EDUCATIA STEM ,
S CIENCE T ECHNOLOGY E NGINEERING M ATHS
EDUCATIA STEM ,
A I G O LĂ , O E N N L H M I TE ÎNSEA ENȚI
S CIENCE T ECHNOLOGY E NGINEERING M ATHS
S CIENCE T ECHNOLOGY E NGINEERING M ATHS
EDUCATIA STEM ,
EDUCATIA STEM ,
NV LE I E T A TO TE E I. A R L MEN EDUCATIA STEM , APA E S DU DE OA ȘI PRO Ă DAT S CIENCE T ECHNOLOGY E NGINEERING M ATHS
CREATE VR
EO
DE SCOPE RĂ TEHNOLOG I A
i ș ti c e le m a i n o e n â p tă s ă s ta E ș ti g a ș i te h n o lo g ie i? i țe in ti ș le a ri c u c e ri
De sc op er ă cu m fu nc țio ne az ă un fu rn al, EDUCATIA cu m se ob țin , e hâ rtSTEM ia, cu m me rg bic icl et ele , cu m se sc him bă gr eu ta te a în sp aț iu, cu m să de te ct ez i un de le ma gn et ice și mu lte alt ele !
În a c e a s t ă ca ș i d e r e a li t r t e p li n ă d e in f o r m a ț ii ă ț i f a s c in 30 de expe r im e n t e u im a n t e v e i g ă s i it s ă r e z o lv i o m u lț im e d o a r e ș i v e i în v ă ț a e p r o b le m e p r a c t ic e .
EDUCATIA STEM , S CIENCE T ECHNOLOGY E NGINEERING M ATHS
DESCOPERĂ TEHNOLOGIA EDUCATIA STEM , SISTEME, MATERIALE, ROBOȚI
DE NEUITAT
ÎN ACEEAȘI SERIE: STEM ȘTIINȚĂ
EDUCATIA STEM ,
DESCOPERĂ S, TIINT, A
DESCOPERĂ INGINERIA
INFORMAȚII PALPITANTE ȘI PESTE 30 DE EXPERIMENTE!
NUMERE, CALCULE, RAȚIONAMENTE
INFORMAȚII PALPITANTE ȘI PESTE 30 DE EXPERIMENTE!
FANTASTIC FORCES AND INCREDIBLE MACHINES
UNIVERSUL MATERIEI
S CIENCE T ECHNOLOGY E NGINEERING M ATHS
S CIENCE T ECHNOLOGY E NGINEERING M ATHS
ENGINEERING
Colin Stuart ASTONISHING ATOMS AND M AT TER M AYHEM
EDUCATIA STEM ,
DESCOPERĂ MATEMATICA
S CIENCE T ECHNOLOGY E NGINEERING M ATHS
FABULOUS FIGURES AND COOL CALCUL ATIONS Colin Stuart
9 786063 327643
EDUCATIA STEM , MATHS
ISBN 978-606-33-2764-3
STEM
STEM
ÎN UNIVERSUL TEHNOLOGIEI!
STRUCTURI, MAȘINĂRII, CONSTRUCȚII
INFORMAȚII PALPITANTE ȘI PESTE 30 DE EXPERIMENTE!
Nick Arnold
PREGĂTEȘTE-TE PENTRU O AVENTURĂ
INFORMAȚII PALPITANTE ȘI PESTE 30 DE EXPERIMENTE!
DESCOPERÄ‚ TEHNOLOGIA
STEM Quest_Technology_01-07.indd 1
5/4/2018 4:09:16 PM
AUTOR TEXT
Nick Arnold
STEM QUEST. Tools, Robotics and Gadgets Galore Nick Arnold Copyright text, design și ilustrații © 2018 Carlton Books Limited Ediție publicată pentru prima dată în 2018 de Carlton Books Limited, o filială a Carlton Publishing Group Toate drepturile rezervate. Această carte nu poate fi reprodusă, stocată într-un sistem de recuperare sau transmisă în orice formă sau prin orice mijloace, electronice, mecanice, prin fotocopiere, înregistrare sau în alt fel fără permisiunea în scris din partea editurii.
