ملخصات أساسيات الهندسة توجيهي BTEC

نتاج التعلم (أ)

• أولًا، اطلّع سريعًا على كل موضوع في هذه الوحدة.
• ثم، بالتعاون مع زملائك، ناقش لماذا ترى أن هذه المجالات تعتبر مهمة بما يكفي لدراستها من قِبل كل من يدرس دورة ⁦BTEC⁩ الوطنية للهندسة.
• اختر موضوعًا واحدًا أو أكثر وناقش مدى ملاءمته لمنتج أو نشاط أو صناعة تعرفها.
• يجب أن يكون المهندسون واثقين من أن الحلول التي يبتكرونها لمعالجة المسائل العملية تستند إلى مبادئ علمية سليمة.
• من أجل القيام بذلك، غالبًا ما يتعين عليهم حل المسائل الرياضية المعقدة، لذلك يجب أن يكونوا ذوي أهلية وأن يركزوا عند العمل على مسائل الجبر وحساب المثلثات.

أنظمة هندسة الإستاتيكا

• غالبًا ما تحتوي الأنظمة الميكانيكية على مكونات تشكل قوى تدفع مكونات أخرى أو تسحبها.
• تميل القوة إلى إحداث تغيير في حركة الجسم، ولكن في النظام الساكن تكون جميع القوى متوازنة، وبالتالي سيظل النظام إما في حالة راحة أو يتحرك بسرعة ثابتة.
• عند تحليل نظام تؤثر فيه قوى متعددة على الجسم، قد لا يكون التأثير الكلي لتلك القوى واضحًا.
• ونحتاج إلى طريقة لجمع القوى معًا لإيجاد تأثيرها المشترك، والمعروف باسم القوة المحصلة المؤثرة على الجسم.
• يمكننا الجمع بين القوى بيانيًا عن طريق رسم مخطط متجه، ولكن سننظر هنا في طريقة بديلة باستخدام تحليل القوى.

ج أنظمة هندسة الديناميكا

• الأنظمة الديناميكية، بحكم تعريفها، هي أنظمة تنطوي على الحركة النسبية للعديد من الأجزاء المكونة أو حركة النظام ككل.
• وفي هذا الجزء، سنرى كيف ترتبط الإزاحة والوقت والسرعة والتسارع، وكيف يمكنك حساب الشغل المبذول والقوة المطلوبة للتغلب على المقاومة.
• $F_g = mg$
• $g = 9.81\ \mathrm{m\,s^{-2}}$
• $F_i = ma$

د أنظمة هندسة الموائع والديناميكا الحرارية

• هناك العديد من الحالات التي يجب على المهندسين فيها تصميم سُبُل لاحتواء أو نقل الموائع (سوائل أو غازات)، مثل ناقلات النفط أو السدود أو خطوط الأنابيب.
• ومن خلال هذا الموضوع، ستطور معرفتك بديناميكيات الموائع على النحو المستخدم في مجموعة من السيناريوهات؛ بما في ذلك كيفية تأثير الماء على الجدران الاستنادية، والضغط الرافع وتأثيراته في الأجسام المغمورة، والتدفق في الأنابيب المستدقة.
• $p = \frac{F}{A}$
• $p_{abs} = p_{gauge} + 101.325 \times 10^3\ \mathrm{Pa}$
• $\rho = \frac{m}{V}$

أ دراسة العمليات الهندسية الشائعة لتصنيع منتجات أو تقديم خدمات بأمان وفعالية كفريق

• عادةً ما تكون المشاريع الهندسية كبيرة ومعقدة وتتطلب مجموعة من المهارات المتخصصة لإنجازها.
• فقد تضمنت بعض الإنجازات الهندسية العظيمة من التاريخ، مثل قناة السويس في مصر أو برج خليفة في دبي، تعاون عشرات الآلاف من الأشخاص الذين عملوا معًا على مدى عقود لإنجاز المشروع.
• يعتمد تصنيع كل شيء، بدءًا من غلايات التكثيف إلى السيارات، على فرق من المهندسين والفنيين متعددي المهارات الذين يعملون معًا لتصنيع المنتجات بسرعة وكفاءة وبالأعداد اللازمة لتلبية الطلب.
• وبعد التصنيع، يأتي دور فرق مماثلة متعددة المهارات لتقديم الخدمات التي تساعد على صيانة وإصلاح هذه المنتجات المعقدة.
• لذلك، من الضروري أن تتوافق الرسوم والمعلومات التي تقوم بإنشائها مع القواعد والاصطلاحات المنصوص عليها في معيار معترف به دوليًا.

