Les liens du Grabber
Boîte à outils de l'enseignant
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Le but de cette section
L'objectif de la section Jouer est de permettre aux élèves de tester la construction et de les aider à explorer la conversion de mouvement avec des liens. Permettez aux élèves de tester comment le Grabber se déplace. La section Motiver la discussion fournit des questions pour amener les élèves à réfléchir à la façon dont les liens en ciseaux changent la direction d'une force et comment la construction du Grabber pourrait être améliorée. La deuxième page de la section Jeu présentera les liens en ciseaux utilisés dans les élévateurs à ciseaux professionnels pour fournir un autre contexte familier pour l'analyse.
Lorsque vous travaillez en groupe, les rôles d'étudiant suivants peuvent être attribués :
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Expert en construction : Responsable de la compréhension de la structure du Grabber et de la démonstration du fonctionnement de la construction à différents moments de l'activité.
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Enregistreur : Responsable de la documentation des commentaires de toute l'équipe dans le cahier d'ingénierie.
Si les groupes sont plus grands que deux, plus d'un élève peut partager les responsabilités du même rôle.
Une grille de notes d'ingénierie en équipe est disponible en cliquant ici (Google / .docx / .pdf) et une grille de collaboration est disponible en cliquant ici (Google / .docx / .pdf). Pour obtenir une grille de notation des cahiers d'ingénierie individuels, cliquez ici (Google / .docx / .pdf).
Étape 1 : Examinez le grappin
À l'étape 2 de la construction de Grabber, vous avez créé une liaison en attachant deux poutres ensemble au centre à l'aide d'une goupille. Cela a créé une liaison en ciseaux. Cela devrait être facile à retenir lorsque vous pensez à la façon dont les côtés des ciseaux se déplacent autour d'un point central.
- Expert en construction : tenez les extrémités des deux poutres inférieures dans chacune de vos mains. Fermez et ouvrez le Grabber en écartant et en rapprochant à nouveau vos mains, comme si vous utilisiez une seule paire de ciseaux, mais avec deux mains.
- Enregistreur : dessinez et expliquez dans votre cahier d'ingénierie comment les mouvements du Build Expert se comparent aux mouvements du Grabber. Comparez la direction des mouvements de chaque faisceau et identifiez un motif.
Astuce: Regardez comment les broches affectent les mouvements des poutres.
Boîte à outils de l'enseignant
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Réponses
Le motif à remarquer est que lorsque l'expert en construction rapproche et éloigne les extrémités du grappin, les broches agissent comme des points de pivot et les poutres se déplacent vers l'intérieur et vers l'extérieur, respectivement.
Étape 2 : Envisagez d'étendre l'attrapeur
Le Grabber a trois liaisons en ciseaux. L'ajout de liens en ciseaux permettrait au grappin de se soulever ou de s'étendre davantage.
- Expert en construction : placez le grappin de manière à ce qu'il soit à moitié ouvert. Considérez combien de temps le Grabber serait plus long si deux liaisons de ciseaux supplémentaires étaient ajoutées à la construction. Vous pouvez utiliser la longueur des deux poutres inférieures pour estimer.
- Enregistreur : esquissez à quoi ressemblerait la version étendue de Grabber. Expliquez pourquoi l'ajout de deux liens de ciseaux supplémentaires pourrait ne pas être un bon plan de conception. Qu'est-ce qui pourrait changer dans le fonctionnement du Grabber si deux liens supplémentaires sont ajoutés à la construction ?
Boîte à outils de l'enseignant
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Réponses
L'ajout de deux liaisons de ciseaux supplémentaires modifierait la force nécessaire pour contrôler le Grabber et diminuerait la stabilité de la construction. Le plus long Grabber aurait besoin de plus de force pour pousser ou tirer. Le poids supplémentaire mettrait également plus de pression sur les poutres et en particulier sur les goupilles et diminuerait donc sa stabilité.
Motiver la discussion
Q : Lorsque l'utilisateur pousse les extrémités des poignées du grappin ensemble, l'extrémité de préhension se rapproche-t-elle (pincement) ou s'éloigne-t-elle (ouverture) ?
R : L'extrémité de préhension se rapproche (pince ou saisit) lorsque l'utilisateur rapproche les poignées.
Q : La force créée en poussant ou en tirant les poignées du Grabber se déplace-t-elle toujours dans la même direction ou change-t-elle de direction ? Si elle change de direction, où la force change-t-elle de direction ?
R : La force créée en poussant ou en tirant les poignées du grappin change de direction plusieurs fois chacune au point de pivot ou à la connexion goupillée dans la construction.
Q : Au fur et à mesure que d'autres liens sont ajoutés, comment pouvez-vous améliorer la construction pour la rendre plus rigide et stable ?
R : Une solution possible est d'utiliser des poutres plus épaisses pour fournir plus de stabilité (une poutre 2x4 au lieu d'une poutre 1x4 serait un exemple). Une autre solution possible est d'utiliser des broches plus longues (une broche de connecteur 1x2 ou 2x2 au lieu d'une broche de connecteur 1x1).
Étendez votre apprentissage
Pour développer cette activité, expliquez aux élèves qu'un simple levier est un exemple de tringlerie à deux barres comme une tringlerie à ciseaux. La masse est considérée comme une liaison reliée au niveau d'une articulation, ou d'un point d'appui, au levier. Dans la tringlerie à ciseaux, il n'y a pas une articulation créée par un pivot mais un point de pivot créé par un axe.
Demandez aux élèves d'explorer des liens plus complexes et d'enregistrer leurs conceptions/détails dans leurs cahiers d'ingénierie.
Voici quelques exemples de liens plus complexes :
- Lien binaire
- Lien ternaire
- Lien quaternaire
- Lien pentanaire