Η Μηχανική και η Αντοχή είναι ένα μαθήματα βασικά θεωρητικό, στο οποίο οι αδύναμοι μαθητές δυσκολεύονται να ανταποκριθούν και πολλές φορές, ούτε καν να το παρακολουθήσουν.
Για αυτούς τους μαθητές, αν το μάθημα το διδάξουμε με τον τρόπο που το διδαχθήκαμε στην τριτοβάθμια εκπαίδευση, τότε είναι σίγουρο ότι δεν θα μπορέσουν να ανταποκριθούν.
Όμως η μηχανική και η αντοχή ασχολούνται με «ζωντανά» θέματα που μπορούμε να βρούμε δίπλα μας. Δυνάμεις, μηχανισμοί, μηχανήματα, αναρτήσεις συστημάτων, καταπονήσεις υπάρχουν παντού και μπορούν να αποτελέσουν πηγές διερεύνησης και εκπόνησης εργασιών από τους μαθητές.
Ωστόσο, για την πλειοψηφία πλέον των μαθητών μας που διαθέτουν πρόσβαση στο Ιντερνετ, υπάρχει πλήθος εφαρμογών που μπορούν να αξιοποιήσουν για να προσεγγίσουν την ύλη του μαθήματος με πιο πρακτικό τρόπο, να ψάξουν μόνοι τους ή κατά ομάδες τα διάφορα μοντέλα και τις προσομοιώσεις και να εξηγήσουν πως λειτουργούν κλπ.
Παρακάτω δίνουμε έναν ενδεικτικό κατάλογο τέτοιων πηγών, με παραδείγματα κυρίως Μηχανολογικά.
Πίεση και Δύναμη http://photodentro.edu.gr/aggregator/lo/photodentro-lor-8521-1678
Κινηματική γερανού – Βρείτε τις δυνάμεις που επενεργούν και ενεργοποιούν τον γερανό
http://demonstrations.wolfram.com/CraneModel/
Δυνάμεις που επενεργούν σε μια σκάλα
http://demonstrations.wolfram.com/ForcesActingOnALadder/
Εξολκέας σωλήνα – Πως δουλεύει, ποιες δυνάμεις επενεργούν
http://demonstrations.wolfram.com/DeviceForTubeExtraction
Η ροπή και το άνοιγμα της πόρτας (εντάξει, γίνεται και στην πόρτα της τάξης αλλά μπορεί να βοηθήσει κάποιον μαθητή)
http://demonstrations.wolfram.com/TorqueExertedOpeningADoor/
Τρίγωνο δυνάμεων με αναρτημένα βάρη
http://demonstrations.wolfram.com/StaticEquilibriumAndTriangleOfForces
Ισορροπία οχήματος σε κλίση
http://demonstrations.wolfram.com/CarOnABankedRoad
Μοχλοί
http://demonstrations.wolfram.com/ThreeClassesOfLevers
Θεώρημα Ροπών
http://demonstrations.wolfram.com/PrincipleOfTheLever
Εφαρμογή – παιχνίδι για τη σημασία του θεωρήματος των ροπών και την αξιοποίησή του σε απλές κατασκευές. Ποιά ομάδα θα κατασκευάσει τον καλύτερο μηχανισμό για να αντέχει στη μεγαλύτερη ροπή;
http://www.physics.uwo.ca/science_olympics/events/grades_7_to_8/cantilever.html
Ισορροπία τεσσάρων βαρών σε μοχλό
http://demonstrations.wolfram.com/ALeverWithFourWeights
Δύναμη, έργο, ισχύς
http://demonstrations.wolfram.com/PowerVersusWork
Δεύτερος Νόμος του Newton
http://demonstrations.wolfram.com/NewtonsSecondLaw/
Ισορροπία δοκού
http://demonstrations.wolfram.com/ReactionForceOnALever/
Ισορροπία δυνάμεων σε αμφιέριστη δοκό
http://demonstrations.wolfram.com/EquilibriumOfARigidBar/
Στατική ισορροπία επιπέδου που στηρίζεται σε τρία σημεία
http://demonstrations.wolfram.com/StaticEquilibriumForAPlateWithSupportAtThreePoints
Εφαρμογή ροπής αδρανείας στον άνθρωπο σε πάγο (Διατήρηση στροφορμής L=I.ω)
http://demonstrations.wolfram.com/SpinningIceSkater
Ροπή αδρανείας – Σε συνέχεια του προηγούμενου βρείτε ποιος κύλινδρος θα κατέβει πρώτος αν έχουν το ίδιο βάρος (Ιz=1/2m(r12+r22) – Γιατί οι ζάντες αλουμινίου βοηθάνε στην επιτάχυνση του οχήματος, πως θέλουμε να είναι κατασκευασμένος ο σφόνδυλος της πρέσας κλπ
