Door Carrie Perles, bijgewerkt op 30 augustus 2022

Veejay Villafranca/Getty Images Nieuws/Getty Images

Ingenieurswetenschappenprojecten op middelbare scholen zijn doorgaans gericht op werktuigbouwkunde en elektrotechniek. Mechanische projecten leggen de nadruk op het benutten van mechanische kracht om werk uit te voeren, terwijl elektrische projecten betrekking hebben op circuits, alternatieve energiebronnen en energieopwekking. Studenten kunnen projecten kiezen die aansluiten bij hun interesses, tijdsdruk en beschikbare materialen.

Zonne-energie

Zonne-energieprojecten laten zien hoe zonlicht kan worden omgezet in bruikbare warmte of stroom. Veel voorkomende voorbeelden zijn zonne-luchtverwarmers, zonneboilers en zonne-ovens. Door een onderdeel zwart te verven om zonlicht te absorberen, kun je de opgevangen warmte naar lucht, water of voedsel leiden. Een op onderzoek gebaseerd experiment zou zich kunnen afvragen:“Hoe beïnvloedt de buitentemperatuur de binnentemperatuur van een zonneluchtverwarmer?” of “Hoe beïnvloedt het watervolume in een zonneboiler de verwarmingssnelheid?”

Rube Goldberg-machines

Het bouwen van een RubeGoldberg-machine – vernoemd naar de cartoonist die opzettelijk complexe mechanismen ontwierp om eenvoudige taken uit te voeren – biedt een praktische verkenning van de werktuigbouwkunde. Gebruik hendels, katrollen, ventilatoren, rollende ballen en tandwielen om een ​​systeem te creëren dat bijvoorbeeld een kopje sap schenkt of op de aan/uit-knop van een laptop drukt. De nadruk moet liggen op consistentie en precisie; de machine moet de taak bij elke proef betrouwbaar uitvoeren. Merk op dat sommige wetenschapsbeurzen RubeGoldberg-projecten uitsluiten omdat deze de wetenschappelijke methode mogelijk niet expliciet demonstreren.

Knikkerbaan

Een knikkerbaan is een boeiende manier om potentiële en kinetische energie te beoordelen. Door schuimbuisisolatie als spoor te gebruiken, kunt u verticale lussen ontwerpen. Formuleer een hypothese:“Welke minimale starthoogte is vereist voordat een knikker een lus met een bepaalde straal kan voltooien?” Bouw het traject, test de hypothese en verfijn het ontwerp op basis van de resultaten.

Batterijen bouwen

Zelfgemaakte batterijen zijn, hoewel bescheiden in vermogen, uitstekend geschikt om de basiselektrochemie te illustreren. Construeer een eenvoudige cel door centen, nikkelschijven en met citroen doordrenkte papieren handdoekjes af te wisselen:cent → citroendoekje → nikkel → citroendoekje → cent → citroendoekje → nikkel. Meet de spanning met een multimeter en experimenteer vervolgens door de elektrolyt- of elektrodematerialen te verwisselen om te bepalen welke combinaties meetbare spanning produceren.