طرح جابر کلاس ششم طراحی و ساخت؛ بالابر خورشیدی

طرح جابر کلاس ششم طراحی و ساخت شامل موضوعات جدید و خلاقانه است که دانش آموزان این مقطع تحصیلی با همکاری همدیگر و با راهنمایی معلم خود می توانند آنها را پیاده سازی کنند. برای شرکت در این پروژه دانش آموزی باید ایده های جدید ارائه شود و به بهترین شکل، ساخته شود.

به دلیل شیوع کرونا ویروس و تحولات سبک آموزش ها و تحقیق در دوره های تحصلی مختلف، تغییراتی در نحوه اجرای پروژه طرح جابر کلاس ششم طراحی و ساخت در سال 99 ایجاد شده است. با این حال، بسیاری از دوستان، دانش آموزان و معلمان عزیز علاقه مند هستند که این پروژه تحقیقاتی را همچنان دنبال کنند.

بهترین موضوعات تحقیق دانش آموزی را برای شما در وبسایت کافه محتوا ارائه کرده ایم که می توانید برای طرح جابر از آنها استفاده کنید.

در این مطلب به واسطه تقاضای زیاد برای آشنایی با نمونه کارهای طراحی و ساخت برای کلاس ششم و شرکت در طرح جابر، یک نمونه پروژه که در سال های قبل اجرا شده و موفق به کسب رتبه شده است را ارائه می دهیم. امیدواریم راهنمای خوبی برای اجرای تحقیقات دانش آموزی باشد.

 

 

طراحی و ساخت بالابر خورشیدی – طرح جابر کلاس ششم

معلم راهنما: سرکار خانم نفیسه تفنگ ساز

تهیه کنندگان: یاسین اشرف، احمد رنگرز، سالار محسنی

کلاس ششم – دبستان سهند – ناحیه 4 / دی ماه 93

 

فهرست مطالبی که در این تحقیق درباره آن صحبت شده است به صورت زیر می باشد:

• عنوان
• تعاریف
• تحقیق زمینه ای
• مواد و وسایل مورد نیاز
• طراحی و ساخت بالابر
• مشخصات طرح
• تحلیل نتایج
• نتیجه گیری
• منابع
• سپاسگزاری

طرح جابر کلاس ششم طراحی و ساخت

 

تعریف نیاز (طرح مسأله)

آیا می توان از انرژی خورشیدی برای بالابردن اجسام استفاده کرد؟

سلول خورشیدی چیست؟

سلول خورشیدی یا سلول فتوولتائیک در واقع وسیله ای الکترونیکی است که انرژی خورشید (یعنی انرژی تابشی رسیده از خورشید) را تحت فرآیندی به نام فتوولتائیک، به الکتریسیته تبدیل می کند.

در واقع، پدیده فتوولتائیک، پدیده ای است که طی آن انرژی خورشیدی به صورت “مستقیم” به انرژی الکتریسیته تبدیل می شود و معنای آن الکتریسیته یا همان جریان الکتریکی ناشی از نور خورشید است.

جریان الکتریکی به دلیل حرکت الکترون ها درون سیم ایجاد می شود.

انرژی خورشیدی انسان ها و گیاهان و جانوران  برای زنده ماندن و رشد و حرکت ، به انرژی نیاز دارند، که منشأ همه اینها از خورشید می‌باشد.

صفحه خورشیدی چیست؟

صفحه خورشیدی از در کنارهم قرار دادن سلول‌های خورشیدی بوجود می‌آید.

بالابر چیست ؟

بالابر به ماشینی اطلاق می شود که به منظور حمل بار و نفر، یا کار در ارتفاع و یا در خطوط تولید جهت انتقال بار و هم سطح سازی به کار می رود.

طرح جابر کلاس ششم طراحی و ساخت

 

تحقیق زمینه ای

ما هر روزه به گونه های مختلف از انرژی استفاده می کنیم. با رشد جمعیت کره زمین ، نیاز به انرژی روز به روز افزایش می یابد.

سوختهای فسیلی مثل زغال سنگ و نفت ،یکی از منابع اصلی تامین انرژی بشر است.این مواد کربن دار درحال سوختن ازخود انرژی آزاد می کند. همچنین از خود دی اکسید کربن رها می کنند ،که باعث بالا رفتن گرمای هوای زمین می گردد.

همچنین مقدار زیادی از گازهای آلوده کننده دیگر نیز از خود رها می کنند.

کاربرد انرژیهای تجدید پذیر که در سالهای اخیر مورد توجه بسیار قرار گرفته است. گرمایش و سرمایش ساختمانها به صورت فعال از مرسوم‌ترین طرح ها است. با استفاده از انرژی حرارتی خورشید در فصول سرد و گرم نیاز ساختمانها به سایر انرژی ها کاهش می‌یابد.

