Κέντρο βαρύτητας
Εργαλειοθήκη Δασκάλου
-
Ο Σκοπός αυτής της Ανάγνωσης
Αυτό το Εργαστήριο STEM επικεντρώνεται στην εξερεύνηση του κέντρου βάρους (CoG) χειριζόμενο τον βραχίονα του Clawbot για να μετατοπίσει τη θέση του βάρους στο ρομπότ - επηρεάζοντας το CoG του - καθώς κινείται σε ανώμαλες επιφάνειες. Αυτή η πρώτη ανάγνωση έχει ως στόχο να εισαγάγει την έννοια του κέντρου βάρους, διερευνώντας πώς ο Πύργος της Πίζας μπορεί να πάρει κλίση χωρίς να πέσει.
Λαμβάνοντας υπόψη το Κέντρο Βάρους
Κάθε αντικείμενο έχει ένα κέντρο βάρους (CoG). Είναι η θέση στο αντικείμενο όπου η βαρυτική έλξη από οποιαδήποτε πλευρά εξισορροπείται από τη βαρυτική έλξη από την αντίθετη πλευρά. Ένας άλλος τρόπος για να το σκεφτούμε είναι η μέση θέση του βάρους ενός αντικειμένου. Εάν το CoG παραμείνει πάνω από τη βάση του αντικειμένου (το μέρος που ακουμπά στο έδαφος), το αντικείμενο δεν θα πέσει.
Η εικόνα δείχνει τον περίφημο Πύργο της Πίζας. Αυτός ο πύργος είναι γνωστός για την πολύ ορατή κλίση του, περίπου 4 μοίρες από την τέλεια κατακόρυφο (ευθεία πάνω και κάτω). Μπορείτε να συγκρίνετε το βέλος στην εικόνα με τις κολώνες στον πύργο για να δείτε πόσο κεκλιμένος είναι. Αν και ο πύργος έχει τόσο μεγάλη κλίση, το CoG βρίσκεται ακόμα πάνω από τη βάση του πύργου και έτσι, ο πύργος παραμένει όρθιος! Αν σπρώχνατε περισσότερο τον Πύργο της Κεκλιμένης Πύργου στην παραπάνω εικόνα, έτσι ώστε να γέρνει όλο και περισσότερο μέχρι το βέλος να περάσει τη βάση του πύργου, τότε θα έπεφτε.
Μπορείτε επίσης να σκεφτείτε μια τραμπάλα ή μια ζυγαριά. Το υπομόχλιο, το σημείο στην τραμπάλα όπου ακουμπάει η σανίδα, βρίσκεται ακριβώς κάτω από το CoG της τραμπάλας. Αν δεν ήταν έτσι, η τραμπάλα θα έπεφτε στο πλάι αντί να ανεβοκατεβαίνει.
Επεκτείνετε τη Μάθησή σας
Για να επεκτείνετε αυτήν τη δραστηριότητα, ζητήστε από τους μαθητές σας να ισορροπήσουν ένα μολύβι στους δείκτες τους. Πείτε στους μαθητές σας να γυρίσουν τα χέρια τους με την παλάμη προς τα πάνω και να ισορροπήσουν ένα μολύβι κάθετα στους δείκτες τους. Εάν/όταν οι μαθητές καταφέρουν να το ισορροπήσουν, έχουν βρει το CoG του μολυβιού.
Οι μαθητές μπορούν επίσης να παρατηρήσουν το κέντρο βάρους ενός αντικειμένου, όπως ένα φλιτζάνι, δένοντας ένα σπάγκο στο κέντρο του αντικειμένου και προσθέτοντας βάρος στο κάτω μέρος του σπάγκου χρησιμοποιώντας μια γόμα ή άλλο ελαφρώς βαρύ αντικείμενο. Τοποθετήστε το φλιτζάνι σε ένα βιβλίο ή γραφείο και γείρτε το ελαφρώς. Ζητήστε από τους μαθητές να παρατηρήσουν πώς κινείται η χορδή σε σχέση με τη βάση του αντικειμένου.
Ζητήστε από τους μαθητές να παρατηρήσουν πού βρίσκεται το σπάγκο όταν το αντικείμενο αρχίζει να πέφτει. Οι μαθητές θα πρέπει να παρατηρήσουν ότι όταν το σπάγκο περνάει από τη βάση του αντικειμένου, το αντικείμενο αρχίζει να πέφτει.