Inženýrský seminář

• TinkerCAD: Pro ty, kdo zatím nemají téměř žádné zkušenosti:
  • Vyzkoušet si všechny funkce, Boolean operace – spojování a odebíraní tvarů. 
  • Vymodelovat nějaký konkrétní předmět či stavbu (pokud možno v měřítku, tedy aby si proporčně odpovídaly rozměry). 
  • Nakonec vymodelovat něco, co má relativně složitý tvar, nebo něco užitného vhodného pro 3D tisk > Export do formátu pro 3D tisk.
• Autodesk Fusion 360
  • Zřídit si studentkou licenci 
  • Najít vhodný kurz na youtube pro začátečníky 
  • Projít si kurzem, seznámit se s prostředím, prozkoumat základní funkce (extrude, revolve, nástroj Sketch pro 2D náčrty) 
  • po cestě vymodelovat nějaké jednoduché věci. 
  • Modelování podle skutečných rozměrů předmětu 
  • Dále se uvidí – výkresová dokumentace,…
• Hodnocení
  • představit vlastní 3D modely + přezkoušení na místě – vymodelování jednoduchého tvaru
  • např. https://www.sunap-plasty.cz/sortiment/218-034-zatky-kruhove-s-podlozkou/

Student se samostatně pomocí internetových zdrojů naučí tato témata:

1. vybrat si a zprovoznit vývojové prostředí (např. online Google Colab), lokálně VS Code.
2. proměnné, výrazy, jednoduché datové typy
3. logické a matematické operace
4. cykly, for, range…
5. podmínky, if-else
6. funkce
7. složitější datové typy, list, tuple, dictionary, object
8. práce s řetězci (strings)
9. — dále pokročilejší
10. moduly a jejich import
11. input/output, čtení a zapisování do textového souboru, práce se soubory (knihovna os, Pathlib)
12. regulární výrazy
13. knihovna numpy
14. knihovna matplotlib.pyplot,funkce plt.plot, plt.hist,…
15. knihovna pandas

Pro naučení základů je dobré např.

https://www.w3schools.com/python

kde si můžete i zkoušet upravovat kód v jednoduchém kompilátoru.

Slušný kurz je taky:

https://www.umimeinformatiku.cz/programovani-programovani-v-pythonu

Když se seznámíte s daným podtématem, tak je dobré požádat nějakého AI chatbota, aby vám vytvořil zadání několika cvičení, neboli coding challenges, prostě zadání nějakého úkolu, který musíte naprogramovat, třeba něco jako “napište funkci, která bere jeden číselný parameter (poloměr) a vrátí hodnotu obsahu kruhu s tímto poloměrem”.

Úvod do Pythonu pro ty, kdo už umí jiný jazyk: https://learnxinyminutes.com/python/

Přezkoušení bude osobně, jednak ústně a jednak naprogramování jednoduchého úkolu, ke kterému nebude žádná dopomoc googlu ani AI.