انرژی خورشیدی، پاك و بدون آلودگي (حذف انتشار گازهاي گلخانه‌اي از جمله دي‌اكسيد كربن)، بي‌پايان، رايگان و دردسترس، امن و بي‌خطر است و  كاهش مصرف سوخت‌هاي فسيلي را به دنبال دارد.

از انرژی خورشیدی در تامين روشنايي از انرژي خورشيدي، تامين انرژي الكتريسيته، توليد برق با استفاده از فوتوولتاييك‌ها، توليد برق با استفاده از گرمايش خورشيدي، سرمايش و گرمايش هوا، اجاق ها، آب شيرين كن، گرمايش آب، تهيه آب‌گرم مورد نياز مصارف خانگي با استفاده از آبگرمكن‌هاي خورشيدي، تامين آبگرم در فرايندهاي صنعتي و تامين گرماي مورد نياز برخي فرايندها، گرمايش استخرها، مخازن ذخيره آب فصلي استفاده می شود.

خورشید زمین را گرم و روشن می‌کند. گیاهان و جانوران نیز انرژی خورشیدی را لازم دارند تا زنده بمانند. اگر خورشید نبود یا از زمین خیلی دورتر بود و گرمای کمتر به ما می‌رسید، سطح زمین خیلی سرد و تاریک می‌شد و هیچ موجودی نمی‌توانست روی آن زندگی کند.

انسان ها و گیاهان و جانوران  برای زنده ماندن و رشد و حرکت ، به انرژی نیاز دارند، که منشأ همه اینها از خورشید می‌باشد.

تمام دستگاه ها و ماشین های ساخته شده بدست انسان نیز با استفاده از انرژی کار می‌کنند. بسیاری از این ماشینها برقی هستند. ما از دستگاه هایی مثل رادیو، تلویزیون، یخچال و … استفاده می‌کنیم.

اگر به هر دلیلی برق خانه قطع شود، تمام این دستگاهها از کار می‌افتند و بدون استفاده می‌شوند. برای تولید برق، سوختهایی مثل زغال سنگ ، نفت و گاز را می‌سوزانیم. این نوع سوختها را سوخت فسیلی می‌نامند.

سوختهای فسیلی از باقی مانده گیاهان و جانورانی بوجود آمده‌اند که میلیونها میلیون سال قبل روی زمین زندگی می‌کردند.

وقتی این جانوران و گیاهان مردند و از بین رفتند، سالهای زیادی زیر فشار لایه‌های زمین ماندند تا به زغال سنگ و نفت و گاز تبدیل شدند و می‌بینیم که همه انواع مختلف انرژی که قبل تبدیل به یکدیگر نیز هستند از یک منبع به نام خورشید ناشی شده و یا به آن مربوط می‌شود. تابش خورشید منشأ اغلب انرژیهایی است که در سطح زمین در اختیار ما قرار دارد.

*معایب انرژی خورشیدی: خورشید منبع کاملاً متغییری است. یعنی در فصول، ماه ها و ساعات روز و شب متغیر است و چگالی انرژی آن کم است.

*مزایای انرژی خورشیدی: فراوان ـ بی هزینه ـ تقریباً همه جا در دسترس ـ عمر طولانی سیستم های تبدیلی انرژی خورشیدی نسبتاً ساده است.

ما با عبارت صفحه های خورشیدی آشنا هستیم. وسیله ای برای استفاده از انرژی خورشیدی است.

برخی وسایل مانند ماشین حساب ها، چراغ های راهنمایی یا چراغ های روشن در اتوبان ها مثال هایی هستند که انرژی خود را از سلول خورشیدی تأمین می کنند.

اکثر صفحه های خورشیدی از سیلیکون ساخته می شوند. این صفحات قابلیت جذب نور و تبدیل آن به انرژی را دارند. اما این صفحات دارای یک مشکل اساسی می باشند بیشتر بخش نور به صورت گرما تلف می شود.

تا زمانی که ورقه هایی با جنس مناسب و قیمت مناسب تولید نشود، استفاده از انرژی خورشیدی مقرون به صرفه نخواهد بود.

صفحه خورشیدی از در کنارهم قرار دادن سلول‌های خورشیدی بوجود می‌آید. از آنجا که یک صفحه خورشیدی مقدار محدودی انرژی تولید می‌کند، به همین دلیل تاسیسات شامل چند صفحه خورشیدی هستند.

صفحه‌های خورشیدی انرژی نورانی خورشید را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند.

طرح جابر کلاس ششم طراحی و ساخت

صفحات خورشیدی، از ترکیبات نیمه هادی(نیمه رسانا)، ساخته شده‌اند که وظیفه آن‌ها تبدیل انرژی نورانی خورشید به انرژی الکتریکی می‌باشد.

