Mô phỏng Công nghệ

Mẫu thử kim loại được kẹp trên máy kéo: kéo thanh trượt (hoặc bấm Kéo tự động) để tăng độ dãn, mẫu dài ra, thắt cổ chai rồi đứt. Đồ thị ứng suất σ = F/S₀ theo biến dạng ε = Δl/l₀ vẽ theo thời gian thực, đánh dấu giới hạn đàn hồi, giới hạn chảy σ_ch và giới hạn bền σ_b. Đổi vật liệu để so sánh thép CT38, thép C45, gang xám (giòn), hợp kim nhôm và đồng.

Vật thể (hộp, lăng trụ, khối chữ L, hình trụ, lăng trụ lục giác) xoay được bằng chuột hoặc chạm; ba hình chiếu vuông góc được vẽ tự động và đặt đúng quy ước phương pháp chiếu góc thứ nhất: hình chiếu đứng ở trên, hình chiếu bằng ở dưới hình chiếu đứng, hình chiếu cạnh ở bên phải hình chiếu đứng; cạnh khuất vẽ bằng nét đứt. Đổi kích thước dài, rộng, cao và xem các hình chiếu thay đổi theo.

Một cây ăn quả lớn lên qua 12 năm trong vườn: học sinh chọn loại cây, cách nhân giống, lượng phân bón mỗi năm, có tỉa cành tạo tán hay không và mật độ trồng. Mô phỏng vẽ cây to dần, ra hoa rồi đậu quả từ năm cây bắt đầu cho thu hoạch (cây ghép, cây chiết cho quả sớm hơn cây gieo từ hạt) và dựng biểu đồ năng suất kg/cây và tấn/ha từng năm. Bấm vào cột của một năm để xem cây và công việc chăm sóc của năm đó.

Mô hình cầu giàn thép bốn khoang với gối cố định một đầu và gối di động một đầu. Học sinh chọn kiểu giàn (Warren, Pratt, Howe), vật liệu, tiết diện thanh và đặt tải lên một nút bất kì của dàn dưới bằng cách bấm vào nút đó. Mô phỏng giải bài toán cân bằng nút để tính lực trong từng thanh, tô màu đỏ cho thanh chịu kéo và màu xanh cho thanh chịu nén, vẽ độ dày thanh theo độ lớn lực, tính ứng suất σ = F/A và so với ứng suất cho phép. Bấm Tăng tải dần để tìm tải trọng làm thanh đầu tiên bị phá hỏng.

Mạch đèn cầu thang dùng hai công tắc ba cực điều khiển một đèn từ hai nơi, có thể thêm công tắc bốn cực để điều khiển từ ba nơi. Học sinh bấm vào từng công tắc để bật tắt, xem dòng điện chạy theo dây nào, đèn sáng hay tắt, và chuyển qua lại giữa sơ đồ nguyên lí (vị trí các cực) và sơ đồ lắp đặt (bảng điện, ống luồn dây, đèn trên trần). Nút Kiểm tra thông mạch tô đường dây đang dẫn điện và tính dòng điện I = P/U.

Sơ đồ khối của một hệ thống kĩ thuật quen thuộc (bình nóng lạnh, điều hoà, nồi cơm điện, bể nước có phao) chạy theo thời gian thực: khối đặt giá trị, khối điều khiển, đối tượng và đầu ra, cùng đường phản hồi đưa giá trị đo được quay lại bộ điều khiển. Học sinh đặt giá trị mong muốn, bật hoặc tắt mạch phản hồi, bấm Gây nhiễu để mở nước lạnh hay mở cửa phòng, rồi so hai đồ thị: hệ kín bám sát giá trị đặt còn hệ hở vượt xa và mất kiểm soát.

Bếp mô phỏng một món ăn qua bốn bước của quy trình chế biến: sơ chế, tẩm ướp hoặc phối trộn, chế biến và trình bày. Học sinh chọn nguyên liệu, phương pháp chế biến (luộc, hấp, rán hoặc trộn không dùng nhiệt), đặt nhiệt độ và thời gian, rồi xem đồng thời độ chín của món, lượng vitamin còn lại và số vi khuẩn trong thực phẩm thay đổi theo từng phút. Bấm Thái nhỏ để thấy thực phẩm nhanh chín hơn nhưng mất nhiều vitamin hơn.

