Sarah Flexman es una estudiante de secundaria de 11 años que usa JMP ... para el diseño de experimentos ... con éxito comprobado.
Una estudiante de la escuela secundaria East Garner Magnet en Carolina del Norte, es una cantante, flauta y atleta consumada. Su padre, Greg Flexman, utiliza JMP en su trabajo liderando el grupo de Procesos y Análisis de Riesgos en Talecris Botherapeutics.
A finales de 2010, Sarah había decidido participar en Asaltar el castillo , uno de los eventos ofrecidos en la competencia olímpica de ciencia a nivel estatal. Este desafío en particular fue diseñar, construir y lanzar un modelo de catapulta, que es una catapulta de estilo medieval para lanzar piedras pesadas (ver más abajo).
Con solo seis semanas para construir su entrada en la Olimpiada de Ciencias de Carolina del Norte, Greg le enseñó a Sarah cómo usar JMP para diseño de experimentos (GAMA). Ambos pasaron por mi oficina recientemente para contarme sobre el proyecto de Sarah.
Un evento abierto en la Olimpiada de Ciencias, la competencia de trebuchet incluye muchos requisitos . Por ejemplo, el trebuchet tenía que caber en un cubo de 75 cm. Se proporcionaron los rangos de peso para el contrapeso y el proyectil, pero los valores específicos no se conocerían hasta el día de la competencia, cuando los competidores tendrían que predecir el resultado y luego ser juzgados tanto por la distancia como por la precisión de su predicción.
Sarah encontró un diseño de trebuchet que le gustaba en línea y calculó las proporciones para que encajaran las dimensiones del papel. Para construirlo, usó principalmente materiales que su familia ya tenía en casa. Por ejemplo, las ruedas venían de un scooter infantil y el brazo de lanzamiento era parte de un viejo poste de la tienda. Sarah hizo toda la construcción por su cuenta, incluso cortando el poste de la tienda y piezas de plástico. Otras partes que puso juntas incluyeron un eje, una eslinga, un riel para la eslinga, rieles laterales y el punto de apoyo (punto de pivote).
Entonces, ¿cuánta ayuda recibió ella de su papá?
"Me ayudó con el DOE", dijo Sarah.
"La hice comenzar con el DOE. Ella usó el diseñador personalizado y llenó los espacios en blanco. Todo lo que le dije fue que debería ser un modelo de tercer orden con interacciones. El Diseñador personalizado genera una tabla de datos con los valores de los parámetros X y el script "modelo de ajuste", todo listo para funcionar ", dijo Greg.
Usando DOE, Sarah optimizó para maximizar la distancia usando el modelo. Esto predijo cómo haría el trebuchet y cómo los diversos factores afectaron el resultado.
Este es el proceso completo de Sarah: construyó el trebuchet, lo probó, usó JMP para el DOE durante la optimización, cambió el ángulo del gancho y la eslinga para mejorar el rendimiento, hizo más pruebas, ingresó estos nuevos datos, replantea el modelo y realizó sus gráficos de predicción finales. Las variables en su DOE eran la longitud de la cuerda, el contrapeso y el peso del proyectil, y ella optimizó la distancia, es decir, hasta dónde llegaría el proyectil.
“En lugar de realizar 125 pruebas porque tenemos tres variables con cinco niveles cada una, el DOE encontró la manera de realizar solo 26 pruebas y obtener aproximadamente los mismos resultados. Escribí los resultados, ejecuté el modelo y usé el Perfilador JMP. Comprendí cómo las variables predecían el resultado y encontré varios patrones ", explicó.
Entonces, JMP hizo una gran diferencia.
“Debido a que empecé varios meses tarde, estábamos a tiempo. JMP nos ahorró mucho tiempo dibujando los gráficos. Habríamos tenido que dibujarlos a mano. El DOE también fue enorme en caracterizar el trebuchet. Todo habría tardado mucho más, y solo tenía seis semanas ”, dijo.
Sarah dijo que no encontraba que JMP fuera particularmente difícil de usar. “En general, fue muy fácil una vez que comencé a usarlo. Simplemente conecte la información ", dijo ella.
El día de la competencia, Sarah llevó su trebuchet a un estadio en Campbell University en Buies Creek. Los competidores recibieron las características específicas del peso del proyectil (40 gramos) y el contrapeso (2.5 kilogramos). Dados estos valores, Sarah predijo que su catapulta dispararía 16 metros. Al igual que los otros competidores, tenía cinco minutos para hacer tres tiros. El espacio de la competencia solo ofrecía un máximo de 13 metros de colocación objetivo.
Su trebuchet era demasiado poderoso. En los tres intentos, ella golpeó el mismo asiento en la arena, mucho más allá del objetivo de 13 metros. Desafortunadamente, su puntaje de precisión fue deducido porque el proyectil aterrizó varios metros más allá del objetivo, como se puede ver en la foto de abajo.
"Debería haber ensayado la carrera de cinco minutos", señaló.
Sin embargo, Sarah obtuvo el segundo lugar en la competencia regional para estudiantes de secundaria, un resultado impresionante. Bravo, Sarah!
Ella dijo que construir la catapulta y competir en la Olimpiada de Ciencias fue una experiencia divertida en general.
“No había hecho ningún edificio así. Todo el día fue divertido. Era un ambiente de aprendizaje muy abierto. Estabas experimentando con cosas que nunca habías hecho antes. Definitivamente lo haría de nuevo ", dijo Sarah.
Y ella lo hará - el próximo año.
(Nota: Todas las fotos proporcionadas por Greg Flexman.)
Daniel escribió:
¿Ayudaría cortar el largo de la picadura? Es posible que no se le haya permitido modificar el catalejo durante la competencia, pero sus pruebas podrían usarse para predecir el efecto de acortar su cuerda para reducir la distancia a 13 metros.
En cualquier caso, las felicitaciones están en orden! Gran aplicación del DOE.
Steve escribió:
¡Excelente trabajo Sarah!
Tengo una hija de primer grado y acabamos de comenzar a usar software matemático en la computadora de la casa para proyectos escolares. Espero poder pasar con ella a estadísticas.
Hago muchos proyectos de optimización para mi empresa y a menudo hemos encontrado que su experiencia es verdadera. La solución de diseño está bien optimizada y tiene una excelente previsibilidad dentro del rango de los parámetros probados. Sin embargo, en la aplicación del mundo real, las cosas / efectos que no esperas pueden llegar a "morderte". En su caso, el tiempo requerido para los disparos y el límite de distancia objetivo de 13 m.
Gran trabajo y espero que lo hagas mejor el próximo año!
Steve
Trish Mullins escribió:
Fui juez en el evento de Diseño Experimental en el Torneo Regional de la Olimpiada de Ciencias de Buies Creek que se llevó a cabo en la Universidad de Campbell el 19 de febrero. Es maravilloso ver todas las cosas geniales que los niños piensan cada año. ¡Ve Sarah!
Storm the Castle no es exactamente un "evento abierto" como se indica en el artículo. Tu escuela debe entrar en un equipo. Las escuelas o los grupos escolares en el hogar pueden formar equipos de hasta 18 estudiantes para competir en parejas o en grupos de tres en 23 eventos diferentes. Se necesita mucha ayuda de adultos / padres para que los niños aprendan lo que se necesita para estos eventos. ¡Vaya Greg, por tomarse este tiempo para ayudar!
Trish Mullins
Coordinador de la Olimpiada de Ciencias
Escuela Secundaria Cardinal Gbbbons
