Załącznik nr 9 - Opis stanowiska

Załącznik nr 9 do SIWZ
Wystawa interaktywna o roboczym tytule „Ruch” – stanowiska tematyczne
1. Sala ekspozycyjna „Kinematyka i dynamika ruchu prostego i złoŜonego”
L.p
Temat stanowiska
1.
Ruch obrotowy
2.
Ruch falowy
3.
Ruch po równi
pochyłej
4.
Ruch po okręgu
5.
Ruch wahadła
matematycznego
6.
Wahadło fizyczne,
zderzenie doskonale
spręŜyste i rzut
poziomy
7.
Paradoks
swobodnego spadku
Opis stanowiska
Stanowisko składa się z silnika elektrycznego, który rozkręca koło ze stali
o duŜym momencie bezwładności do prędkości kątowej rzędu 1500 obr./min.
Wartość prędkości mierzona jest za pomocą stroboskopu. Po przyłoŜeniu
znanej siły do hamulca szczękowego i wyłączeniu silnika, następuje
zwolnienie obrotów aŜ do momentu zatrzymania.
Na stanowisku moŜna wyznaczać parametry ruchu poprzez pomiar prędkości
początkowej i czasu ruchu.
Stanowisko składa się z rury rezonansowej Kundta wypełnionej wodą
i zamkniętej tłokiem.
Na stanowisku obserwować moŜna interferencję przeciwbieŜnych fal
dźwiękowych. Poprzez zmianę częstotliwości generatora, moŜna
doprowadzić do powstania fali stojącej, co objawia się zwiększeniem
głośności oraz powstaniem fontanny kropelek wody w miejscach strzałek fali.
Podstawą pokazu na stanowisku jest równia pochyła o dwóch równoległych
torach umoŜliwiających ruch z tarciem i bez tarcia.
Rejestracja doświadczenia za pomocą kamery pozwala na dokonanie analizy
ruchu. MoŜna obserwować rozkład sił występujących na równi
z tarciem w przypadku statycznym oraz opis ruchu przyspieszonego
z tarciem i bez tarcia dla róŜnych kątów równi.
Ruch po okręgu obrazowany jest za pomocą piłeczki gumowej umocowanej
za pomocą sznurka do rączki. Piłeczka wprawiana jest w ruch po okręgu,
w płaszczyźnie pionowej (ruch po okręgu) oraz poziomej (ruch harmoniczny).
Rejestracja doświadczenia za pomocą kamery pozwala na dokonanie analizy
ruchu. Doświadczenie umoŜliwia obserwację oraz wyznaczenie parametrów
ruchu takich jak: siła dośrodkowa i odśrodkowa, prędkość, prędkość kątowa,
przyspieszenie dośrodkowe, okres drgań, siła/przyspieszenie chwilowe,
zaleŜność parametrów ruchu od czasu.
Stanowisko składa się z piłki zawieszonej na sznurku i wprawianej w ruch
wahadłowy. Rejestracja doświadczenia za pomocą kamery pozwala
na dokonanie analizy ruchu. Doświadczenie umoŜliwia obserwację oraz
wyznaczenie parametrów ruchu takich jak: siła, prędkość kątowa,
przyspieszenie dośrodkowe, zaleŜność parametrów ruchu od czasu.
Stanowisko składa się z wahadła fizycznego (pręt zakończony kulką).
Układ wahadła fizycznego objaśnia zagadnienia niezaleŜności ruchów, ruchu
w polu sił zachowawczych oraz zasadę zachowania energii mechanicznej
i zasadę zachowania pędu.
Stanowisko zbudowane jest z ruchomego ramienia (dł. 1m) o zmiennym
kącie nachylenia oraz z dwóch pojemników zamocowanych na ramieniu
w pewnej odległości od siebie. W jednym z pojemników znajduje się kulka.
Poprzez zwolnienie blokady ramienia kulka spada swobodnie. Ruch kulki
Opis stanowisk
Załącznik nr 9 do SIWZ
8.
Uginający się most
i ramienia rejestruje szybka kamera cyfrowa umoŜliwiająca analizę obrazu.
