صندوق أدوات المعلم
- الغرض من هذه القراءة
يركز مختبر STEM هذا على استكشاف مركز الثقل (CoG) من خلال التلاعب بذراع Clawbot لتحويل موضع الوزن على الروبوت - مما يؤثر على CoG - أثناء قيادته على الأسطح غير المستوية. تهدف هذه القراءة الأولى إلى تقديم مفهوم مركز الثقل من خلال استكشاف كيفية إمالة برج بيزا المائل دون السقوط.
اعتبار مركز الثقل
كل جسم له مركز ثقل (CoG). إنه الموقع على الجسم حيث تتم موازنة سحب الجاذبية على أي جانب بسحب الجاذبية على الجانب الآخر. طريقة أخرى للتفكير في الأمر هي متوسط موقع وزن الجسم. إذا بقي CoG فوق قاعدة الكائن (الجزء المستقر على الأرض)، فلن يسقط الكائن.
تُظهر الصورة برج بيزا المائل الشهير. يُعرف هذا البرج بإمالة مرئية للغاية، 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 للغاية، إلا أن CoG لا يزال فوق قاعدة البرج وهكذا، يبقى البرج قائمًا! إذا ضغطت أكثر على البرج المائل في الصورة أعلاه بحيث يميل أكثر فأكثر حتى يمر السهم بقاعدة البرج، فسوف يسقط.
يمكنك أيضًا التفكير في أرجوحة أو مقياس. تقع نقطة الارتكاز، وهي النقطة الموجودة على الأرجوحة حيث تقع اللوحة، مباشرة تحت قلب الأرجوحة. إذا لم يكن الأمر كذلك، فإن الأرجوحة ستسقط على جانب واحد بدلاً من التأرجح لأعلى ولأسفل.
قم بتوسيع نطاق تعلمك
لتوسيع هذا النشاط، اطلب من طلابك موازنة قلم رصاص على أصابع السبابة. أخبر طلابك أن يديروا أيديهم لأعلى ويوازنوا قلم رصاص عموديًا على أصابع السبابة. إذا/عندما ينجح الطلاب في تحقيق التوازن، فقد وجدوا CoG الخاص بالقلم الرصاص. يمكن
للطلاب أيضًا ملاحظة مركز ثقل كائن مثل الكأس عن طريق ربط سلسلة بمركز الكائن وربط الوزن بأسفل السلسلة باستخدام ممحاة أو كائن آخر مرجح قليلاً. ضع الكوب على كتاب أو مكتب وقم بإمالته قليلاً. اطلب من الطلاب ملاحظة كيفية تحرك السلسلة فيما يتعلق بقاعدة الكائن.
اطلب من الطلاب ملاحظة مكان الخيط عندما يبدأ الجسم في السقوط. يجب أن يلاحظ الطلاب أنه عندما تمر السلسلة بقاعدة الكائن، يبدأ الكائن في السقوط.