• Napište program, který pro zadané číslo vypíše všechny jeho dělitele a dále rozhodne, zda dané číslo je či není prvočíslo. Číslo zadá uživatel. Dělitelé budou vypsáni do jednoho řádku oddělené čárkou.
• Napište funkci fibo_list, fibo_sum = get_fibo(n), která vrátí 1) list prvních n členů Fibbonaciho posloupnosti, 2) celkový součet těchto členů.
• Uživatel zadá řetězec, řekněme nějakou dlouhou větu. Napište funkci, která udělá vše následující: 1) nahradí všechna písmena s diakritikou základními písmeny, 2) odstraní interpunkci, 3) počáteční písmena všech slov přemění na velká a ostatní písmena na malá, 4) odstraní mezery, 5) vrátí a vypíše výsledný řetězec. Napište kód tak, aby byl co nejúspornější, měl málo řádků a používal jen základní řetězcové funkce v Pythonu podle tutoriálu “w3schools Python Strings”.
• Uživatel zadá libovolný počet čísel oddělených čárkou. Program pak spočítá a zobrazí základní statistiky: průměr, medián, modus, směrodatnou odchylku, maximum, minimum, součet a případně další. Program si musí poradit se situací, kdy se v řetězci vyskytuje něco, co nelze reprezentovat jako číslo, třeba když řetězec bude vypadat takto: “4, 17,8, 23.8, ABC, 60,…” Pro statistické funkce použijte knihovnu numpy.
• Napište funkci, která n-krát virtuálně hodí hrací kostkou. Funkce vypíše 1) průměrnou hodnotu, 2) směrodatnou odchylku, 3) v kolikátém hodu padla první šestka, 4) kolikrát se stalo, že padla šestka aspoň dvakrát za sebou, a případně další zajímavá pozorování na té posloupnosti čísel. Použijte knihovnu numpy. Dále celou posloupnost uložte do textového souboru (numpy.savetxt())
• Pokusem nazvěme následující činnost: Začneme na čísle 0 a provádíme n kroků. V každém kroku se stejnou pravděpodobností buď přičteme číslo jedna, nebo ho odečteme. Aktuální číslo se tedy pořád mění. Někdy se toto nazývá náhodná procházka v 1D. Zaznamenáme si, jaké bylo 1) nejvyšší číslo dosažené v posloupnosti, nazveme ho A, 2) absolutní hodnota koncové čísla posloupnosti, nazveme ho B. Poté provedeme M těchto pokusů, kde M>100. Pak vypíšeme a) Jaká byla průměrná hodnota výrazu A/N, b) průměrná hodnota výrazu B/N, c) relativní četnost případů, kdy nastalo B>N/10. Pro generování náhodného čísla můžeme použít např. knihovnu numpy.random či jinou, kterou si najdete. Bonusově můžete pro každý pokud nakreslit graf vývoje sledovaného čísla, pomocí knihovny mathplotlib.pyplot, funkce plt.plot(x,…). Také můžete vykreslit histogram absolutních hodnot koncových poloh pomocí plt.hist()
• Můžete se zamyslet nad tím, jak udělat něco podobného, ovšem že by to byla náhodná procházka ve 2D, kdy někdo začne na souřadnici (0,0) a v každém kroku se pohne nahoru, dolů, doleva, nebo doprava. Řekněme že krok doprava by tedy znamenal posunutí na souřadnici (1,0). Provedeme n kroků a to bude naše náhodná procházka. Pak náhodnou procházku
• Napište program, který vypíše všechny možné permutace písmen “abcde”, každou na jeden řádek, výstup do textového souboru. Kód udělejte co nejúspornější.
• Napište program, který vytvoří adresář určitého jména (pokud již existuje, tak ho nevytvoří) a vygeneruje v něm soubory se jmény 00.txt, 01.txt, 02.txt…99.txt, přičemž do každého souboru vypíše dané číslo slovy, třeba “čtyřicetdva”. Kód udělejte co nejúspornější. Použijte funkce z kapitoly w3schools File Handling a knihovnu “os”, případně “Pathlib”.
• V návaznosti na předchozí: Napište program, který všechny soubory přejmenuje podle vzoru “37.txt” –> “37a.txt”.
• Napište program, který načte textový soubor a vrátí absolutní i procentuální četnosti jednotlivých písmen.
• Napište program, který sestavuje jídelníček školní jídelny na celý příští měsíc. Vypíše vždy něco jako “úterý: Vepřová pečeně na smetaně s lahodným bramborem”, čili formát “den: přídavnéjm+podstatnéjm+na+podstatnéjm+s+přídavnéjm+podstatnéjm”. Vtip je v tom, že se tato slova budou vybírat náhodně z předpřipravených seznamů, a to tak, aby jména jídel byla co nejvtipnější.
• Pomocí knihovny matplotlib.pyplot, funkce plot, a pomocí knihovny numpy vykreslujte grafy běžných funkcí, jako třeba y=3*sin(2x), y=sqrt(x), y=2*exp(-x) a podobně.
• Vymyslete si vlastní zadání/projekt, naprogramujte. Třeba něco grafického pomocí vhodné knihovny.

Dostanete mikropočítač Arduino a další vybavení: nepájivé pole, LED, propojovací vodiče, rezistory, potenciometr, ultrazvukový sensor vzdálenosti.

• Naučíte se ovládat LED matici a další zařízení na desce.
• Pomocí nastavování výstupů bude rozsvěcet a zhasínat externí LED.
• pomocí potenciometru budete nastavovat napětí a číst ho na vstupním pinu a na základě hodnoty napětí vykonávat nějaké akce, např. zase rozsvěcení LED.
• zprovozníte sonosenzor a naučíte se z něj odečítat vzdálenosti.
• Cílem je nakonec získat z Arduina časový záznam vzdálenosti předmětu do čidla a vykreslit tento časový vývoj na PC do grafu.
• Dále si již po vlastní ose vymyslíte nějaký projekt, případně si i můžete koupit či vypůjčit další součástky po dohodě.