Stanowisko prezentuje swobodny spadek ciał w polu grawitacyjnym Ziemi
oraz ruch po okręgu dla bryły sztywnej.
Stanowisko składa się z deski zamocowanej na dwóch podpórkach,
z silnika elektrycznego z kontrolowaną częstotliwością obrotów, atrapy
człowieka, szybkiej kamery umoŜliwiającej rejestracje wychyleń deski
z połoŜenia równowagi oraz komputera do analizy zdjęć poklatkowych.
Stanowisko prezentuje zjawisko rezonansu mechanicznego i umoŜliwia
obserwację skutków tego rezonansu.
2. Sala ekspozycyjna „Ruch wody i w wodzie”
L.p
Temat stanowiska
1.
Badanie powierzchni
dna akwenów
2.
Hydrauliczny
podnośnik
3.
Tor z cieczą
4.
Sprawność turbiny
wodnej
Opis stanowiska
Stanowisko jest modelem pozwalającym na przeprowadzenie w skali
laboratoryjnej badania za pomocą skanowania powierzchni dna ukrytego pod
warstwą wody. Przedmiotem badań jest model morza, czyli akwarium
z bogato ukształtowanym dnem. Na krawędziach akwarium umieszczone są
dwie prowadnice, po których moŜna przesuwać suwnicę/prowadnicę
z laserowym detektorem odległości (dalmierz). Przesuwany po powierzchni
wody dalmierz (z interfejsem) przesyła w sposób ciągły informacje
o głębokości do komputera. Po wykonaniu serii doświadczeń moŜna
wyrysować obraz dna akwarium. Kompletny wynik otrzymamy
po wyznaczeniu i uwzględnieniu współczynnika załamania światła w wodzie.
Układ składa się z gumowej poduszki napełnionej wodą i podłączonej
do ruchomego podwieszonego zbiornika z wodą. Na poduszce znajduje się
znaczny cięŜar, który jest podnoszony poprzez zwiększenie ciśnienia
w poduszce.
Stanowisko jest przykładem wykorzystania prawa Pascala do podnoszenia
duŜych cięŜarów. Pomiar odpowiednich wysokości umoŜliwia ocenę ilościową
doświadczenia.
Stanowisko zbudowane jest jako zamknięty obieg wodny napędzany pompą
obiegową o 3 róŜnych prędkościach przepływu. Regulacja prędkości
przepływu cieczy przez rury o róŜnej średnicy pozwala na uzyskanie
przepływu laminarnego lub turbulentnego. Czujniki umieszczone w miejscach
o róŜnych średnicach przekroju obrazują prędkość przepływu. Tor pracuje jak
układ połączonych ze sobą zwęŜek Ventouriego. Na końcu toru znajduje się
turbina wytwarzająca moc zaleŜną od prędkości przepływu.
Układ przedstawia przepływy laminarne i turbulentne oraz ukazuje działanie
prawa Bernoulliego.
Stanowisko zbudowane jest z pompy wodnej dźwigniowej, która
umieszczona jest przy zbiorniku z wodą, połączonej z multimetrem
i stoperem.
Stanowisko prezentuje złoŜone zagadnienie konwersji energii oraz
sprawności przy pomocy prostych urządzeń w postaci zbiornika i pomp
wodnych wykorzystywanych obecnie turbin wodnych.
Na stanowisku moŜna określić sprawność pompy wodnej na podstawie serii
Opis stanowisk
Załącznik nr 9 do SIWZ
pomiarów oraz straty powstałe na poszczególnych etapach konwersji energii.
3. Sala ekspozycyjna „Ruch gazów i w gazach”.
L.p
Temat stanowiska
1.
Tor aerodynamiczny
2.
Komora
3.
Energetyczny wiatr
5.
Pomiar oporu
róŜnych obiektów dla
ruchu powietrza
6.
PróŜnia i dźwięk
Opis stanowiska
Stanowisko zbudowane jest z tunelu powietrznego ze zmienną prędkością
strumienia gazu. W tunelu umieszczone 4 elementy o róŜnych kształtach
(obracający się na osi walec, model domu z ruchomym dachem, model
skrzydła samolotu i rurka Prandtla), podłączone do siłomierza.