الأبعاد

• يمكن استخدام عدة طرق مقبولة لقياس أبعاد الدوائر؛ ويوضحها الشكل 2.10 (الصفحة 23).
• غالبًا ما يرجع اختيار الطريقة الفعلية للاستخدام إلى التفضيل الشخصي، ولكن المبدأ الأساسي هنا، كما هو الحال مع جميع الأبعاد، يجب أن يكون اختيار الطريقة التي تعطي الوضوح الأمثل.
• وتعتمد التفاوتات المطلوبة على المنتج الذي يجري تصنيعه.
• لتصنيع عربة يدوية من الصفائح المعدنية، من المرجح أن تكون التفاوتات كبيرة (في حدود ± 2 مم)، لأن هذا المستوى من الاختلاف لن يؤثر بشكل ضار في أداء المنتج.
• على الطرف الآخر، ستتطلب مجموعة توربينات المحرك النفاث تفاوتات تصنيع تصل إلى ± 0.005 مم لمنع الاهتزاز عندما تدور المجموعة بسرعة عالية.

الدافع الذاتي

• تذكر القاعدة الأساسية التي تنص على أن 90 في المائة من التعقيبات يجب أن تكون إيجابية.
• إن التأثير التحفيزي الذي يترتب على شكر شخص ما على العمل الجيد والتأكيد على أنك تقدر الجهود التي يبذلها الآخرون لا يُقدر بثمن في رفع الروح المعنوية والحفاظ على الدافع، ولكن احرص على عدم منح الثناء الكاذب لأن هذا يمكن أن يضلل.
• تتمتع معظم الفرق متعددة التخصصات بهيكل هرمي مسطح إلى حد ما، يضم غالبًا مدير مشروع واحد مسؤول عن تنسيق جهود الفريق بأكمله.
• وعلى هذا النحو، فإن معظم فرص تلقي التعقيبات على عملك ستأتي من زملائك، الذين قد يتأثرون بالمشكلات التي ستستفيد من تحسُنك.
• يمكن أن تمثل تعقيبات الزملاء أداة تطويرية قيّمة وقوية للغاية لضمان سير عمل المشروع بسلاسة.

جذب السوق ودفع التكنولوجيا

• جذب السوق مصطلح يشير إلى التحفيز الممنوح لتطوير منتجات جديدة من خلال الحاجة إلى منتج جديد تمامًا يُلبي بعض الطلب، أو لمنتج محسن لمعالجة استياء العملاء من المنتجات الحالية.
• في سوق السيارات، على سبيل المثال، يرغب العملاء عادةً في تحسين الاقتصاد في استهلاك الوقود وزيادة الراحة وتحسين السلامة.
• نتيجةً لذلك، غالبًا ما تركز الشركات المصنعة على هذه الجوانب.
• يمكن أن يشير جذب السوق أيضًا إلى الضغوط لترقية المنتج استجابة لتطورات المنافسين.
• وقد تُحدد هذه الاحتياجات من خلال التعليقات غير الرسمية، مثل محادثات وكلاء المبيعات مع العملاء، أو قد تُحدد نتيجة لمزيد من أبحاث السوق الرسمية.

المقترحات الأولية والمطورة لتحسين المنتج الهندسي

• على الرغم من أنه قد يُطلب منك أحيانًا تصميم منتج جديد تمامًا لتلبية احتياجات العميل، فقد يُطلب منك أيضًا إعادة تصميم موجود أو تطويره.
• سواء كان المنتج جديدًا أو تطورًا لتصميم موجود، فإن العديد من العمليات المستخدمة ستكون متشابهة، على الرغم من أن القيود قد تكون مختلفة.
• في عملية التصميم، ستقوم عادةً بإنشاء عدد من الحلول الممكنة بناءً على معايير التصميم الفني.
• وفي هذه المرحلة، من المفيد أن تكون منفتحًا على الأفكار الجديدة.
• كما يجب ألا تنتقد كثيرًا أي أفكار لديك، لأن هذا سيؤدي إلى إبطاء عملية التصميم. استهدف توليد أكبر عدد ممكن من الأفكار.

