piep horen of zelfs doof worden. Kijk maar eens goed naar de afbeelding hierboven, daar worden voor verschillende geluidsbronnen geplaatst, van zacht naar luid.
In je telefoon zit natuurlijk ook een microfoon. Er zijn dan ook verschillende applicaties te vinden waarmee het volume kan opmeten. Kijk eens in de Appstore of in de Play Store, en zoek daar naar decibel meter.
Opdracht: Je gaat het volume van verschillende gebeurtenissen meten. Dit doe je zowel met de fysike decibelmeter als met een applicatie op je telefoon. Meet het volume van:
- de gesprekken in het lokaal
- het geluid van een zaagmachine (niks zagen, alleen aanzetten)
- het schreeuwen van een medeleerling (doe dit in het halletje met de deuren dicht)
- het geluid uit de koptelefoon die op een telefoon aangesloten is.
- het fluisteren van een medeleerling
Bekijk per meting of er verschillen zijn tussen de twee meet instrumenten!!
De veerunster!
De veerunster, wie kent het niet! Het is geen bekende naam, maar wordt veelgebruikt op de markt om het een en ander af te wegen. Het idee is simpel. Een haak zit vast aan een veer. Hoe verder de veer uitrekt, hoe meer gewicht er aan hangt. Aan de hand van de strepen kan je aflezen hoe hard er aan getrokken wordt. Je krijgt twee verschillende veerunsters. Op de een wordt de meting uitgedrukt in kilogram, op de andere in Newtons. Om te rekenen tussen Newtons en kilogram deel je het aantal Newtons door 9,8. Dan krijg je het gewicht in kilogram.
De kleine veerunster kan niet heel veel gewicht dragen, gaat hier voorzichtig mee om!
Opdracht: Meet het gewicht van verschillende objecten, zoals een vel papier, een hamer, een mobiele telefoon (zoek op het internet het gewicht van de telefoon op, en kijk of het klopt!). Ook mag je proberen met je eigen armen de grote veerunster tot de 25 kilogram kan trekken!
Het programma van eisen en wensen (PVEW)
Techniek begint met ontwerpen. Of eigenlijk: bij een probleem. Ontwerpen is het bedenken van een oplossing voor dat probleem.
Het probleem.
Je herkent het probleem wel. Je hebt en bent er weer eens in getrapt. Je kunt niet naar binnen voordat je je schoenen hebt schoongemaakt. Maar waarmee? Niet-technische oplossingen zijn er wel, maar werken vaak niet goed. Bijvoorbeeld: nieuwe schoenen kopen, je moeder laten schoonmaken, door een vijver lopen, de hond bij de politie aangeven enz. Niet echt handige oplossingen. Dus dan pak je maar een stok, en begin je te schrapen. Maar ook dat werkt niet echt lekker. Vooral bergschoenen hebben een diepprofiel waar je met een stok niet altijd bij komt. Elke schoen heeft een andere oplossing nodig.
Een programma van eisen en wensen(PVEW):
Een PVEW is een lijst met eisen en wensen waar iets aan moet voldoen. De eisen zijn verplicht, terwijl de wensen een mooie toevoegin zijn als ze aanwezig zijn. Een koelkast moet bijvoorbeeld koud blijven, ook in de zomer. Een laptop moet snel opstarten. Een telefoonhoesje moet er voor zorgen dat het scherm niet barst als de telefoon valt. Als een ontwerper wordt ingehuurd om iets te ontwerpen krijgt hij of zij bijna altijd een PVEW van de opdrachtgever. Zou een telefoon goed werken wanneer deze 2 meter breed is? De opdrachtgever wilde graag dat de telefoon fijn in de hand ligt.
Opdracht: ontwerp een oplossing!
Ook het apparaat waarmee je de schoenen kan schoonmaken heeft een PVEW.
Eisen:
-
Je handen blijven schoon als je hem gebruikt.
-
Hij is geschikt voor alle zoolprofielen.
-
Hij is zelf gemakkelijk schoon te maken.
-
Je kunt hem buiten bij de deur bewaren.
-
Je kunt hem jaren gebruiken.
