Těžiště
Sada nástrojů pro učitele
tohoto čtení
Tato STEM laboratoř se zaměřuje na zkoumání těžiště (CoG) manipulací s ramenem robota Clawbot, čímž se posouvá poloha váhy na robotovi – což ovlivňuje jeho CoG – při jízdě po nerovném povrchu. Tato první četba má za cíl představit koncept těžiště zkoumáním toho, jak lze naklonit šikmou věž v Pise, aniž by se převrhla.
Vzhledem k těžišti
Každý objekt má těžiště (CoG). Je to místo na objektu, kde gravitace táhnoucí na kteroukoli stranu je vyvážena gravitací táhnoucí na opačnou stranu. Dalším způsobem, jak o tom přemýšlet, je průměrné umístění hmotnosti předmětu. Pokud střed těžiště zůstane nad základnou objektu (částí spočívající na zemi), objekt se nepřevrhne.
Obrázek ukazuje slavnou šikmou věž v Pise. Tato věž je známá tím, že má velmi viditelný sklon, asi 4 stupně od dokonalé svislosti (přímo nahoru a dolů). Šipku na obrázku můžete porovnat se sloupci na věži, abyste zjistili, jak je nakloněná. Přestože je věž tak nakloněná, CoG je stále nad základnou věže, a tak věž zůstává stát! Pokud byste dále tlačili na šikmou věž na obrázku výše, aby se stále více a více nakláněla, dokud šipka neprojde základnou věže, pak by se převrhla.
Můžete si také představit houpačku nebo váhy. Otočný bod, bod na houpačce, kde spočívá deska, je přímo pod CoG houpačky. Kdyby tomu tak nebylo, houpačka by spadla na jednu stranu, místo aby balancovala nahoru a dolů.
Rozšiřte si své znalosti
Pro rozšíření této aktivity požádejte studenty, aby si na ukazováčcích drželi tužku. Řekněte studentům, aby otočili ruce dlaněmi nahoru a drželi tužku kolmo k ukazováčkům. Pokud se studentům podaří tužku vyvážit, našli těžiště tužky.
Studenti mohou také pozorovat těžiště předmětu, například hrnku, tak, že ke středu předmětu připevní provázek a na jeho spodní část připevní závaží pomocí gumy nebo jiného mírně zatíženého předmětu. Položte hrnek na knihu nebo stůl a mírně ho nakloňte. Požádejte studenty, aby pozorovali, jak se šňůra pohybuje vzhledem k základně předmětu.
Nechte studenty sledovat, kde se provázek nachází, když se předmět začne převracet. Studenti by si měli všimnout, že když provázek projde kolem základny předmětu, předmět začne padat.