هذا نموذج مصغر لهيكل التوتر أو هيكل يعمل بمبدأ التوازن بين الشد والضغط.
تم إنشاء الهيكل باستخدام تصاميم مطبوعة ثلاثية الأبعاد.
لتصميم الهيكل استخدمنا برنامج Tinkercad، ثم تم طباعة التصاميم بتقنية 3D وتجميعها.
تصف نظامًا من المكونات المضغوطة والمعزولة داخل شبكة من الحبال أو الأوتار (في حالتنا الخيط) التي تخضع لتوتر مستمر.
الشدة هي مبدأ تصميم يتم تطبيقه عندما يتم مقاومة مجموعة متقطعة من عناصر الضغط وتوازنها بقوة شد مستمرة، مما يخلق توترًا داخليًا يعمل على تثبيت الهيكل.
يستخدم هيكل الشدة على نطاق واسع في الإنشاءات المدنية ذات الامتدادات الطويلة، مثل الأسقف والجسور.
تم بناء هيكل يعتمد على مبدأ الشد في "الحديقة العلمية" بمدينة العلوم في كولكاتا، الهند.
والآن دعونا نرى خطوة بخطوة كيفية تصميم وبناء هيكل التوتر باستخدام برنامج Tinkercad وطابعة ثلاثية الأبعاد.
يمكن للمدرسين تعليم الطلاب الأشياء التالية باستخدام هذا الدليل:
تينكركاد (تطبيق مجاني لتصميم ثلاثي الأبعاد، والإلكترونيات، والبرمجة، ويمكن للشخص فتح حساب مجانًا باستخدام حساب Gmail)، فقط قم بتسجيل الدخول ثم انتقل إلى أيقونة التصاميم في العمود الأيسر، ثم اضغط على الأيقونة، ثم إنشاء وتصميم ثلاثي الأبعاد.
بعد ذلك ستظهر لك لوحة العمل، قم بسحب مكعبًا صلبًا من الأشكال الأساسية الموجودة في العمود الأيمن.
اسحب مكعب مجوف على سطح العمل.
اسحب الشكل المجوف داخل الشكل الصلب.
قم بمحاذاة الشكل الفارغ والصلب باستخدام أمر المحاذاة في شريط الأدوات.
اضغط على الثلاث دوائر السوداء في المنتصف كما هو موضح في الصورة، وبمجرد تحديد هذه الدوائر، سيختفي اللون.
اسحب الأسطوانة الفارغة على سطح العمل.
قم بسحب الأسطوانة المجوفة ووضعها داخل شكل المنشور الصلب.
قم بمحاذاة الشكل المجوف والصلب باستخدام أمر المحاذاة في شريط الأدوات (ارجع إلى الخطوة 6).
أصبح لدينا الآن الشكل المطلوب للمنشور المربع مع الفتحة جاهزاً.
قم بعمل ثلاث نسخ للمنشور باستخدام أيقونة النسخ واللصق في شريط الأدوات.
أصبح التصميم النهائي لـ 4 نسخ من المنشور المربع بمقاس 50×10×10 ملم جاهزاً، قم بتصدير الملف بصيغة STL للطباعة ثلاثية الأبعاد.
قم بتكرير الخطوات بداية من الخطوة 1 حتى الخطوة 13 حتى تقوم بتصميم مربع بحجم 29x10x10 ملم.
أصبح التصميم النهائي لقطعتين من المنشور بمقاس 29×10×10 ملم جاهزاً، قم بتصدير الملف بصيغة STL للطباعة ثلاثية الأبعاد
قم بسحب شكل مكعب إلى سطح العمل.
غيّر أبعاد المكعب لتصبح 25×10×10 ملم.
قم بعمل نسخة من القطعة ذات المقاس 25×10×10 ملم.
استخدم أمر اللصق لإضافة النسخة الجديدة.
قم بتصميم قطعتين بحجم 25x10x10 ملم، ثم قم بتحميل ملف.stl، وقم بطباعة ثلاثية الأبعاد.
كرر الخطوات من 18 إلى 21 بحجم 44x10x10 ملم، وقم بتصميم قطعتين بحجم 44x10x10 ملم بدلا من 25x10x10 ملم، ثم قم بتحميل ملف.stl، وقم بطباعة ثلاثية الأبعاد.
خذ قطعتين بطول 50 ملم وقطعة واحدة بطول 25 ملم، والصقهما بمساعدة الغراء.
الصق القطعة بطول 44 ملم في منتصف القطعة ذات الـ 25 ملم كما هو موضح في الصورة.
الصق شكل طوله 29 ملم كما هو موضح في الصورة، يجب أن يكون الثقب في هذه القطعة بعيدًا عن القطعة ذات 44 ملم.
اربط الهيكلين باستخدام خيط وعود كبريت (عود أسنان)، أولا قم بربط ثقبين على قطعة طولها 29 ملم، ويجب أن يكون طول الخيط 4 سم من الحافة الخارجية لكل قطعة، ثم أدخل الخيط في الثقب الداخلي على قطعة طولها 29 ملم، ثم ضع عود الثقاب بحيث يتم تثبيت الخيط في الثقب (يمكن استخدام جل الغراء السوبر أيضًا لتثبيت الخيط في الثقب).
بعد ذلك قم ربط الثقوب على قطعة طولها 50 ملم، يجب أن يكون طول الخيط بين القطعتين 8.7 ملم من الحافة الخارجية لكليهما، وللاطلاع على طريقة الربط راجع الصور في الخطوة 30.
تأكد من ضبط طول الخيط بحيث يكون هناك توتر كافٍ في جميع الخيوط الثلاثة، وأن تكون مستقيمة تمامًا.
الآن أصبح هيكل التوتر المصغر جاهزاً.
قم بوضع صندوق فارغ بأبعاد 8× 8× 5.5 سم على الهيكل.
من المهم ملاحظة أن مركز الثقل للهيكل يكون في مكان ما في الجزء الأمامي من الحبل الأوسط، وعند وضع صندوق الكرتون يجب ضبط موضعه بحيث يظل الهيكل مستقرا حتى بعد وضع الصندوق على الهيكل.
قم بوضع صندوق كرتون فارغ بأبعاد 8× 8× 5.5 سم بالإضافة إلى نتيجة خشبية بأبعاد 3.5× 7× 12 سم على الهيكل.
وأخيراً فإنه يمكن للمعلمين شرح مفهوم التناظرية ومركز الثقل باستخدام هذا النموذج.
تسجيل الدخول مطلوب
يجب عليك تسجيل الدخول لإضافة تعليق.
تسجيل الدخول