風(fēng)力怪獸原理圖：STEM課堂丨風(fēng)能怪獸：不用引擎的“永動(dòng)機(jī)”

　　原標(biāo)題：STEM課堂丨風(fēng)能怪獸：不用引擎的“永動(dòng)機(jī)”

　　超有趣的STEM課堂又來啦，本次介紹的是依靠風(fēng)力就可以前行的仿生物體“風(fēng)能怪獸”，通過該課程，學(xué)生不僅能體會(huì)到動(dòng)手組裝材料的樂趣，而且能在對(duì)這種奇怪的能源怪獸的體驗(yàn)中，探尋能源怪獸蘊(yùn)含的科學(xué)。

　　“木牛流馬”相傳是諸葛亮與妻子共同發(fā)明的一種運(yùn)輸工具，《三國志·后主傳》記載：“建興九年，亮復(fù)出祁山，以木牛運(yùn)，糧盡退軍;十二年春，亮悉大眾由斜谷出，以流馬運(yùn)，據(jù)武功五丈原，與司馬宣王對(duì)于渭南?！泵枋隽酥T葛亮使用了一種搬運(yùn)糧草的工具，這種木牛流馬不需要飲食，可以晝夜不停的行進(jìn)。

　　“木牛流馬”如果真的像書中所描述那樣可以不吃不喝還能走，這顯然是不符合現(xiàn)科學(xué)上的能量守恒定律的。雖然古代的傳說在今日并不能得到驗(yàn)證，但是當(dāng)代的藝術(shù)家們還是利用科學(xué)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出了由風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的“機(jī)關(guān)具備，一驅(qū)不還”的海邊食風(fēng)仿生獸-----風(fēng)能怪獸。

　　風(fēng)能怪獸

　　風(fēng)能怪獸源于荷蘭工程藝術(shù)家Theo Jansen創(chuàng)造的仿生物體，依靠機(jī)械原理和自然風(fēng)力移動(dòng)前行，結(jié)構(gòu)巧妙之處在于合理的利用平衡性進(jìn)行物理變量的轉(zhuǎn)化，能源轉(zhuǎn)化率非常高。它們就像永動(dòng)機(jī)，就像科幻片里的怪物，可以自行活動(dòng)，自己做決定，無需引擎和電力驅(qū)動(dòng)。

　　本課程以指導(dǎo)學(xué)生組裝和驅(qū)動(dòng)風(fēng)能怪獸為載體，指導(dǎo)學(xué)生圍繞風(fēng)能怪獸的動(dòng)力來源、曲軸和齒輪的作用機(jī)理等展開研究，探究風(fēng)能怪獸背后蘊(yùn)藏的科學(xué)奧秘。該課程不僅讓學(xué)生體會(huì)到動(dòng)手組裝的樂趣，而且讓學(xué)生在對(duì)這種奇怪的能源怪獸的體驗(yàn)中，探尋能源怪獸蘊(yùn)含的科學(xué)

　　通過了解風(fēng)能怪獸的研發(fā)過程，熟悉機(jī)械工程的研究方法，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)明創(chuàng)造的熱情，以及對(duì)待科學(xué)堅(jiān)韌不拔的品質(zhì)。

　　科學(xué)：理解風(fēng)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的能量守恒定律，學(xué)習(xí)風(fēng)能怪獸中的機(jī)械結(jié)構(gòu)原理；

　　技術(shù)：熟悉齒輪、曲軸等常用機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用場合；

　　工程：制作簡易的風(fēng)能怪獸，掌握搭建技能；

　　數(shù)學(xué)：根據(jù)風(fēng)能怪獸的幾何模型，計(jì)算相關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征值。

　　想自己動(dòng)手做一個(gè)風(fēng)能怪獸？點(diǎn)擊下方可以購買課程套件噢。

　　轉(zhuǎn)自：上海STEM云中心

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風(fēng)力怪獸原理圖：趣怪風(fēng)力行走“怪獸”

　　你還記得創(chuàng)意網(wǎng)早年介紹的一個(gè)小玩意嗎？這是藝術(shù)家Theo Jansen的作品-風(fēng)力海灘動(dòng)物，他在近15年的時(shí)間里一直專注于一個(gè)巨作—塑料管風(fēng)力動(dòng)物模型，這些巨型風(fēng)力怪獸可隨風(fēng)移動(dòng)，在沙灘上靈活漫步。7年過去了，3d打印技術(shù)的發(fā)展讓Jansen的“巨獸”也有了迷你版，你可以用手推著它們前行，”怪獸“超多的腳能讓其在平滑的桌面上滾動(dòng)前進(jìn)，當(dāng)然你也可以為它裝上控制方向的尾巴，只要有風(fēng)就能順風(fēng)翻滾，非常有趣。目前已經(jīng)有售，價(jià)格從幾十到幾百美元不等。