Editura Litera O.P. 53, C.P. 212, sector 4, București, România tel.: 021 319 63 90; 031 425 16 19; 0752 548 372 e‑mail: comenzi@litera.ro www.litera.ro
Educația STEM. Descoperă tehnologia Nick Arnold Copyright © 2018 Grup Media Litera pentru versiunea în limba română Toate drepturile rezervate Traducere din limba engleză: Justina Bandol Editor: Vidrașcu și fiii Redactor: Mihaela Banu Corector: Păunița Ana Copertă: Andreea Apostol Tehnoredactare și prepress: Roxana Ciobanu Descrierea CIP a Bibliotecii Naționale a României ARNOLD, NICK Educația STEM. Descoperă tehnologia / Nick Arnold trad.: Justina Bandol – București: Litera, 2018 ISBN: 978-606-33-2764-3 I. Arnold, Nick II. Justina Bandol (trad.) 778.534.6
Nick Arnold a scris numeroase cărți de știință pentru copii, inclusiv o serie despre adevăruri științifice cam... dezgustătoare, dar fascinante. Își petrece timpul scriind, dar și ținând prelegeri interactive pentru copii în librării, școli și biblioteci.
CONSULTANT EDITORIAL AL SERIEI
Georgette Yakman Georgette Yakman, licențiată în educație STEM integrată, tehnologie și creație de modă, este cercetător fondator și creator al cadrului integrat STEAM. Este președintele companiei STEAM Education și activează în peste 20 de țări, oferind cursuri de dezvoltare profesională în educație și consultanță în domeniul politicii internaționale.
ILUSTRATOR
Kristyna Baczynski Kristyna Baczynski este autoare și ilustratoare de benzi desenate și a fost nominalizată la Premiul Eisner. Creațiile ei au apărut peste tot în lume în diverse reviste și cărți sau ca imprimeuri textile. Dacă n-ar fi ajuns artist plastic, i-ar fi plăcut să fie biochimist, așa că STEM e o temă pasionantă pentru ea. Editorii țin să mulțumească următorilor pentru permisiunea de a reproduce imagini: p. 15 Universal History Archive/Universal Images Group/REX/ Shutterstock; p. 27 Getty Images; p. 34 Wellcome Library, Londra; p. 37 Granger/REX/Shutterstock; p. 47 Domeniul public; p. 49 Library of Congress; p. 51 Granger/REX/Shutterstock; p. 53 Joseph McKeown/Picture Post/Getty Images; p. 55 Domeniul public; p. 57 Granger/REX/Shutterstock; p. 69 NASA. Editura a depus toate eforturile pentru a recunoaște în mod corect și a lua legătura cu sursa și/sau deținătorul drepturilor de autor în cazul fiecărei imagini și își cere scuze pentru toate erorile sau omisiunile neintenționate, care vor fi corectate în viitoarele ediții ale cărții. Recomandăm ca toate activitățile să se desfășoare sub supravegherea unui adult.
STEM Quest_Technology_01-07.indd 2
5/4/2018 4:09:16 PM
DESCOPERĂ TEHNOLOGIA MATERIALE, SISTEME, ROBOȚI Nick Arnold
STEM Quest_Technology_01-07.indd 3
5/4/2018 4:09:16 PM
Cuprins Bun venit în universul STEM!..................... 6 Unelte simple............................................... 8 Experimentează! Înfige o pană! Experimentează! Unelte potrivite
Hârtie și carton........................................24 Experimentează! Apa călătoare Experimentează! Ghicește în... hârtie!
Pe firul apei...............................................26 Experimentează! Observă o pompă!
Muncă mai ușoară.................................... 10 Efectul căldurii........................................12 Experimentează! Pâine prăjită Experimentează! Cuptor solar
Mai puțin efort..........................................28 Experimentează! Construiește o roabă!
Vehicule cu motor.................................... 30 Ceramica...................................................14
Experimentează! Condu o mașină!