Na stanowisku istnieje moŜliwość zobrazowanie sił Magnusa, sił zrywających
dach, ocenę działania siły nośnej w zaleŜności od geometrii obiektu oraz
pomiar prędkości strumienia powietrza.
Stanowisko składa się z pojemników zamkniętych tłokami, czujników
elektronicznych i paneli do wyświetlania danych. Cały eksponat sterowany
jest za pomocą aplikacji komputerowej.
Przez odpowiednie ustawienie aparatury moŜliwe jest przeprowadzenie
wybranej przemiany gazowej. Wszystkie parametry gazu w pojemnikach
sczytywane są przez czujniki elektroniczne oraz wyświetlane na panelach
umieszczonych na pojemnikach. Na stanowisku moŜliwa jest obserwacja
parametrów (ciśnienie, temperatura i objętość) gazu zamkniętego
w pojemniku oraz sprawdzenie w jaki sposób te parametry zaleŜą od siebie.
Stanowisko słuŜy do badania oporu ruchu powietrza dla róŜnych obiektów.
Podstawą stanowiska jest dmuchawa generująca odpowiedni strumień
powietrza oraz obiekt np. Ŝaglówka mieczowa z zamontowanymi dwoma
wzajemnie prostopadłymi siłomierzami np. na burcie i rufie. Dzięki takiemu
układowi moŜna zmierzyć działanie wiatru na Ŝagiel przy jego róŜnym
ustawieniu.
Pomiar moŜna wykonać dla róŜnych kierunków ustawienia Ŝagla względem
wiatru. Łatwa wymiana Ŝaglówki na model wieŜowca umoŜliwia pomiar sił
działających na budynek w zaleŜności od kierunku i siły wiatru.
Stanowisko zbudowane jest z trzech modeli elektrowni o średnicy łopat
wirnika ok. 20 cm o róŜnej konfiguracji płatów wirnika: 3 płatowy układ
poziomy, 6 płatowy układ poziomy i pionowy wirnik oraz dmuchawy. Modele
– generatory prądu połączone są z odbiornikiem prądu i miernikami napięcia
oraz natęŜenia prądu.
Stanowisko słuŜy do badania wydajności elektrowni wiatrowych o róŜnych
kształtach wirnika.
Stanowisko zbudowane jest z klosza, pod którym znajduje się urządzenie
emitujące fale dźwiękowe słyszalne dla ucha ludzkiego np. odbiornik radiowy.
Klosz zaopatrzony jest w dwa zaworki, za pomocą których moŜna regulować
wartość ciśnienia pod kloszem.
Stanowisko słuŜy do sprawdzenia zaleŜności prędkości rozprzestrzeniania
się fali dźwiękowej w ośrodku jakim jest powietrze o określonej wartości
ciśnienia.
Opis stanowisk
Załącznik nr 9 do SIWZ
4. Sala ekspozycyjna „Ruch w skali Kosmosu i w skali Ziemi”.
L.p
Temat stanowiska
1.
Szybkie cząstki –
mieszkańcy Ziemi
i przybysze z
Kosmosu
2.
Komety, satelity
i sondy kosmiczne w
Układzie Słonecznym
oraz w pobliŜu
czarnej dziury
Opis stanowiska
Stanowisko to profesjonalna komora mgłowa, w której będzie moŜna
zobaczyć ślady cząstek promieniowania tła oraz promieniowania wywołanego
przez
preparat
promieniotwórczy.
Przykładając
jednorodne
pole
magnetyczne moŜna uzyskać podstawowe informacje o ich stosunku ładunku
do masy i prędkości.
Stanowisko zbudowane jest z okrągłego stołu o średnicy 200 cm, na którym
wyświetlane będą odpowiednie zdjęcia układu słonecznego lub jego
elementów z rzutnika umieszczonego nad stołem. Sterowanie kierunkiem i
prędkością obiektu w kształcie kuli za pomocą ruchów dłoni pozwala wprawić
obiekt (sondę kosmiczną lub kometę) w ruch. Komputer, na bazie prawa
ciąŜenia lub ogólnej teorii względności, w czasie rzeczywistym oblicza
połoŜenie, działające siły i prędkość obiektu.