　　設(shè)計(jì)師：Theo Jansen 國別：荷蘭 主頁：strandbeest.com

風(fēng)力怪獸原理圖：風(fēng)力怪獸八腳怪獸機(jī)器人

　　這是一個(gè)風(fēng)力怪獸的玩具建模，此機(jī)器人本來是荷蘭的一個(gè)工程師花了20年心血做出來的，全部是機(jī)械結(jié)構(gòu)，沒有電路控制，并且能夠進(jìn)行自我思考與控制，能量來自風(fēng)能和潮汐能?，F(xiàn)對(duì)其簡化處理，設(shè)計(jì)了此玩具。此模型采用solidworks2020建模，運(yùn)用多實(shí)體保存，自頂向下設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了動(dòng)畫仿真。此模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計(jì)巧妙，結(jié)構(gòu)之間的連接沒有一個(gè)金屬件，全部采用機(jī)械卡扣，運(yùn)動(dòng)起來惟妙惟肖，并且玩具不大，很適合和小孩一起安裝玩耍。此模型已3d打印，附有打印文件夾。并且，大家也可以對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，加一個(gè)舵機(jī)，甚至舵機(jī)控制芯片，使其自我控制。

風(fēng)力怪獸原理圖：風(fēng)能怪獸

　　“木牛流馬”相傳是諸葛亮與妻子共同發(fā)明的一種運(yùn)輸工具，《三國志·后主傳》記載：“建興九年，亮復(fù)出祁山，以木牛運(yùn)，糧盡退軍;十二年春，亮悉大眾由斜谷出，以流馬運(yùn)，據(jù)武功五丈原，與司馬宣王對(duì)于渭南?！泵枋隽酥T葛亮使用了一種搬運(yùn)糧草的工具，這種木牛流馬不需要飲食，可以晝夜不停的行進(jìn)。

　　“木牛流馬”如果真的像書中所描述那樣可以不吃不喝還能走，這顯然是不符合現(xiàn)科學(xué)上的能量守恒定律的。雖然古代的傳說在今日并不能得到驗(yàn)證，但是當(dāng)代的藝術(shù)家們還是利用科學(xué)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出了由風(fēng)能驅(qū)動(dòng)的“機(jī)關(guān)具備，一驅(qū)不還”的海邊食風(fēng)仿生獸-----風(fēng)能怪獸。

　　風(fēng)能怪獸源于荷蘭工程藝術(shù)家Theo Jansen創(chuàng)造的仿生物體，依靠機(jī)械原理和自然風(fēng)力移動(dòng)前行，結(jié)構(gòu)巧妙之處在于合理的利用平衡性進(jìn)行物理變量的轉(zhuǎn)化，能源轉(zhuǎn)化率非常高。它們就像永動(dòng)機(jī)，就像科幻片里的怪物，可以自行活動(dòng)，自己做決定，無需引擎和電力驅(qū)動(dòng)。

　　本課程以指導(dǎo)學(xué)生組裝和驅(qū)動(dòng)風(fēng)能怪獸為載體，指導(dǎo)學(xué)生圍繞風(fēng)能怪獸的動(dòng)力來源、曲軸和齒輪的作用機(jī)理等展開研究，探究風(fēng)能怪獸背后蘊(yùn)藏的科學(xué)奧秘。該課程不僅讓學(xué)生體會(huì)到動(dòng)手組裝的樂趣，而且讓學(xué)生在對(duì)這種奇怪的能源怪獸的體驗(yàn)中，探尋能源怪獸蘊(yùn)含的科學(xué)。

　　通過了解風(fēng)能怪獸的研發(fā)過程，熟悉機(jī)械工程的研究方法，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)明創(chuàng)造的熱情，以及對(duì)待科學(xué)堅(jiān)韌不拔的品質(zhì)。

　　科學(xué)：理解風(fēng)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的能量守恒定律，學(xué)習(xí)風(fēng)能怪獸中的機(jī)械結(jié)構(gòu)原理；

　　技術(shù)：熟悉齒輪、曲軸等常用機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用場合；

　　工程：制作簡易的風(fēng)能怪獸，掌握搭建技能；

　　數(shù)學(xué)：根據(jù)風(fēng)能怪獸的幾何模型，計(jì)算相關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征值。

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