• Kovy
  • Železo, oceli, nerezové oceli, litiny
  • Hliník a jeho slitiny
  • Měď, bronz, mosaz
  • Další kovy – cín, zinek, chrom …
  • Kovy a slitiny speciálních vlastností – lehké, super odolné, titanové…
  • Drahé kovy a jejich využití
• Polymery/plasty
  • Termoplasty: PE, PVC, PET, PTFE, nylon…
  • Termosety
  • Elastomery: guma, latex, přírodní a syntetické gumy
  • Materiály pro 3D tisk
• Keramika
  • Porcelán, obkladová a sanitární keramika
  • Žáruvzdorné materiály, sklokeramika
  • Sklo
  • Běžné sklo a speciální typy skel
• Stavební materiály
  • Betony, různé typy, zrání betonu
  • Cement, vápno, sádra, malta, omítka
  • Cihly, pórobeton, sádrokarton…
  • Tepelně a akusticky izolační materiály – PUR, minerální vata…
• Dřevo
  • Různé typy dřeva a jejich vlastnosti
  • Výhody a nevýhody dřevostaveb
  • Dřevokompozity – překližka, OSB, dřevotříska…
• Elektromateriály
  • Vodiče
  • Polovodiče
  • Izolanty/dielektrika
  • Magnetické materiály
  • Supravodiče
• Lepidla, tmely, nátěry
  • Principy lepidel
  • Různé druhy tmelů a jejich využití
  • Nátěry a barvy – na stěnu, na kov…
• Moderní materiály a nanomateriály
  • Uhlíková vlákna, grafen, Kevlar, aerogely,…
• A mnoho dalších, sami vyhledejte

Na co se zaměřit:

• Způsob výroby
• Typické využití
• Chemické složení
• Mechanická odolnost
• Fyzikální vlastnosti (hustota,…)
• Chemická odolnost/koroze
• Tepelná odolnost, teplotní roztažnost
• Nasákavost, paropropustnost…
• Elektrické vlastnosti
• Životnost, odolnost povětrnostní
• Recyklovatelnost
• Toxicita, ekologičnost, udržitelnost
• Zpracovatelnost
• Cena
• Cokoli dalšího

Přezkoušení

Během studia budete průběžně vytvářet vlastní dokument či prezentaci, kam budete shromažďovat informace a obrázky. Také budete vytvářet podrobné zápisky důležitých poznatků ručně! Pak tento dokument/prezentaci a ruční zápisky odevzdáte a budete z nich přezkoušeni.

Student si nastuduje základy HTML, CSS, JavaScript (např. z webu w3schools.com) Dále vytvoří svůj vlastní smysluplný web libovolnou cestou. Může zvážit i redakční systém WordPress. Nejprve můžete využít localhost na svém PC, třeba po instalaci XAMPP. Dále si můžete zkusit zřídit někde freehosting a web zveřejnit.

Hodnocení: Představí své webové stránky a ukáže, že rozumí jejich architektuře. Dále bude přezkoušen ze zákadních znalostí syntaxu HTML, CSS, JavaScript.

Student si ve škole vypůjčí Lego robotickou stavebnici Elecfreaks Wonder Building Kit 32v1+Micro:BBit. Seznámí se s ní a dále vytvoří robotické zařízení vlastního návrhu. Zejména se soustředí na různé dostupné strojní a převodové mechanismy.

Návody ke stavebnici: https://www.elecfreaks.com/learn-en/microbitKit/Wonder_Building_Kit/index.html

Prostředí pro programování MicroBit: https://makecode.microbit.org/#

Hodnocení: Předvedení vlastního robota. Přezkoušení ze základů převodových mechanismů.

Sledování videí (např. Adam Gebrian či jiné), vypůjčení a nastudování knihy o architektuře, kreslení staveb a kreslení v plenéru…

Hodnocení: Vytvoření prezentace na téma, které studenta zaujalo. Pokud kreslil, tak předvedení kreseb a vytvoření architektonické kresby na místě.

Student si po vlastní ose studuje témata: Úsporné a pasivní stavby, obnovitelné a nové zdroje energie, recyklovatelnost materiálů, toxicita a biodegrabilita materiálů, nové materiály. Student si dělá podrobné zápisky vlastní rukou, postupně vytváří prezentaci.

Hodnocení: Student odprezentuje, dále předloží ruční zápisky a bude z nich prozkoušen.

Student si vybere stroj nebo proces a do hloubky nastuduje, jak funguje. Vytvoří prezentaci, odprezentuje, bude čelit hloubavým otázkám a bude muset umět reagovat.

Student si vyhledá a projde libovolný online kurz související s inženýrstvím, fyzikou, či matematikou. Dělá si podrobné ruční poznámky. Dále vytvoří prezentaci, odprezentuje, předloží zápisky a bude čelit hloubavým otázkám.

TODO

Cokoli smysluplného po dohodě s vyučujícím.