Experimentează! Lut sărat
Ambarcațiuni............................................32 Metale esențiale...................................... 16
Experimentează! Construiește un iaht!
Experimentează! Testul metalelor
Bărci de mare viteză..............................34 Materiale plastice....................................18
Experimentează! Navă cu motor
Experimentează! Rețetă rapidă de plastic Experimentează! Încearcă și compară!
În zbor avântat.......................................36 Fibre textile..............................................20 Experimentează! Fibre flexibile Experimentează! Fii țesător!
Pune-ți amprenta!....................................22 Experimentează! Vopsele colorate Experimentează! Desen în cerneală
Experimentează! Înalță-te cât mai sus!
Motoare cu reacție.................................38 Experimentează! Balonul buclucaș Experimentează! Un suflu puternic
Organisme uimitoare................................40 Experimentează! Iaurt delicios
4
STEM Quest_Technology_01-07.indd 4
5/4/2018 4:09:17 PM
Forme de energie
Transporturi
Tehnologii medicale și biomedicale
Agricultură și biotehnologii
Construcții (inclusiv arhitectură)
Prelucrare industrială
Informație și comunicații
La fermă...................................................42
Mașinării inteligente.................................62
Progresul biomedicinei............................44
Roboți hiperactivi.....................................64
Curentul electric.....................................46
Numele lui e Robot..................................... 66
Să fie lumină!.............................................48
În spațiul cosmic......................................68
Motoare electrice.................................... 50
Costumul de astronaut........................... 70
Era digitală...............................................52
Stații spațiale...........................................72
Experimentează! Cultivă o salată!
Experimentează! Ascultă bătăile inimii!
Experimentează! Bateria de lămâie
Experimentează! Construiește un circuit!
Experimentează! Cuiul magnetic
Experimentează! Algoritmul vânătorii de comori
Experimentează! Construiește un braț robotic!
Experimentează! Construiește o mână robotică!
Experimentează! Construiește o rachetă!
Experimentează! Greutatea în spațiu
Experimentează! Construiește o stație spațială!
O lume virtuală ........................................54 O nouă planetă..........................................74 Transmisiuni fără fir................................56
Experimentează! Probleme cu presiunea Experimentează! Plante cultivate în spațiu
Experimentează! Detectiv de unde electromagnetice
Glosar........................................................ 76 Incredibilul internet..................................58 Experimentează! Jocul internetului
Indice......................................................... 79
Telefonul mobil.......................................... 60 Experimentează! Bruiază semnalul!
5
STEM Quest_Technology_01-07.indd 5
5/4/2018 4:09:17 PM
Bun venit în universul STEM!
Echipa STEM e gata să-ți prezinte minunatul univers al științei, tehnologiei, ingineriei și matematicii! Seria Educația STEM cuprinde 4 cărți, fiecare dedicată câte unuia din aceste domenii fascinante ale cunoașterii, iar noi îți vom fi călăuze pe tot parcursul lor. Pedagogia stem include exemple din realitate și experimente care te vor ajuta să legi aceste patru domenii de realitatea din jurul tău. Sperăm să-ți dai seama că, indiferent cine ești, poți fi ceea ce-ți dorești să fii: om de știință, inginer, tehnolog sau matematician. Așadar, să începem!...
ȘTIINȚĂ
TEHNOLOGIE
Ca om de știință, cercetezi lumea din jurul tău.
Ca tehnolog, creezi produse și dispozitive care ne îmbunătățesc viața.
Carlos
Ella
Lewis
și
Violet
Carlos este specialist în supernove, gravitație și bacterii. Ella este asistenta lui de laborator. Carlos vrea să plece într-o călătorie prin jungla amazoniană, unde Ella va putea strânge, organiza și arhiva diverse informații!
Lewis visează să se îmbarce pe prima navă spațială , robotul pasionat către Marte. A construit-o pe de gadgeturi, din materiale reciclate.
INGINERIE
MATEMATICĂ
Ca inginer, proiectezi construcții și mașinării formidabile.
