Teacher Toolbox
-
Het doel van dit hoofdstuk
Het doel van de sectie Spelen is om leerlingen de mogelijkheid te bieden de constructie te testen en hen te helpen bij het verkennen van het omzetten van beweging met koppelingen. Laat de leerlingen testen hoe de Grabber beweegt. In het gedeelte Motiveer discussie staan vragen om leerlingen aan het denken te zetten over hoe schaarverbindingen de richting van een kracht veranderen en hoe de bouw van de Grabber kan worden verbeterd. Op de tweede pagina van de sectie Spelen worden schaarkoppelingen geïntroduceerd die worden gebruikt in professionele schaarhoogwerkers, om een andere vertrouwde context voor analyse te bieden.
Bij het werken in groepen kunnen de volgende leerlingrollen worden toegekend:
-
Bouwexpert: Verantwoordelijk voor het begrijpen van de structuur van de Grabber 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 in het engineeringnotebook.
Als groepen groter zijn dan twee, kan meer dan één leerling de verantwoordelijkheden van dezelfde rol delen.
Een teamgebaseerde technische notebookrubriek is beschikbaar door hier te klikken (Google / .docx / .pdf) en een samenwerkingsrubriek is beschikbaar door hier te klikken (Google / .docx / .pdf). Voor een rubriek om individuele technische notebooks te scoren, klik hier (Google / .docx / .pdf).
Stap 1: Onderzoek de Grabber
In stap 2 van de Grabber-build heb je een koppeling gemaakt door twee balken in het midden aan elkaar te bevestigen met een pin. Hierdoor ontstond een schaarkoppeling. Dat zou gemakkelijk te onthouden moeten zijn als je bedenkt hoe de zijkanten van een schaar rond een middelpunt bewegen.
-
Bouwexpert: Houd de uiteinden van de onderste twee balken in elk van uw handen. Sluit en open de Grabber door uw handen uit elkaar en weer naar elkaar toe te bewegen, vergelijkbaar met het gebruik van een enkele schaar, maar dan met twee handen.
-
Recorder: schets en leg in je technische notitieboekje uit hoe de bewegingen van de Build Expert zich verhouden tot de bewegingen van de Grabber. Vergelijk de richting van de bewegingen van elke straal en identificeer een patroon.
Hint: Kijk hoe de pinnen de bewegingen van de balken beïnvloeden.
Docententoolbox
-
Antwoorden
Het patroon dat opvalt is dat wanneer de Bouwexpert de uiteinden van de Grabber dichter en verder uit elkaar beweegt, de pinnen als draaipunten fungeren en de balken respectievelijk naar binnen en naar buiten bewegen.
Stap 2: Overweeg om de Grabber uit te breiden
De Grabber heeft drie schaarkoppelingen. Door meer schaarverbindingen toe te voegen, zou de grijper verder kunnen heffen of uitschuiven.
-
Bouwexpert: plaats de Grabber zo neer dat deze half geopend is. Bedenk hoeveel langer de Grabber zou zijn als er nog twee schaarverbindingen aan de constructie zouden worden toegevoegd. U kunt de lengte van de twee onderste balken gebruiken om een schatting te maken.
-
Recorder: schets hoe de uitgebreide Grabber-build eruit zou zien. Leg uit waarom het toevoegen van nog twee schaarverbindingen geen goed ontwerpplan is. Wat zou er kunnen veranderen aan de manier waarop de Grabber werkt als er nog twee koppelingen aan de build worden toegevoegd?
Docententoolbox
-
Antwoorden
Het toevoegen van nog twee schaarverbindingen zou veranderen hoeveel kracht er nodig is om de Grabber te besturen en zou de stabiliteit van de constructie verminderen. De langere Grabber zou meer kracht nodig hebben om naar buiten te duwen of naar binnen te trekken. Het extra gewicht zou ook meer druk uitoefenen op de balken en vooral op de pennen, en daardoor de stabiliteit ervan verminderen.
Motiveer discussie
Vraag: Als de gebruiker de uiteinden van de handgrepen van de grijper naar elkaar toe duwt, beweegt het grijpuiteinde dan dichter naar elkaar toe (knijpen) of verder uit elkaar (openen)?
A: Het grijpuiteinde komt dichter bij elkaar (knijpt of grijpt) wanneer de gebruiker de handgrepen dichter bij elkaar brengt.
Vraag: Beweegt de kracht die ontstaat door het duwen of trekken aan de handgrepen van de Grabber altijd in dezelfde richting of verandert deze van richting? Als de kracht van richting verandert, waar verandert de kracht dan van richting?
A: De kracht die wordt gecreëerd door het duwen of trekken van de handgrepen van de Grabber verandert verschillende keren van richting, elk op een draaipunt of een vastgezette verbinding in de constructie.
Vraag: Hoe kun je, naarmate er meer koppelingen worden toegevoegd, de constructie verbeteren om deze stijver en stabieler te maken?
A: Een mogelijke oplossing is het gebruik van dikkere balken om meer stabiliteit te bieden (een 2x4 balk in plaats van een 1x4 balk zou een voorbeeld zijn). Een andere mogelijke oplossing is het gebruik van langere pinnen (een 1x2 of een 2x2 in plaats van een 1x1 connectorpin).
Breid uw leerproces uit
Om deze activiteit uit te breiden, legt u de leerlingen uit dat een eenvoudige hendel een voorbeeld is van een tweestangenstelsel, zoals een schaarmechanisme. De grond wordt beschouwd als één schakel die via een gewricht of steunpunt met de hefboom is verbonden. Bij de schaarverbinding is er geen verbinding gecreëerd door een steunpunt, maar een draaipunt gecreëerd door een pen.
Laat de leerlingen complexere verbanden verkennen en hun ontwerpen/details noteren in hun technische notitieboekjes.
Enkele voorbeelden van complexere koppelingen zijn:
-
Binaire koppeling
-
Ternaire verbinding
-
Kwartaire verbinding
-
Pentanaire verbinding