Mô phỏng Công nghệ Trung học phổ thông

Ba mạch điện tử tương tự cơ bản trên cùng một màn hình: chỉnh lưu nửa chu kì một diode, chỉnh lưu cầu bốn diode và tầng khuếch đại dùng transistor. Đồ thị vẽ điện áp vào hình sin và điện áp ra sau chỉnh lưu; kéo điện dung tụ lọc để thấy điện áp một chiều bớt nhấp nhô, kéo điện trở tải để thấy độ nhấp nhô tăng khi dòng tải lớn. Ở chế độ khuếch đại, tăng hệ số khuếch đại hoặc biên độ tín hiệu vào quá mức thì tín hiệu ra bị xén (méo).

Cắt dọc một xi lanh động cơ bốn kì: pít-tông, thanh truyền, trục khuỷu quay và hai xu-páp nạp – thải đóng mở đúng pha. Bấm Chạy để xem lần lượt bốn kì nạp, nén, cháy giãn nở, thải trong hai vòng quay trục khuỷu (720°), bugi đánh lửa (động cơ xăng) hoặc vòi phun phun nhiên liệu (động cơ diesel) ở cuối kì nén. Đồ thị công p–V vẽ theo thời gian thực; đổi vòng tua và tải để xem công suất và mô men thay đổi.

Chọn máy tiện hoặc máy phay rồi bấm Chạy để xem chuyển động chính (phôi quay ở máy tiện, dao quay ở máy phay) và chuyển động chạy dao đưa lưỡi cắt đi hết chiều dài chi tiết, phoi bay ra và lớp kim loại dày t bị hớt đi. Thanh trượt đổi tốc độ trục chính n, chiều sâu cắt t và lượng chạy dao s; màn hình hiện tốc độ cắt v = πDn/1000 và thời gian gia công một lượt chạy dao.

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.

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.

Dây chuyền gồm nhiều trạm nối tiếp, mỗi trạm có thời gian gia công riêng; bấm Chạy để xem chi tiết chạy trên băng tải, ùn lại thành hàng chờ trước trạm chậm nhất (trạm nghẽn) còn các trạm khác phải chờ việc. Bấm vào một trạm rồi kéo thanh trượt để đổi thời gian gia công của trạm đó, hoặc lắp robot / thêm trạm song song cho trạm nghẽn và thấy nhịp sản xuất, năng suất giờ và sản lượng mỗi ca thay đổi ngay.

Sơ đồ truyền lực từ động cơ qua li hợp, hộp số, trục các đăng đến cầu chủ động và bánh xe: mỗi khâu quay với tốc độ khác nhau theo tỉ số truyền. Bấm Lên số / Về số, kéo bàn đạp ga và độ dốc mặt đường để xem lực kéo F_k = M_e·i_h·i_0·η/r_b, lực cản và gia tốc thay đổi; đồ thị lực kéo theo vận tốc cho cả 5 số cho thấy vì sao số thấp khoẻ mà chậm, số cao nhanh mà yếu.

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.

Chọn một cổng logic, bấm các công tắc đầu vào (0/1) và xem mức logic lan theo dây tới đèn đầu ra; bảng chân lí bên cạnh tô sáng đúng dòng đang xét, kèm biểu thức đại số Boole. Chế độ bộ cộng bán phần ghép cổng XOR và AND để tính tổng S và nhớ C của hai bit; nút Chạy tự động lần lượt duyệt mọi tổ hợp đầu vào.

Nguồn xoay chiều u = U√2·sin(ωt) cấp cho tải thuần trở, tải R–L (động cơ, chấn lưu), tải R–C hoặc R–L–C nối tiếp. Đồ thị u(t) và i(t) chạy theo thời gian thực cho thấy dòng điện chậm pha sau điện áp ở tải cảm và sớm pha ở tải dung; giản đồ vectơ bên cạnh dựng U_R, U_L, U_C và góc lệch pha φ. Kéo thanh trượt R, L, C để thấy tổng trở Z, hệ số công suất cosφ và công suất tác dụng P = UIcosφ thay đổi, kể cả khi mạch cộng hưởng.

Ngôi nhà có một cụm đèn chiếu sáng và một máy điều hoà: chọn đèn sợi đốt, đèn huỳnh quang compact hay đèn LED cho cùng độ sáng 800 lm, đặt số giờ dùng và nhiệt độ điều hoà rồi bấm Chạy để công tơ điện quay và cộng dồn điện năng trong 30 ngày. Màn hình hiện điện năng A = P·t, tiền điện tính theo biểu giá bậc thang và lượng CO₂ phát thải; biểu đồ cột so sánh ba loại đèn cho thấy đèn LED tiết kiệm bao nhiêu phần trăm.

Điện năng từ nhà máy qua máy biến áp tăng áp, đường dây cao áp, máy biến áp hạ áp rồi tới hộ tiêu thụ. Bấm chọn cấp điện áp truyền tải 22 kV, 110 kV, 220 kV hay 500 kV và kéo chiều dài đường dây, tiết diện dây để thấy điện trở đường dây R = ρL/S, công suất hao phí ΔP = P²R/U² và hiệu suất truyền tải thay đổi; dây nóng đỏ khi hao phí lớn. Biểu đồ cột so sánh hao phí ở bốn cấp điện áp cho thấy vì sao phải truyền tải ở điện áp cao.

Tủ điện trong nhà gồm aptomat tổng, aptomat chống dòng rò (RCCB 30 mA) và các aptomat nhánh cấp cho chiếu sáng, ổ cắm, điều hoà, bình nóng lạnh, bếp điện. Bấm vào từng nhánh để đóng – cắt và xem dòng điện I = P/(U·cosφ) của nhánh và của toàn nhà; bấm nút sự cố để gây quá tải, ngắn mạch hoặc rò điện qua người và quan sát aptomat nào tác động trước. Bấm Đóng lại để phục hồi cấp điện.

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.