Ca matematician, explorezi universul numerelor, formelor și măsurilor.
Olive
6
și
și
Clark
Olive este un foarte bun inginer, care a construit primul ei zgârie-nori (din biscuiți pentru căței) la vârsta de trei ani. Pe Clark l-a găsit într-o excursie la piramidele de la Gizeh.
STEM Quest_Technology_01-07.indd 6
Sophie
și
Pierre
Îndrăgostită de matematică, Sophie și-a impresionat colegii calculând raportul dintre amatorii de floricele din clasă și cei de sticksuri. Pierre este programul de backup de pe computerul ei. Se pricepe la calculatoare și o ajută să rezolve misterul numerelor prime.
5/4/2018 4:09:17 PM
TEHNOLOGIA cuprinde procesele și aparatele create de oameni inventivi.
Tehnologia este totalitatea diverselor produse utile pentru om și a metodelor prin care se fac acestea. Unii consideră, de pildă, că unealta cea mai importantă inventată vreodată este creionul. Aproape orice om care a învățat să scrie și-a notat cândva ideile în creion. De-a lungul vremii au fost create tehnologii folosite azi de toată lumea, care pot fi împărțite în mai multe categorii. Cunoscându-le istoria, vom înțelege mai bine „magia“ fiecăruia, cum a apărut (din idei științifice) și cum funcționează (combinând ingineria, tehnologia și matematica). Dacă ești priceput, poți ajunge să rezolvi probleme practice sau să stăpânești cele mai noi cuceriri ale științei și tehnologiei!
Forme de energie
Tehnologiile și procesele care dirijează, transformă și transferă energia
Tehnologii medicale
Transporturi
Modalități de a deplasa ceva – inclusiv vântul, valurile și datele – dintr-un loc într-altul
Informație și comunicații
Modalități de transfer al informației – inclusiv cuvinte, muzică, imagini, limbajul corpului și simboluri – și dispozitive care o prelucrează și o transmit
Aparate și procese care interacționează cu organismele vii pentru a ajuta corpul uman
Agricultura
Utilaje și procese de planificare și întreținere a culturilor și șeptelului
Biotehnologiile Utilizarea unor părți din organismele vii pentru a crea produse noi
Prelucrare industrială Sisteme de fabricare a produselor
Oricine are nevoie de tehnologie pentru a-și satisface nevoile primare de hrană și adăpost. Avem case care ne protejează pe noi și bunurile noastre. Avem invenții medicale care ne țin în viață. Avem sisteme de transport și surse de energie și moduri diverse de a transfera informația.
Construcții
(Inclusiv arhitectură) Planificarea și construcția de clădiri cu materiale și prin procedee cunoscute
Viața omului s-a schimbat în timp datorită tehnologiilor din toate aceste domenii. Citește mai departe despre marea lor varietate și vezi pe care crezi că ți-ar plăcea să le folosești sau să le dezvolți în viitor. Ce meserie ți-ai dori să ai? Urmează-ți visul – și mult noroc! 7
STEM Quest_Technology_01-07.indd 7
5/4/2018 5:00:14 PM
Unelte simple Tehnologia a luat naștere cu mii de ani în urmă, când strămoșii noștri au fabricat primele unelte pentru vânătoare, mâncat, construcții și alte activități fundamentale. Una dintre primele unelte avea formă de pană. EXPERIMENTEAZĂ!
Înfige
1
ă ! n a p o
Taie cașcavalul în bastonașe mai groase și pune-le pe fundul de lemn.
2
Încearcă să tai unul din ele, pe lungime, cu una din pietre. Încearcă altă piatră pentru fiecare bastonaș de cașcaval.
Descoperă, cu ajutorul acestei activități simple, avantajele formei de pană.
Ai nevoie de: ✔ Felii de cașcaval și măr 3
✔ Un fund de lemn ✔ Patru pietricele (cu diametrul cam de 2–3 cm) de forme diferite: una rotundă, una pătrată și două în formă de pană (înguste la un capăt și largi la celălalt). Acestea două pot fi scurte sau late, subțiri sau lungi. Pietrele trebuie spălate mai întâi. ✔ Creion și hârtie
4
Notează-ți ceea ce observi despre modul cum taie fiecare piatră.