Wensen:
- Het apparaat is makkelijk mee te nemen in een kleine rugzak
Opdracht: Ontwerp nu een technisch apparaat wat aan al deze eisen voldoet. Schets je ontwerp op een vel papier en wees zo duidelijk mogelijk!! Bij schetsen maak je snel simpele tekeningen. Je mag natuurlijk meerdere schetsen maken. Plaats deze schetsen op je WIX website. Maak hiervoor een nieuwe pagina, en ze de knop naar deze nieuwe pagina op de pagina 'thema 1'.
Klaar?
Controlleer je schetsen goed. Voldoet je ontwerp aan alle eisen? Als je klaar bent plaats je schetsen dan op je WIX website.
Opdracht: Nog een probleem.
Telefoons gaan snel kapot wanneer ze vallen. Om dit tegen te gaan kan je er hoesjes voor kopen. Die hoesjes zijn ontworpen volgens een PVE. Het ene hoesje kan tegen vallen, een ander is geschikt voor onder water. Schets nu een ontwerp voor de ultieme telefoonhoes!
De eisen:
- Beschermt de telefoon tegen alle gevaren!
- Heeft een ingebouwde standaard zodat je het neer kan zetten om goed video's te kijken.
- Heeft ingebouwde speakers, zodat je goed geluid hebt!
- Heeft een ingebouwde powerbank, zodat je telefoon lang mee gaat!.
- Is makkelijk aan te sluiten op het stopcontact om de telefoon en powerbank op te laden.
De wensen:
- Het ontwerp is interessant voor zowel jongens als meisjes.
Opdracht: Ontwerp een telefoonhoes die voldoet aan de bovenstaande PVE! Teken op je ontwerp duidelijk de verschillende onderdelen ook de goede maten bij! Denk ook na over de materiaalkeuze! Plaats deze schetsen op je WIX website. Maak hiervoor een nieuwe pagina, en ze de knop naar deze nieuwe pagina op de pagina 'thema 1'.
MDF, een handig materiaal
Het materiaal waar je de Tangram puzzel en touwpuzzel mee maakt is MDF. MDF staat voor Medium -Density Fibreboard. Oftewel, gemiddelde-dichtheid vezelbord. MDF wordt gemaakt door minderwaardig hout te verpulveren tot houtstof en dit onder hoge druk samen te persen. Hier wordt meestal ook een klein beetje lijm toegevoegd om de sterkte te verhogen. Hieronder staan een aantal voor en nadelen van MDF.
Voordelen van MDF:
- Het is zeer makkelijk te bewerken.
- Omdat het is gemaakt van geperst houtstof komen er geen splinters vrij bij het zagen.
- Het is goedkoop.
Nadelen van MDF:
- De fijne stof van MDF kan gevaarlijk zijn voor de gezondheid. Bij het zagen is een goede afzuiging belangrijk zodat het stof niet ingeademt wordt.
- Het kan slecht tegen vocht. Er zijn MDF soorten die wel goed tegen vocht kunnen maar die zijn een stuk duurder.
Praktijk: De Tangram-puzzel
Uitleg
Om te oefenen met het werken volgens gegeven maten ga je een tangram-puzzel maken. Een tangram puzzel is een Chinese puzzel bestaande uit 7 delen. Met deze 7 delen zijn veel verschillende vormen te maken zoals je hierboven in de afbeelding kan zien.
PVE.
De puzzel is:
- gemaakt van MDF.
- volgens de gegeven maten gemaakt.
- netjes afgewerkt (schuren).
De puzzel:
De puzzel wordt gemaakt volgens bestaande maten. Dit zorgt ervoor dat de puzzel goed werkt! De afbeelding hieronder toont de maten van de verschillende onderdelen.
Zoals je ziet staan de maten aangegeven in millimeters. Dit is hoe de verschillende maten standaard worden opgeschreven op technische tekeningen. Wanneer je zelf aan het ontwerpen bent is het belangrijk dat ook jij de maten in millimeters opschrijft!
Volg het stappenplan op de volgende pagina om de puzzel te maken!
Het stappenplan
Om de Tangram puzzel goed te maken is het handig dat je het stappenplan hieronder goed volgt.