Celem stanowiska jest pokazanie ruchu obiektów bez napędu, np. komety,
asteroidy, sondy kosmicznej w układzie Słońce-Ziemia-Jowisz, ZiemiaWenus, KsięŜyc-Ziemia i podróŜ w pobliŜu czarnej dziury.
5. Sala ekspozycyjna „Ruch w mechanice”
L.p
Temat stanowiska
1.
Egzoszkielet dla
wędkarza
2.
Doświadczenie z
maszynami prostymi
1
3.
Doświadczenie z
maszynami prostymi
Opis stanowiska
Podstawą stanowiska jest model wędkarza wyposaŜony w nie tylko w wędkę.
Działanie stanowiska polega na pokazaniu, jak moŜna wspomagać proces
łowienia za pomocą licznych siłowników i czujników sterowanych ręcznie
z pulpitu sterowniczego. Siłowniki sterowane są z konsoli za pomocą
manipulatorów i przycisków.
Ideą stanowiska jest zapoznanie się z działaniem róŜnych siłowników
i czujników (pneumatyczny, hydrauliczny, i elektryczny liniowy oraz
elektromagnes) na przykładzie trochę abstrakcyjnego zastosowania.
Stanowisko umoŜliwia zapoznanie się ze zjawiskiem przetwarzania energii
czynnika roboczego na ruch siłowników tłokowych oraz zamiany energii
elektrycznej na energię ruchu aktuatora liniowego, na energię oddziaływania
elektromagnetycznego oraz na energię ruchu obrotowego.
Stanowisko tworzą układy zawierające wynalazki Leonardo da Vinci. Układ
składa się z cięŜaru podnoszonego na pewną wysokość za pomocą korby
z mechanizmem zębatkowym i bloczków. Opadanie cięŜaru powoduje
napędzanie młota i zuŜywanie przez niego energii. Wynikiem doświadczenia
na stanowisku będzie ocena przełoŜeń poszczególnych przekładni oraz
oszacowanie wydajności energetycznej układu.
Stanowisko to układ do pomiaru wytrzymałości drutu na rozciąganie
zbudowany na bazie wynalazków Leonardo da Vinci. Głównym elementem
Opis stanowisk
Załącznik nr 9 do SIWZ
2
układu jest przekładnia ślimakowa napędzana korbą.
Pomiar maksymalnego rozciągnięcia spręŜyny
wytrzymałości badanego drutu na zerwanie.
pozwoli
na
ocenę
6. Sala ekspozycyjna „Ruch zdalnie kierowany i automatyczny”.
L.p
Temat stanowiska
1.
Zaprogramowane
ramię robota 6A1 i
programowanie
ramienia robota 6A2
2.
Autonomiczna i
automatyczna
rozgrywka
Opis stanowiska
Podstawą działania stanowiska są dwa roboty o budowie ramienia
mechanicznego
wyposaŜonego
w
chwytak.
Jedno
ramie
jest
zaprogramowane przez specjalnie opracowany program i realizuje określone
zadania. Drugie ramię moŜe być ręcznie zaprogramowane na daną
sekwencje ruchów.
Stanowisko zakłada pokazanie moŜliwości automatycznego wykonywania
zaprogramowanego uprzednio zadania przez robota.
Podstawą stanowiska jest system pozwalający rozegrać mecz piłkarski
robotom z serii soccer-robot. Oprócz czystej gry będzie moŜna zmieniać
wartości parametrów, którymi kierują się roboty. UmoŜliwi to obserwację, jak
parametry automatycznego działania wpływają na wynik końcowy meczu.
7. Sala ekspozycyjna „Ruch w biologii i biochemii”
L.p
Temat stanowiska
1.
Badanie prędkości
przepływu krwi w
naczyniach
krwionośnych
2.