http://demonstrations.wolfram.com/MomentOfInertia
Πειραματικός υπολογισμός ροπής αδρανείας με βάση τη θεωρία της διατήρησης της ενέργειας, αξιοποιώντας την παιδαγωγική εφαρμογή του black box (για δυνατούς λύτες)http://departments.colgate.edu/physics/research/PhysicsEd/Blackbox%20Rotation.doc
Κέντρο Βάρους
http://demonstrations.wolfram.com/CenterOfMassOfAPolygon
Φρενάρισμα οχήματος
http://demonstrations.wolfram.com/BrakingACar/
Ισορροπία δυνάμεων σε αυτοκίνητο που στρίβει
http://demonstrations.wolfram.com/FrictionalForceOnACarInATurn/
Φυγοκεντρικός ρυθμιστής (Ρυθμιστής του watt) – Βρείτε τι συμβαίνει – Κατασκευάστε ένα μοντέλο
http://demonstrations.wolfram.com/RhombicDriveForSpeedGovernor
Κίνηση ποδηλάτου και ταχύτητες
http://demonstrations.wolfram.com/BicycleGearRatiosAndMetersOfDevelopment/
Το παράδοξο του ποδηλάτου
http://demonstrations.wolfram.com/TheBicycleParadox
Κινούμενο επίπεδο, ελατήριο, βαρύτητα
http://demonstrations.wolfram.com/MotionOfADiskHangingFromASpringOnAnInclinedPlane
Κινηματική και δυναμική φρένων
http://demonstrations.wolfram.com/BrakeShoes
Επιτάχυνση ρόδας και πρόσφυση
http://demonstrations.wolfram.com/AccelerationOfAWheel
Κίνηση σε αυτόματο κιβώτιο ταχυτήτων – Ποιες δυνάμεις επενεργούν, πως μεταδίδεται η ροπή
http://demonstrations.wolfram.com/SolidCylinderRollingInATurnableHollowCylinder/
Νόμος του Hooke
http://demonstrations.wolfram.com/HookesLaw
Εποπτική καταπονήσεων (από εφελκυσμό μέχρι λυγισμό) για διερεύνηση από μαθητές
http://www.esm.psu.edu/courses/emch13d/design/animation/animation.htm
Εργασία – Εφαρμογή κατανόησης των καταπονήσεων με απλά αντικείμενα. Δίνουμε στους μαθητές 3-4 αντικείμενα και τους ζητάμε να μας παρουσιάσουν τα είδη καταπονήσεων. Δείτε για παράδειγμα ανάλογο για τις δυνάμειςhttp://www.physics.uwo.ca/science_olympics/events/grades_7_to_8/may_the%20_force_be_with_you.html
Ολοκληρωμένο εποπτικό περιβάλλον μάθησης για την αντοχή (δώστε το να το «ψάξουν» ως εργασία οι μαθητές και θα εκπλαγείτε, αν τους πείσετε να ασχοληθούν)
http://web.mst.edu/~mecmovie/index.html
Για τις Ασκήσεις Αντοχής Υλικών
Είναι χρήσιμο, όταν εισάγουμε τους μαθητές στην ουσία των βασικών σχέσεων της μηχανικής και κυρίως της αντοχής, να βρούμε τρόπους ώστε να ξεπεράσουμε τα προβλήματα που έχουν ορισμένοι ως προς τις πράξεις. Μια καλή λύση σε αυτήν την φάση είναι να χρησιμοποιήσουμε τις δυνατότητες του excel. Προσοχή όμως! Δεν περιοριζόμαστε σε αυτό, απλώς το αξιοποιούμε προσωρινά για να εισάγουμε τους μαθητές στην ουσία της αντοχής. Στη συνέχεια θα πρέπει να εξασκηθούν ώστε να λύνουν τις ασκήσεις με χαρτί και μολύβι.
Αρχείο Excel για εφαρμογές του τύπου σ=F/A http://users.sch.gr/kontaxis/mathimata_files/antoxisample.xls
Πως δουλεύει και σε τι καταπονείται η ασφαλιστική περόνη (καβίλια)
http://demonstrations.wolfram.com/CotterPinSplitPin
Εφαρμογή της διάτμησης σε πρέσα, στις διαδικασίες διαμόρφωσης με αφαίρεση υλικού
http://demonstrations.wolfram.com/StampingOutShapedDisks/
Μπορείτε να κατασκευάσετε ένα ίδιο μοντέλο και να (προ-)υπολογίσετε το βάρος που σηκώνει;
http://demonstrations.wolfram.com/DutchDrawbridge