 

مزایا و معایب صفحه های خورشیدی

*مزایا:

• عدم نیاز به شبکه سراسری
• عدم نیاز به سوخت
• سازگاری با محیط زیست، محیط زیست را آلوده نمی‌کند
• آلودگی صوتی ندارد
• برای تولید برق نیاز به آب ندارد

*معایب:

• هزینه سرمایه‌گذاری اولیه بالا است
• وابستگی به تغییرات تابش خورشید در طی روز و ماه‌های مختلف

 

انواع کاربرد صفحات خورشیدی

*استفاده در آبگرمکن های خورشیدی

*وسایل خانگی

*استفاده در صنعت

*به حرکت در آوردن قطارها و وسایل نقلیه

*برای تولید آب گرم مصرفی در منزل، مسکونی، استخر شنا، کارگاه، آزمایشگاه تأسیسات حمام می‌توان گرمای خورشید را به توسط جمع کننده‌های تخت خورشیدی دریافت کرد.

طرح جابر کلاس ششم طراحی و ساخت

 

بالابر چیست و چه کاربردهایی دارد؟

بالابر به ماشینی اطلاق می شود که به منظور حمل بار و نفر ، یا کار در ارتفاع و یا در خطوط تولید جهت انتقال بار و هم سطح سازی به کار می رود.

این دستگاه از مکانیزم های بالابرنده برخوردار بوده و تفاوت های اساسی با بالاکشنده ها و جرثقیل ها و لیفتراک ها دارد.

نیرو بالابری توسط انواع مکانیزم ها در دستگاه های مختلف ایجاد می گردند که هریک با توجه به نوع کار برد و نیاز طراحی می گردند.

در هر یک از این بالابرها عوامل تعیین کننده ای همچون ظرفیت، ایمنی، محیط کاری، نوع کاربرد و قیمت تمام شده دستگاه ، نوع مکانیزم را مشخص می نماید.

برخی بالابرها جهت استفاده در زمینه های ساخت و ساز، کارهای عمومی، شست‌وشو، تعمیرات، نگهداری، رنگ آمیزی با کاربردی آسان جهت کار در فضاهی باریک مجهز به موتور دیزل جهت کار در مکانهایی با سطوح ناهموار و با موتور الکتریکی جهت فضای داخل کارگاهی می باشد.

ظرفیت سبد این دستگاه ها از 230 الی 900 کیلوگرم می باشد.

برخی دیگر در کارگاههای کشتی سازی، راه و ساختمان و سایت های تعمیراتی و جهت نصب سازه های پیش ساخته می باشد. برخی دیگر آن قابلیت تعادل و تثبیت حتی روی زمین های ناهموار را دارند.

طرح جابر کلاس ششم طراحی و ساخت

 

*مواد و وسایل مورد نیاز*

تخته چوبی – موتور الکتریکی – صفحه خورشیدی – قرقره – طناب نازک – قلاب کوچک – چسب – سیم – میخ – چند تکه چوب – جعبه مقوایی – فویل آلومینیومی – رنگ سیاه – بطری آب معدنی – مایع سفیدکننده

 

روش کار برای ساخت بالابر خورشیدی

*طرح اولیه: با توجه به استفاده روزافزون از انرژی خورشیدی در سراسر جهان، این موضوع توجه ما را به خود جلب کرد. درحین تحقیق راجع به این انرژی، به اطلاعاتی درمورد تولید برق توسط نورخورشید و یک بطری پلاستیکی، دست پیدا کردیم. بنابراین، یک مدل کوچک از این طرح ساختیم و آن را آزمایش کردیم. مدل ما به خوبی کار می کرد.

*طرح نهایی: در ادامه سعی کردیم از انرژی خورشیدی در طراحی و ساخت یک وسیله دیگر استفاده کنیم. با کمک معلم خود، راجع به بالابرها برای حمل اجسام اطلاعاتی به دست آوردیم. سپس طرح ساده ای از یک بالابر برقی طراحی کردیم و به جای باتری و یا استفاده از شبکه برق، برای آن یک صفحه خورشیدی قرار دادیم که می تواند با آن به خوبی کار کند و اجسام را به طرف بالا حمل کند.