Repetă pașii 1 și 2 cu feliile de măr.
!
ATENȚIE! Pietrele pot fi murdare. Spală-le mai întâi!
8
STEM Quest_Technology_08-27.indd 8
5/4/2018 3:38:35 PM
noțiuni ESENȚIALE
forța care intră
Ai văzut probabil că piatra lungă și subțire în formă de pană taie cel mai ușor bucățile de cașcaval și de măr. O pană nu doar sporește forța aplicată, dar schimbă și direcția în care acționează aceasta. Forța se îndreaptă în afară, încât bucățile sunt mai ușor de despicat. Cu cât unghiul penei e mai mic, cu atât forța e mărită mai mult, dar cu atât trebuie să împingi piatra mai departe înăuntrul bucății de cașcaval sau măr ca s-o tai.
forța care iese
forma de pană
EXPERIMENTEAZĂ!
e t l e n U
1
T I E V I R T PO
Hai să încercăm câteva unelte manuale pe care probabil le ai în casă!
✔ Buloane de diferite mărimi ✔ O bucată de lemn ✔ O șurubelniță ✔ Un ciocan
cheie de piulițe șurub ciocan bulon
Ai nevoie de: ✔ Ajutorul unui adult ✔ Cuie de diferite mărimi ✔ Șuruburi de diferite mărimi
cui
2
Încearcă să creezi un chip în scândura de lemn cu ajutorul acestor unelte. Gândește-te de care ai nevoie. (Folosește cuiele ca să începi să dai găurile pentru șuruburi!) Roagă un adult să te ajute.
Ți-ai dat seama ce unelte sunt cel mai ușor de folosit? Ai gri jă să nu-ți dai cu ciocanul peste degete!
scândură
șurubelniță
✔ O cheie de piulițe
! ATENȚIE! Unelte grele și ascuțite!
noțiuni ESENȚIALE Fiecare unealtă este destinată unei anumite activități. Ciocanul bate cuiele în scândură, iar șurubelnița înfige șurubul în bucata de lemn. Bulonul și cheia de piulițe au și ele roluri diferite. Toate uneltele cer un anumit consum de energie pentru a-și îndeplini misiunea. Energia le-o furnizează mușchii tăi, iar aceștia o iau din mâncarea pe care o mănânci. 9
STEM Quest_Technology_08-27.indd 9
5/4/2018 5:07:50 PM
Muncă mai ușoară De-a lungul secolelor, inventatorii au căutat să îmbunătățească uneltele manuale, ca să le facă mai ușor de folosit. Uneltele mai complexe de mai jos conțin mecanisme simple – ansambluri de părți mobile care modifică direcția unei forțe. Hai să le examinăm!
noțiuni ESENȚIALE Iată câteva dintre mecanismele simple care formează părțile esențiale ale multor mașinării.
ax (osie)
H M M!
Pârghia este o bară sprijinită într-un punct de articulație. Dacă acesta se află la mijloc, pârghia e în echilibru. Cu cât îl mutăm mai spre un capăt, cu atât mai puțină forță e necesar să aplicăm la capătul opus pentru a ridica un corp.
roată
efort (forță)
Cele două părți ale unei osii cu roată sunt unite și se învârtesc întotdeauna împreună. Marginea roții se învârtește mai repede și pe distanță mai mare decât osia – deci, dacă întorci roata, poți exercita o forță mai mare asupra osiei, iar dacă rotești axul, poți face roata să se învârtească mult mai repede.
pârghie
punct de articulație
cremalieră
Roțile dințate au zimți care se îmbină și schimbă viteza, modulul sau direcția forțelor de rotire din aparate precum mașinile sau bicicletele.
Mecanismul cremalierei transformă o forță cu acțiune circulară într-una liniară.
pinion
10
STEM Quest_Technology_08-27.indd 10
5/4/2018 4:25:09 PM