De koppelingen van de grijper
Teacher Toolbox
-
Het doel van deze sectie
Het doel van de Play-sectie is om studenten in staat te stellen de build te testen en hen te helpen bij het verkennen van converterende bewegingen met koppelingen. Laat de leerlingen testen hoe de Grabber beweegt. Het gedeelte Discussie motiveren bevat vragen om studenten na te laten denken over hoe schaarkoppelingen de richting van een kracht veranderen en hoe de bouw van de Grabber kan worden verbeterd. De tweede pagina van de Play-sectie introduceert schaarkoppelingen die worden gebruikt in professionele schaarliften om een andere vertrouwde context voor analyse te bieden.
Bij het werken in groepen kunnen de volgende studentenrollen worden toegewezen:
-
Bouwdeskundige: verantwoordelijk voor het begrijpen van de structuur van de grijper en het demonstreren van de werking van de bouw op verschillende punten tijdens de activiteit.
-
Recorder: Verantwoordelijk voor het documenteren van feedback van het hele team binnen het engineering notebook.
Als groepen groter zijn dan twee, kunnen meer dan één student de verantwoordelijkheden van dezelfde rol delen.
Een teamgebaseerde engineering-notitieblokrubriek is beschikbaar door hier te klikken (Google / .docx / .pdf) en een samenwerkingsrubriek is beschikbaar door hier te klikken (Google / .docx / .pdf). Klik hier (Google / .docx / .pdf) voor een rubriek om individuele technische notitieblokken te scoren.
Stap 1: Onderzoek de grijper
In stap 2 van de Grabber-build creëerde je een koppeling door twee balken in het midden aan elkaar te bevestigen met behulp van een pin. Hierdoor ontstond een schaarkoppeling. Dat moet gemakkelijk te onthouden zijn als je bedenkt hoe de zijkanten van een schaar rond een middelpunt bewegen.
- Build Expert: houd de uiteinden van de onderste twee balken in elk van je handen. Sluit en open de Grabber door je handen uit elkaar en weer samen te brengen, vergelijkbaar met het gebruik van een enkele schaar, maar met twee handen.
- Recorder: schets en leg in je engineering notebook uit hoe de bewegingen van de Build Expert zich verhouden tot de bewegingen van de Grabber. Vergelijk de richting van de bewegingen van elke balk en identificeer een patroon.
Hint: Kijk hoe de pinnen de bewegingen van de balken beïnvloeden.
Teacher Toolbox
-
Antwoorden
Het patroon om op te merken is dat als de Build Expert de uiteinden van de Grabber dichter en verder uit elkaar beweegt, de pinnen fungeren als scharnierpunten en de balken respectievelijk naar binnen en naar buiten bewegen.
Stap 2: Overweeg om de grijper te verlengen
De Grabber heeft drie schaarkoppelingen. Door meer schaarkoppelingen toe te voegen, kan de grijper verder optillen of uitschuiven.
- Build Expert: plaats de Grabber naar beneden zodat deze half open staat. Bedenk hoe lang de grijper zou zijn als er nog twee schaarkoppelingen aan de constructie werden toegevoegd. Je kunt de lengte van de twee onderste liggers gebruiken om een schatting te maken.
- Recorder: schets hoe de uitgebreide Grabber-build eruit zou zien. Leg uit waarom het toevoegen van nog twee schaarkoppelingen misschien geen goed ontwerpplan is. Wat kan er veranderen aan de werking van de Grabber als er nog twee koppelingen aan de build worden toegevoegd?
Teacher Toolbox
-
Antwoorden
Het toevoegen van nog twee schaarkoppelingen zou veranderen hoeveel kracht er nodig is om de grijper te besturen en zou de stabiliteit van de constructie verminderen. De langere Grabber zou meer kracht nodig hebben om naar buiten te duwen of in te trekken. Het extra gewicht zou ook meer druk leggen op de balken en vooral de pennen en daardoor de stabiliteit verminderen.
Motiveer discussie
V: Wanneer de gebruiker de uiteinden van de handgrepen van de grijper tegen elkaar duwt, beweegt het grijpeind dan dichter naar elkaar toe (knijpen) of verder uit elkaar (open)?
A: Het grijpeind beweegt dichter naar elkaar toe (knijpt of grijpt) wanneer de gebruiker de handgrepen dichter naar elkaar toe beweegt.
V: Beweegt de kracht die ontstaat door duwen of trekken aan de handgrepen van de grijper altijd in dezelfde richting of verandert deze van richting? Als het van richting verandert, waar verandert de kracht dan van richting?
A: De kracht die wordt gecreëerd door de handgrepen van de grijper te duwen of te trekken, verandert meerdere keren van richting op elk draaipunt of vastgezette verbinding in de constructie.
V: Naarmate er meer verbindingen worden toegevoegd, hoe kunt u de constructie verbeteren om deze stijver en stabieler te maken?
A: Een mogelijke oplossing is om dikkere balken te gebruiken om meer stabiliteit te bieden (een 2x4 balk in plaats van een 1x4 balk zou een voorbeeld zijn). Een andere mogelijke oplossing is om langere pinnen te gebruiken (een 1x2 of een 2x2 in plaats van een 1x1 Connector Pin).
Breid je leerproces uit
Om deze activiteit uit te breiden, leg je de leerlingen uit dat een eenvoudige hendel een voorbeeld is van een koppeling met twee staven, zoals een schaarverbinding. De aarde wordt beschouwd als één schakel die is aangesloten op een verbinding, of steunpunt, met de hendel. In de schaarkoppeling is er geen verbinding gemaakt door een steunpunt, maar een scharnierpunt gemaakt door een pen.
Laat de leerlingen complexere koppelingen verkennen en hun ontwerpen/details vastleggen in hun technische notitieblokken.
Enkele voorbeelden van complexere koppelingen zijn:
- Binaire link
- Ternaire link
- Kwartaire link
- Pentanary Link