Hai bánh quay ăn khớp với nhau bằng dây đai, xích hoặc răng: bánh dẫn quay với tốc độ đặt trước, bánh bị dẫn quay theo với tốc độ tính từ tỉ số truyền i = n₁/n₂ = Z₂/Z₁. Học sinh đổi số răng (hoặc đường kính) hai bánh, đổi tốc độ bánh dẫn, mắc đai thẳng hay đai chéo, bấm Chạy để xem hai bánh quay đúng tỉ lệ và đúng chiều, hoặc kéo chuột trên bánh dẫn để quay tay từng chút một. Mô phỏng hiện công thức, tỉ số truyền, tốc độ bánh bị dẫn và cho biết bộ truyền đang tăng tốc hay giảm tốc.

Đi qua đủ năm bước thiết kế kĩ thuật cho một sản phẩm đơn giản: xác định vấn đề và tiêu chí, đề xuất và lựa chọn giải pháp, xây dựng nguyên mẫu, kiểm chứng giải pháp rồi lập hồ sơ kĩ thuật. Ở bước kiểm chứng, học sinh bấm Thử tải để đặt vật lên nguyên mẫu: mô phỏng tính điều kiện lật theo vị trí trọng tâm so với chiều dài đế và tính ứng suất uốn σ = M/W ở chân đỡ để so với ứng suất cho phép của vật liệu. Nếu hỏng thì bấm Cải tiến để kéo dài đế rồi thử lại, đúng tinh thần thiết kế là quá trình lặp.

Sơ đồ mạch điện sinh hoạt 220 V: nguồn → thiết bị bảo vệ (cầu chì hoặc aptomat) → các nhánh song song gồm công tắc–bóng đèn và ổ cắm. Học sinh bấm công tắc để bật đèn, cắm thiết bị vào ổ cắm, theo dõi tổng công suất và dòng điện I = P/U; khi dòng vượt định mức, cầu chì nóng lên rồi đứt (aptomat nhảy) và cả mạch mất điện. Thay cầu chì / bật lại aptomat để tiếp tục.

Mặt cắt năm kiểu nhà ở đặc trưng của Việt Nam (nhà ba gian nông thôn, nhà mặt phố, căn hộ chung cư, nhà sàn, nhà nổi) với các khu vực chức năng: sinh hoạt chung, thờ cúng, ngủ, nấu ăn, vệ sinh. Học sinh bấm vào từng phòng để xem chức năng, đổi hướng nhà và kéo giờ trong ngày để thấy tia nắng và luồng gió đi vào nhà. Mô phỏng chấm điểm chiếu sáng tự nhiên và thông gió tự nhiên theo hướng nhà, giải thích vì sao nhà hướng Nam đón gió mát Đông Nam và tránh được nắng gắt hướng Tây.

Phòng thử vải với bốn phép thử quen thuộc: nhỏ nước xem độ thấm hút, vò vải xem độ nhàu, đốt sợi xem tàn tro, và thử giữ nhiệt. Học sinh chọn loại vải (bông, tơ tằm, len, visco, polyester, vải pha), bấm nút để làm từng phép thử và xem kết quả hiện trên hình cùng biểu đồ năm tính chất. Sau đó mô phỏng chấm điểm mức phù hợp của bộ trang phục với thời tiết và hoạt động đã chọn, kèm lời khuyên chọn và bảo quản.

Mạch gồm vi điều khiển, cảm biến ánh sáng, nút bấm, cảm biến nhiệt độ, một LED và một động cơ nhỏ. Chọn chương trình mẫu (đèn tự động theo ánh sáng, nhấp nháy theo chu kì, nút bấm bật tắt, quạt theo nhiệt độ) rồi kéo thanh trượt che sáng hoặc tăng nhiệt độ, bấm nút để xem vi điều khiển đọc đầu vào, so sánh với ngưỡng và xuất tín hiệu ra chân điều khiển. Sơ đồ khối chương trình tô sáng lệnh đang thực hiện và đồ thị dưới ghi lại trạng thái đầu ra theo thời gian.