Die Verbindungen des Grabbers
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Der Zweck dieses Abschnitts
Das Ziel des Abschnitts Spielen ist es, den Schülern zu ermöglichen, den Build zu testen und ihnen zu helfen, die Umwandlung von Bewegungen mit Verbindungen zu erforschen. Lassen Sie die Schüler testen, wie sich der Grabber bewegt. Der Abschnitt Motivationsdiskussion enthält Fragen, die die Schüler dazu bringen sollen, darüber nachzudenken, wie Scherengestänge die Richtung einer Kraft verändern und wie der Aufbau des Grabbers verbessert werden könnte. Auf der zweiten Seite des Abschnitts Spielen werden Scherengestänge vorgestellt, die in professionellen Scherenbühnen verwendet werden, um einen weiteren vertrauten Kontext für die Analyse bereitzustellen.
Bei der Arbeit in Gruppen können folgende Schülerrollen vergeben werden:
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Bauexperte: Verantwortlich für das Verständnis der Struktur des Grabbers und die Demonstration des Betriebs des Builds an verschiedenen Punkten während der Aktivität.
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Recorder: Verantwortlich für die Dokumentation des Feedbacks des gesamten Teams im Engineering-Notizbuch.
Wenn Gruppen größer als zwei sind, kann mehr als ein Schüler die Verantwortlichkeiten derselben Rolle teilen.
Eine teambasierte Engineering-Notizbuch-Rubrik ist verfügbar, indem Sie hier klicken (Google / .docx / .pdf) und eine Collaboration-Rubrik ist verfügbar, indem Sie hier klicken (Google / .docx / .pdf). Eine Rubrik zur Bewertung einzelner Engineering-Notizbücher finden Sie hier (Google / .docx / .pdf).
Schritt 1: Untersuchen Sie den Greifer
In Schritt 2 des Grabber-Builds haben Sie eine Verbindung erstellt, indem Sie zwei Balken in der Mitte mit einem Stift aneinander befestigt haben. So entstand ein Scherengestänge. Das sollte leicht zu merken sein, wenn man daran denkt, wie sich die Seiten der Schere um einen Mittelpunkt bewegen.
- Build Expert: Halten Sie die Enden der unteren zwei Balken in jeder Ihrer Hände. Schließen und öffnen Sie den Greifer, indem Sie Ihre Hände auseinander und wieder zusammen bewegen, ähnlich wie mit einer einzigen Schere, aber mit zwei Händen.
- Recorder: Skizzieren und erklären Sie in Ihrem Engineering-Notizbuch, wie sich die Bewegungen des Build Expert im Vergleich zu den Bewegungen des Grabbers verhalten. Vergleichen Sie die Richtung der Bewegungen jedes Strahls und identifizieren Sie ein Muster.
Tipp: Sehen Sie sich an, wie die Stifte die Bewegungen der Balken beeinflussen.
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Das zu beachtende Muster ist, dass, wenn der Build Expert die Enden des Grabbers näher und weiter auseinander bewegt, die Stifte als Drehpunkte fungieren und sich die Balken nach innen bzw. nach außen bewegen.
Schritt 2: Ziehen Sie in Betracht, den Greifer zu verlängern
Der Grabber hat drei Scherengestänge. Durch das Hinzufügen weiterer Scherengestänge kann der Greifer angehoben oder weiter ausgefahren werden.
- Bauexperte: Platziere den Greifer so, dass er zur Hälfte geöffnet ist. Überlegen Sie, wie viel länger der Grabber wäre, wenn zwei weitere Scherengestänge zum Bau hinzugefügt würden. Sie können die Länge der beiden unteren Balken zur Schätzung verwenden.
- Recorder: Skizzieren Sie, wie der erweiterte Grabber-Build aussehen würde. Erklären Sie, warum das Hinzufügen von zwei weiteren Scherengestängen möglicherweise kein guter Designplan ist. Was könnte sich an der Funktionsweise des Grabbers ändern, wenn dem Build zwei weitere Verknüpfungen hinzugefügt werden?
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Antworten
Das Hinzufügen von zwei weiteren Scherengestängen würde ändern, wie viel Kraft benötigt wird, um den Grabber zu kontrollieren, und würde die Stabilität des Aufbaus verringern. Der längere Greifer würde mehr Kraft benötigen, um herauszudrücken oder hineinzuziehen. Das zusätzliche Gewicht würde auch die Träger und insbesondere die Stifte stärker belasten und somit ihre Stabilität verringern.
Diskussion motivieren
F: Wenn der Benutzer die Enden der Griffe des Greifers zusammenschiebt, bewegt sich das Greifende näher zusammen (Kneifen) oder weiter auseinander (Öffnen)?
A: Das Greifende bewegt sich näher zusammen (Klemmen oder Greifen), wenn der Benutzer die Griffe näher zusammenrückt.
F: Bewegt sich die Kraft, die durch Drücken oder Ziehen der Griffe des Greifers entsteht, immer in die gleiche Richtung oder ändert sie die Richtung? Wenn es die Richtung ändert, wo ändert die Kraft die Richtung?
A: Die Kraft, die durch Drücken oder Ziehen der Griffe des Greifers erzeugt wird, ändert die Richtung mehrmals am Drehpunkt oder an der gepinnten Verbindung im Build.
F: Wie können Sie den Aufbau verbessern, um ihn steifer und stabiler zu machen, wenn weitere Gestänge hinzugefügt werden?
A: Eine mögliche Lösung besteht darin, dickere Balken zu verwenden, um mehr Stabilität zu bieten (ein 2x4-Balken anstelle eines 1x4-Balken wäre ein Beispiel). Eine andere mögliche Lösung ist die Verwendung längerer Pins (ein 1x2 oder ein 2x2 anstelle eines 1x1-Anschlussstifts).
Erweitern Sie Ihr Lernen
Um diese Aktivität zu erweitern, erklären Sie den Schülern, dass ein einfacher Hebel ein Beispiel für ein Zwei-Gelenk-Gestänge wie ein Scherengestänge ist. Der Boden gilt als ein Glied, das an einem Gelenk oder Drehpunkt mit dem Hebel verbunden ist. Im Scherengestänge gibt es kein Gelenk, das durch einen Drehpunkt geschaffen wird, sondern einen Drehpunkt, der durch einen Stift geschaffen wird.
Bitten Sie die Schüler, komplexere Zusammenhänge zu untersuchen und ihre Entwürfe/Details in ihren technischen Notizbüchern festzuhalten.
Einige Beispiele für komplexere Verknüpfungen sind:
- Binärer Link
- Ternärer Link
- Quartärer Link
- Pentanary Link