طرح جابر کلاس ششم طراحی و ساخت

 

 مراحل ساخت طرح بالابر خورشیدی

*طرح اولیه: یک جعبه کفش را برداشته و وسط آن را سوراخ کردیم. داخل جعبه را با رنگ سیاه و بیرون آن را با فویل آلومینیوم پوشاندیم. داخل یک بطری آب معدنی، مقداری آب و مایع سفید کننده ریختیم و آن را از سوراخ جعبه عبور دادیم. نور خورشید با تابیدن با شیشه، و منعکس کردن و شکست پرتوهای نور خورشید، اتاقک داخل (جعبه کفش) را روشن میکند. مایع سفیدکننده از رشد موجودات فعال در آب جلوگیری می کند. طرح جابر کلاس ششم طراحی و ساخت

*طرح نهایی:

*ساخت بالابر خورشیدی

من و دوستانم در آغاز کار یک تخته آماده کردیم و بعد هم یک عدد موتوراکتریکی بعدا به سر یک قرقره یک قلاب وصل کردیم و قرقره را به موتورالکتریکی وصل کردیم.

سپس نیاز به یک صفحه خورشیدی داشتیم که یک نفر از اعضای گروه آن را تهیه کرد و بعد آن ها را به تخته وصل کردیم.

آنگاه صفحه خورشیدی را جلوی آفتاب گرفتیم وکلید آن را زدیم . نور خورشید با برخورد به صفحه خورشیدی موتور الکتریکی را به حرکت در می آورد و قرقره می چرخد و طناب، جسم را به بالا می کشاند و در نهایت کار با موفقیت انجام شد

مشخصات طرح بالابر خورشیدی

1-طراحی و ساخت بالابر خورشیدی

2-استفاده از انرژی خورشیدی برای بالابردن اجسام

3- عدم نیاز به اتصال به شبکه برق

4-قابلیت ذخیره انرژی خورشید توسط ژنراتور در روزهای ابری

5-سازگاری با محیط زیست (بدون تولید آلودگی)

6-قابلیت نصب کلید برای کنترل سرعت بالابر

 

تحلیل نتایج

بالابر، طراحی و ساخته شده، در یک روز آفتابی در حیاط مدرسه به نمایش در آمد. ما با کمک معلم خود و اعضای گروه، بالابر را به حیاط بردیم و آن را در معرض تابشهای نور خورشید قرار دادیم.

با وصل شدن کلید، موتورالکتریکی به حرکت در آمد و قرقره چرخید و طناب به سمت بالا حرکت کرد. سپس چند جسم با وزن متوسط به آن آویزان کردیم و دوباره آن را آزمایش کردیم.

طبق نتایج متوجه شدیم موتور الکتریکی نصب شده قدرت لازم برای بالا کشیدن اجسام سنگین را ندارد.

برای رفع این مشکل میتوان قدرت موتور را افزایش داد.

برای استفاده این بالابر در روزهای ابری که نور خورشید وجود ندارد، میتوان از یک ژنراتور برای ذخیره انرژی استفاده کرد تا درمواقع لازم، دستگاه با آن کار کند.

طرح جابر کلاس ششم طراحی و ساخت

 

نتیجه گیری

ما هر روزه به گونه های مختلف از انرژی استفاده می کنیم. با رشد جمعیت کره زمین ، نیاز به انرژی روز به روز افزایش می یابد.

سوخت های فسیلی مثل زغال سنگ و نفت، یکی از منابع اصلی تامین انرژی بشر است. این مواد کربن دار درحال سوختن ازخود انرژی آزاد می کند.

همچنین از خود دی اکسید کربن رها می کنند که باعث بالا رفتن گرمای هوای زمین می گردد. همچنین مقدار زیادی از گازهای آلوده کننده دیگر نیز از خود رها می کنند.

صفحه های خورشیدی مزایای بسیاری دارد که از آن جمله می توان به عدم نیاز به شبکه سراسری برق، عدم نیاز به سوخت، سازگاری با محیط زیست و عدم تولید آلاینده های محیط زیست اشاره کرد.

طرح جابر کلاس ششم طراحی و ساخت

 

*منابع *

1-فرهنگ نامه دانستنی های کودکان،جمعی از نویسندگان، نشر محراب قلم، 1388

2- www.roshd.ir

3-www.wikipedia.ir

4- www.ifco.ir

5-www.modares.ac.ir

6-مقاله های محیط زیست مرکز انرژی ایران

7-سایت سازمان انرژی ایران

 

سپاسگزاری

از خدای بزرگ و مهربانم بسیار سپاسگزارم که به ما توانایی ها و نعمتهای بسیاری عطا کرده است. از او می خواهیم ما را در تمامی مراحل تحصیل و زندگی یاری کند. در ادامه از زحمات پدر و مادر مهربانمان که در این طرح به ما کمک کردند بسیار تشکر می کنیم.

با تشکر و سپاس فرآوان از مدیر مدرسه سهند، سرکار خانم ابراهیمی، رابط پروژه های جابر بن حیان، سرکار خانم نفیسه تفنگ ساز که ما را در تهیه و ساخت این طرح یاری کردند.