STEM Ders Planı Tarih: 25/10/2017 Ders:Fizik Konu: Basınç Öğretmen: Tamer ERGENEKON Sınıf: 10.sınıf Süre: 80 dakika 1. Hedef Kazanımlar: 1.1 Bilişsel Süreç Kazanımları: Merkezdeki disipline ait kazanım:10.1.1 basınç kavramı 10.1.1.1 Basınç kavramı, katı basıncı *Öğrencilerin ağırlık ve kesit alanı arasındaki ilişkinin matematiksel modelini çıkarması sağlanır. *Öğrencinin birden fazla ağırlığın aynı yüzeye uyguladığı basıncı hesaplar. *Öğrencilerin ağırlıkları üst üste veya yan yana koyduklarında basıncı hesaplar. Diğer STEM disiplinine ait kazanım:9.3.2 Denklem ve eşitsizlikler *9.3.4 Denklem ve eşitsizliklerle uygulamalar *Bileşim teknolojileri ve yazılım *Öğrenci arduino yazılımı kullanır. *Öğrenci programı çalıştırmak için gerekli derleyiciyi kullanır. 1.2. Sosyal Ürün Kazanımları: Öğrenci sunduğu projeyi uygulamalı olarak gerçekleştirir. *Öğrenci arkadaşlarıyla beraber ekip çalışması yaparak projesini etkili şekilde sunar. *Öğrenci yazılım programlarını araştırmak ve uygulamak için diğer zümre öğretmenlerinden bilgi alır. *Öğrenci projesine geri dönüt alması için son halini projeden sorumlu öğretmenine sunar. *Projenin maliyetini de çıkartıp irdeleyerek projenin gerçek hayata uygulanması durumunda satış maliyetini de belirtiniz. 2. Kullanılan Materyaller: *Arduino Hx711 ağırlık tartı basınç sensörü *Board *Bğırlıklar *Cetvel *Milimetrik kağıt *Basınç algılayıcı yorga 3. Kaynaklar: 10.sınıf MEB kitabı
4. Bilgi Temelli Hayat Problemi (BTHP): 4.1. Bilgi Temelli Hayat Problemi: Akıllı şehirle de, kalabalık otobüslerde insanları bir yerden bir yere daha rahat bir ortam da ve daha hızlı bir şekilde nasıl taşırız? Fazla araç fazla trafikse trafiği azaltmak için araç sayısını nasıl azaltırız? Toplu taşımanın daha fazla ve yoğun kullanılması için insanları otobüslere daha fazla nasıl yönlendirebiliriz? Hızlı gitmek kadar rahat ve oturarak veya sıkışmadan insanları bir noktadan bir noktaya nasıl ulaştırırız? Kimseyi rahatsız etmeden medeni insanlar gibi araçlara rahat bir şekilde nasıl binip inebiliriz? İnsan sayısını azaltarak otobüslerin tükettiği yakıttan tasarruf ederek aynı zamanda çevreyi de korumuş olur muyuz? 4.2. Sınırlamalar: İki ders saati *verilen materyeller *100 lira olarak verilen bütçeyi aşmamalıyız. 4.3. Meslek, Görev ve Sorumluluklar:*Bilgi teknolojileri uzmanı *Yazılım uzmanı *yönetim danışmanı *Pazar araştırma analisti 5. Ders İçeriği: 5.1. BTHP ve Sınırlamalar: Kartal 'dan Kadıköy'e gitmek isteyen Tuana tercihini otobüsten yana kullandı. Otobüse binmek için durağa gelen Tuana bineceği otobüsün çok dolu olduğunu görünce buna bir çözüm yolu bulmanın yöntemini düşündü. https://www.youtube.com/watch?v=x20gizkqtvy
verilen adres kopyalanarak Youtube kanalına bağlanarak video seyrettirilir. Otobüse binen insan sayısının çok olduğunu düşünerek çözümünü otobüslere daha rahat inilip binilmesine ve eğer otobüs dolu ise bir sonraki otobüse sinyal gönderecek şekilde entegre olmasını düşündü. 5.2. Bilgi Edinme: Tuana acaba otobüse binen öğrenci sayısını sabitleyebilir miydi? Bu kafasından hemen attı çünkü o kadar insanı kim sayacaktı? Bir an aklına fizik dersi geldi. BASINÇ!!! Acaba bu konuda işe yarar mıydı? Çözümü bir bakıma bulmuştu. 5.3.Fikir Geliştirme: Fizik dersinde birim yüzeye etki eden dik kuvvete basınç deniyordu. O zaman otobüse binen toplam ağırlığı sabit olan toplam temas alanına oranlarsak ve bu oranı sabitlersek oranın aşılması durumunda otobüsün kapıları açılmayacak ve araç durağa uğramadan yoluna devam edecektir. Durağa uğramadığı için hareket merkezine sinyal gönderecek ve bir sonraki otobüsün hemen hareket etmesini sağlayarak hem otobüsü bekleyenlerin rahat inip bineceği bir otobüs imkanı sağlanırken hem de otobüsteki insanların Kadıköy'e daha çabuk gitmesini sağlayacaktı. Otobüsün basıncının belirlenen değerden fazla çıkması durumunda otobüste sinyal çalacak ve kapılar sadece inmek için açılacaktı. Peki bu sinyali nasıl yapacaktı? Arduino bunun için uygundu. AĞIRLIK YÜZEY ALANI BASINÇ AĞIRLIK YÜZEY ALANI BASINÇ AĞIRLIK YÜZEY ALANI BASINÇ Tabloda verilen değerlerin bulunarak basınçlar hesaplanır ve bu değerler grafiğe dökülür.basınç G/S oranından hesaplanır. 5.4. Ürün Geliştirme: Birim yüzeye etki eden dik kuvvete basınç denir ve P ile gösterilir. P=F/S ile bulunur. Katılar bulundukları yüzeye ağırlıklarından dolayı basınç uygular ve basıncı P=G/S den buluruz. Bu denklem de ağırlık birimi Newton yüzey alanı birimi m 2 dir. Dolayısıyla basınç birimi pascal dır.
Yüzey alanı sabit tutulup ağırlıkları üst üste koyduğumuzda basınç artarken özdeş ağırlıkları yan yana koyup basıncı hesapladığımızda basıncın değişmediğini görürüz. 2G/S 2G/S Taban alanı aynı kalmak şartıyla üst üste ağırlıkları nasıl koyduğumuz önemli değildir yüzeye etki eden basınç artar. Arduino ile basınç uygulaması yapmak için;
1. Kod yüklendikten sonra değerler girilir ve sistem kurulur. 5.4. Test Etme: Otobüsün birim yüzeyine düşen toplam ağırlığı hesaplayarak yani basıncı otobüsün fazla yolcu almasının önüne geçerek hem güvenli, hem de rahat bir yolculuk sağlamış olduk. Tabi ki aslında bunu planlarken az basınç bize fazla otobüslerden yayılan azot oksit ve karbon monoksit gazını engelleme şansıda sağlamıştı. Aslında burada öğrencimiz rahat ulaşımın yanında ürün kazanımına baktığında çevreye karşı duyarlılığını da ortaya çıkarmıştı.21yy baktığımızda ulaşım, çevreye salınan zararlı gazlar ve bunun son halkası olarak küresel ısınma en önemli sorunlarımızdandır. Otobüse rahat binip seyahat etmeye çalışan Tuana aslında birçok konuya çözüm getirebilecek bir projeye imza atmış oluyordu. 5.5. Paylaşma ve Yansıtma: Şimdi konumuzu bir kaç örnekle de pekiştirelim.