Badanie szybkości
reakcji na bodźce
świetlne
3.
Zasada poruszania
się organizmów
Ŝywych wyŜszych
rzędów
Opis stanowiska
Podstawą stanowiska będzie profesjonalny dopplerowski analizator prędkości
przepływu krwi. Wykorzystanie efektu Dopplera polega na analizie zmian
częstotliwości fali odbitej co pozwala na ocenę prędkości przemieszczania
się płynów ustrojowych. Elementami stanowiska jest równieŜ model
krwionośny człowieka oraz plansza wyjaśniająca zasadę działania aparatu
dopplerowskiego.
Część A - stanowisko bada szybkość własnych reakcji na bodziec świetlny
w układzie trzech włączających się w sposób przypadkowy świateł
i przycisku. W ten sposób mierzy się czas trwania zdarzenia od chwili
powstania bodźca do chwili reakcji.
Część B - stanowisko wykorzystuje pupilometr wykorzystujący słuŜący
do pomiaru reakcji źrenicy oka na impulsową zmianę natęŜenia światła
poprzez rejestrację za pomocą kamery i analizę obrazu za pomocą programu
oraz szybką wizualizację i obliczenie podstawowych parametrów. WaŜnym
elementem dydaktycznym stanowisk jest wprowadzenie podstaw analizy
statystycznej wielu czynników tego samego zdarzenia.
Stanowisko składa się z ramienia stalowego przypominającego ramię
człowieka oraz platformy na obciąŜniki. Jest to mechaniczny model ramienia,
którego najwaŜniejszym elementem jest mięsień powietrzny (zwany
mięśniem McKibben’a).
Stanowisko umoŜliwia określenie pracy wykonywanej przy unoszeniu cięŜaru
Opis stanowisk
Załącznik nr 9 do SIWZ
na pewną wysokość, wyliczenie obciąŜenia ścięgna i sprawdzenie
poprawności wyliczeń z wartością zmierzona czujnikiem, obliczenie
momentów sił w układzie oraz obliczenie siły generowanej przez mięsień
i dopasowanie odpowiedniego przekroju mięśnia naturalnego do danego
eksperymentu.
8. Sala ekspozycyjna „Ruch chaotyczny w ujęciu termodynamiki”
L.p
Temat stanowiska
1.
Doświadczenie
Bernarda
2.
Wahadło
magnetyczne
3.
Generator liczb
losowych
4.
Kulki metalowe
w pudle
5.
Układ mikroskop/
ekran komputera
6.
Układ wzmacniacz/
komputer
7.
Przewodnictwo
ciepła
Opis stanowiska
Doświadczenie jest dobrym pokazem chaosu wywołanego róŜnicą
temperatury w cieczy poprzez wywołanie gradientu temperatury pomiędzy
górną i dolna podstawą w zamkniętym pojemniku. Zwiększając od zera
gradient temperatury obserwuje się stopniowe przejście od przewidywalnego
zachowania do chaotycznego ruchu konwekcyjnego.
Stanowisko pokazuje widowiskowy obraz chaosu oraz umoŜliwia pomiar
temperatury górnej podstawy, pokazując jej fluktuacje (przypadkowe zmiany).
Stanowisko zbudowane z zawieszonego magnesu (wahadło-ok.2 m długości)
oraz 4 magnesów w specjalnej geometrii w centralnym punkcie podstawy.
Stanowisko obrazuje silne oddziaływania odpychająco/przyciągające między
wahającym się magnesem a magnesami podłoŜa, co powoduje efekt
przypadkowości w uzyskanym kierunku drgań wahadła. Układ daje
moŜliwość
oceny
częstotliwości
występowania
danego
kierunku
przypadkowych drgań.
Stanowisko składa się z generatora liczb losowych „zegar”, który po
odpowiednim oprogramowaniu wygeneruje sześć liczb losowych z zakresu
od 1 do 49. Stanowisko zbudowane na bazie komputera all-in-one
powieszonego na ścianie z dostępem do Internetu. Jest to klasyczny przykład
zastosowania generatora liczb pseudolosowych.