ج وضع المسوغات التقنية والتحقق من صلاحية حل التصميم

• من المهم في أثناء تطوير التصميم أن ترجع باستمرار إلى مواصفات تصميم المنتج. حيث سيضمن ذلك تقديم ما أردته بالضبط وإنشاء منتج يلبي احتياجات عملائه.
• أنت تهدف إلى إنتاج منتج يلبي احتياجات العملاء ويحقق ذلك بطريقة أفضل من المنتجات المنافسة.
• كما يجب أن يفي بأي قيود تنظيمية ذات صلة، ويجب أن تكون قادرًا على إنتاجه بطريقة فعالة من حيث التكلفة.
• يمكنك استخدام المصفوفات المرجحة لتقييم التغييرات في التصميم على النحو الذي أجريته عند تقييم الأفكار أو المفاهيم (انظر الجدول 3.10 في الصفحة 45).
• يمكن أن يساعدك ذلك على تقييم التحسينات في أحد الجوانب التي قد تكون ضارة في جوانب أخرى.

تبديل المعادلات

• يُطلق على المتغير اسم موضوع المعادلة عند عزله على جانب واحد من علامة يساوي ⁦(=)⁩ مع وجود جميع الحدود الأخرى على الجانب الآخر.
• على سبيل المثال، يُعبر عادةً عن المعادلة بالنسبة لقانون أوم بالصيغة $V = IR$ حيث إن $V$ هو الموضوع.
• فيثاغورس: تنص نظرية فيثاغورس على أنه "بالنسبة للمثلث القائم الزاوية، فإن مربع الوتر يساوي مجموع مربع الضلعين الآخرين".
• $x = \frac{\log 14 - 3\log 9}{\log 9 + \log 14}$
• عند شحن مكثف ذي سعة كهربائية $C$ من خلال مقاومة $R$ باتجاه جهد نهائي $V_0$، فإن المعادلة التي تعطي الجهد $V$ عبر المكثف في أي وقت $t$ هي $V = V_0(1 - e^{-t/RC})$.

الكهرباء الساكنة

• الكهرباء الساكنة هي تراكم الشحنة الكهربائية على جسم ما.
• وتشير كلمة "ساكن" إلى عدم وجود تدفق للكهرباء بمجرد شحن الجسم. حيث يحدث التدفق فقط عندما تجد الشحنة مسارًا مناسبًا للتحرك أو التفريغ من خلاله.
• عند مراقبة صاعقة البرق، نشاهد تفريغ الكهرباء الساكنة من سحابة عاصفة إلى الأرض أو إلى سحابة أخرى. غير أن الكهرباء الساكنة ليست دائمًا مذهلة.
• تُنشأ أيضًا، على سبيل المثال، عند فرك بالون على شعرك أو ملابسك، مما يسمح لك بلصق البالون بالسقف.
• تتكون المادة من ذرات. وفقًا لنموذج بوهر الذري، يحتوي قلب أو نواة الذرة على نيوترونات وبروتونات موجبة الشحنة متصلة ببعضها بإحكام.

خطوط التدفق المغناطيسي,

• $B = \dfrac{\Phi}{A}$
• $F_m = NI$
• $H = \dfrac{NI}{L}$
• $\mu = \dfrac{B}{H}$
• $\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}\ \text{H m}^{-1}$

د دراسة المسائل الهندسية التي تتضمن تيارًا متناوبًا ودوائر كهربائية

• عادةً ما تولَّد كهرباء التيار المتناوب ⁦(AC)⁩ عن طريق ملف يدور داخل مجال مغناطيسي.
• ففي دورة واحدة من الملف، تتناوب القيمة الحرارية الناتجة بين القيمة القصوى الموجبة والقيمة السالبة القصوى.
• يُعرف هذا النوع من المولدات الكهربائية أيضًا باسم مولد التيار المتناوب.
• عند رسم قيمة القوة الدافعة الكهربائية الناتجة عن المولد مقابل الوقت، يكون الشكل الموجي الناتج جيبيًا.
• على غرار الدوال الجيبية النقية (انظر الرسوم البيانية للدوال المثلثية في الطرق المثلثية، الصفحة 14)، يكون شكل الموجة الجيبية دوريًا، أي أنه عبارة عن سلسلة من الدورات المتكررة المتطابقة.