- Teken eerst het ontwerp van de Tangram puzzel over op papier. Doe dit twee keer zodat je er goed mee oefent.
- Laat de tekeningen controlleren door de docent (Belangrijk: zonder toestemming mag je niet verder in het stappenplan)
- Als de tekening is goedgekeurd maak je er een foto van en zet je deze op je WIX website.
- Je krijgt nu van de docent een stuk MDF van 120 bij 140 millimeter.
- Teken op dit stuk MDF het ontwerp van de Tangram puzzel
- Gebruik nu de elektrische zaagmachine of een handzaag om de verschillende puzzel stukken uit te zagen.
- Werk de puzzelstukken met schuurpapier af.
- Leg de stukken als vierkant neer en maak er een foto van en zet deze op je WIX website.
- Leg de stukken als zelf verzonnen vorm neer en maak er een foto van en zet deze op je WIX website.
De afmetingen
Zoals je ziet staan de maten aangegeven in millimeters. Dit is hoe de verschillende maten standaard worden opgeschreven op technische tekeningen. Wanneer je zelf aan het ontwerpen bent is het belangrijk dat ook jij de maten in millimeters opschrijft!
Teken nu de juiste maten op het stuk plastic dat je hebt gekregen af. Doe dit eerst met een potlood, en trek vervolgens de juiste potloodstrepen over met een balpen. Je gebruikt een balpen zodat de lijnen er niet van af kunnen geveegd. Dit zou vervelend zijn als je aan het zagen bent!
Praktijk: De Touw-puzzel
Uitleg
Je gaat een touwpuzzel maken. Dit maak je van MDF. De touwpuzzel is vrij van vorm, maar heeft wel een aantal eisen. Voor deze puzzel krijg je een cijfer die 3 keer mee telt.
Hierboven zie je de basisvorm van de touwpuzzel. Het bestaat uit een stuk hout met 3 gaten. Gat A en gat C zijn klein (5 millimeter) en gat B is groot (8 millimeter). Door de gaten zit een stuk touw. Het touw heeft een knoop bij gat A en C zodat het er niet uit komt. Het doel van de puzzel is om de kralen die aan de linkerkant zitten, naar de rechtkant te krijgen zonder het touw er uit te halen!
Kijk bij 'het stappenplan' om te leren hoe je de puzzel gaat maken.
Hieronder staan een paar voorbeelden van creatieve touwpuzzels!
Het stappenplan
Om een mooie touwpuzzel te maken is het belangrijk dat je de stappen hieronder goed leest en volgt!
- Zoals altijd in het vak Techniek begint een ontwerp bij een duidelijke tekening. Schets op een vel papier je eigen ontwerp. Het stuk MDF dat je krijgt is 13 bij 13 centimer.
- Laat met je ontwerp zien dat je goed kan zagen. Mooie rechte stukken, maar ook vreemde vormen.
- Denk bij de tekening goed na waar je de 3 gaten komen. Zorg dat je gaten niet te dicht bij de rand zitten!
- Heb je de tekening af? Maak er een foto van en plaats deze op je Wix website!
- Je krijgt een stuk MDF als je aan de docent hebt laten zien dat je tekening op je Wix website staat en deze is goed gekeurd.
- Teken nu je ontwerp op het stuk MDF. Geef weer duidelijk aan waar je de gaten gaat boren.
- Boor nu de 3 gaten met de accuboor. Klem het stuk MDF eerst goed vast zodat het niet kan bewegen.
- Na het boren kan je het ontwerp uitzagen. Die kan je doen met de elektrische figuurzaag of de hand figuurzaag.
- Klaar? Maak er mooie foto's van en plaats deze op je Wix website!
Beoordeling
In dit thema krijg je 3 cijfers.
- Een schriftelijke overhoring over de behandelde theorie en de veiligheidsregels van het lokaal (telt 1 keer mee)
- Praktijkopdracht van de Tangram-puzzel (telt 3 keer mee)
- Praktijkopdracht van de touw-puzzel (telt 3 keer mee)
Op de pagina's van de praktijkopdrachten kan je zien waar ze aan moeten voldoen.