Stanowisko składa się z modelu w postaci czworobocznego pudełka
o wibrujących ściankach. W pudełku znajdują się kulki stalowe, które
w wyniku drgań ścianek pudełka wykonują ruchy podobne do ruchów
Browna. Stanowisko umoŜliwia symulację ruchów Browna.
Obserwacja ruchów Browna w cieczy na duŜym ekranie po włoŜeniu
preparatu do mikroskopu/kamery o powiększeniu ok. 100x.
Stanowisko składa się z układu wzmacniacza (o małych szumach)
połączonego z komputerem/oscyloskopem (do pokazu szumów termicznych
powstających w rezystorach). Stanowisko umoŜliwia badanie szumu opornika
i wzmacniacza.
Stanowisko pozwala zaobserwować, w jaki sposób materiały stosowane
powszechnie w budownictwie (np. płyta gipsowo-kartonowa, styropian, szkło,
drewno, cegła) przewodzą ciepło. Do pudełek zbudowanych z róŜnych
materiałów dostarczana jest w sposób ciągły jednakowa ilość energii cieplnej
w jednostce czasu. Po pewnym
czasie nastąpi równowaga
termodynamiczna. W przekroju poprzecznym powstanie gradient temperatury
przy czym w zaleŜności od rodzaju materiału rozkład gradientu temperatury
będzie inny. Oznacza to, Ŝe materiał lepiej lub gorzej przewodzi ciepło.
Opis stanowisk
Załącznik nr 9 do SIWZ
8.
Ruch chaotyczny
termodynamiczny
Pomiar temperatury na ściankach materiału umoŜliwi ocenę wartości
przewodnictwa cieplnego poszczególnych materiałów
Stanowisko zbudowane jest z modelu rzeczywistego naczynia
n-molekuł, które mają symulować gaz doskonały.
Zmiany temperatury oraz symulacja oddziaływania grawitacyjnego powoduje
ruch cząstek, który jest rejestrowany i analizowany komputerowo celem
wyznaczenia
parametrów
właściwych
dla
danego
„stanu
termodynamicznego”, włącznie z wyznaczeniem i testowaniem rozkładu
Maxwella prędkości drobin w gazie testowym.
9. Sala ekspozycyjna „Zarządzanie ruchem oraz pojęcie dynamiki w procesach
biologicznych, fizycznych i technicznych”.
L.p
1.
2.
Temat stanowiska
Opis stanowiska
Ruch pakietów
danych w sieci
i analiza ruchu
informacji na
przykładzie jednego
obiektu
Stanowisko zbudowane jest z dwóch komputerów: jeden komputer obsługuje
programy śledzenia informacji, drugi komputer słuŜy do zbierania
i wizualizacji danych. Stanowisko to centrum dowodzenia, gdzie na duŜych
monitorach będzie wyświetlany aktualny stan ruchu informacji w sieci
Internetu. Po wysłaniu pakietu informacji na znane adresy www serwerów,
program śledzi pakiety i pokazuje na mapie świata drogę i szybkość
przekazywania informacji i wizualizację aktualnego ruchu w sieci.
Stanowisko zbudowane jest z dwóch komputerów: jeden komputer obsługuje
programy śledzenia informacji, drugi komputer słuŜy do zbierania
i wizualizacji danych.
Stanowisko to centrum dowodzenia, gdzie na duŜych monitorach będzie
wyświetlany aktualny ruch samolotów w dowolnym miejscu przestrzeni
Europy w tym Polski, lub statków w Zatoce Gdańskiej.
Pozwoli to na określenie natęŜenia ruchu nad wybranym obszarem,
na przeprowadzenie analizy statystycznej prędkości i wysokości lotów
samolotów oraz pozwoli określić dynamikę zmian natęŜenia lotów
w zaleŜności od dnia i pory roku. Druga moŜliwością jest obserwacja ruchu
statków w Portach Gdyni i Gdańska oraz na Zatoce Gdańskiej.
Analiza ruchu
statków
powietrznych w
europie i statków
nawodnych
w Zatoce Gdańskiej
Opis stanowisk