أدوات المعلم
-
الغرض من هذه القراءة
يركز مختبر العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات هذا على استكشاف مركز الجاذبية (CoG) من خلال التعامل مع ذراع Clawbot لتغيير موضع الوزن على الروبوت - مما يؤثر على مركز الجاذبية - أثناء القيادة على الأسطح غير المستوية. تهدف هذه القراءة الأولى إلى تقديم مفهوم مركز الجاذبية من خلال استكشاف كيفية إمالة برج بيزا المائل دون السقوط.
النظر في مركز الثقل
كل جسم لديه مركز ثقل (CoG). إنه الموقع على الجسم الذي تتوازن فيه الجاذبية التي تسحب على أحد الجانبين مع الجاذبية التي تسحب على الجانب الآخر. هناك طريقة أخرى للتفكير في الأمر وهي متوسط موقع وزن الجسم. إذا بقي CoG فوق قاعدة الجسم (الجزء الذي يستقر على الأرض)، فلن يسقط الجسم.
تظهر الصورة برج بيزا المائل الشهير. يُعرف هذا البرج بميل واضح جدًا، حوالي 4 درجات من كونه عموديًا تمامًا (مستقيمًا لأعلى ولأسفل). يمكنك مقارنة السهم الموجود في الصورة بالأعمدة الموجودة على البرج لمعرفة مدى ميله. على الرغم من أن البرج مائل جدًا، إلا أن الترس لا يزال فوق قاعدة البرج، وبالتالي يظل البرج قائمًا! إذا قمت بدفع البرج المائل في الصورة أعلاه بحيث يميل أكثر فأكثر حتى يتجاوز السهم قاعدة البرج، فسوف يسقط.
يمكنك أيضًا التفكير في الأرجوحة أو الميزان. نقطة الارتكاز، وهي النقطة الموجودة على الأرجوحة حيث تستقر اللوحة، تقع مباشرة تحت ترس الأرجوحة. إذا لم يكن الأمر كذلك، فإن الأرجوحة سوف تسقط على جانب واحد بدلا من التأرجح لأعلى ولأسفل.
توسيع التعلم الخاص بك
لتوسيع هذا النشاط، اطلب من طلابك موازنة قلم رصاص على أصابع السبابة. اطلب من طلابك أن يرفعوا أيديهم إلى أعلى وأن يوازنوا قلم الرصاص بشكل عمودي على أصابع السبابة. إذا/عندما ينجح الطلاب في تحقيق التوازن، يكونون قد وجدوا ترس قلم الرصاص.
يمكن للطلاب أيضًا ملاحظة مركز ثقل جسم مثل الكوب عن طريق لصق خيط في منتصف الجسم وتثبيت الوزن في الجزء السفلي من الخيط باستخدام ممحاة أو أي شيء آخر خفيف الوزن. ضع الكوب على كتاب أو مكتب وقم بإمالته قليلاً. اطلب من الطلاب ملاحظة كيفية تحرك الخيط بالنسبة لقاعدة الجسم.
اطلب من الطلاب ملاحظة مكان وجود الخيط عندما يبدأ الجسم في السقوط. يجب أن يلاحظ الطلاب أنه عندما يمر الخيط بقاعدة الجسم، يبدأ الجسم في السقوط.