Zwaartepunt
Toolbox voor leerkrachten
-
Het doel van deze lezing
In dit STEM-lab ligt de nadruk op het onderzoeken van het zwaartepunt door de arm van de Clawbot zodanig te manipuleren dat de positie van het gewicht op de robot verandert. Dit heeft invloed op het zwaartepunt als de robot over oneffen oppervlakken rijdt. Deze eerste lezing is bedoeld om het concept van het zwaartepunt te introduceren door te onderzoeken hoe de Toren van Pisa gekanteld kan worden zonder dat deze omvalt.
Gezien het zwaartepunt
Elk object heeft een zwaartepunt (CoG). Het is de locatie op het object waar de zwaartekracht aan één kant wordt gecompenseerd door de zwaartekracht aan de andere kant. Een andere manier om erover na te denken is de gemiddelde locatie van het gewicht van een object. Zolang het zwaartepunt boven de basis van het object blijft (het deel dat op de grond rust), zal het object niet omvallen.
De afbeelding toont de beroemde scheve toren van Pisa. Deze toren staat bekend om een zeer zichtbare kanteling, ongeveer 4 graden van perfect verticaal (recht op en neer). Je kunt de pijl in de afbeelding vergelijken met de kolommen op de toren om te zien hoe gekanteld deze is. Hoewel de toren zo gekanteld is, staat de CoG nog steeds boven de basis van de toren en dus blijft de toren staan! Als je de scheve toren in de bovenstaande afbeelding nog verder zou duwen, zodat deze steeds meer zou kantelen totdat de pijl de basis van de toren zou passeren, zou deze omvallen.
Je kunt ook denken aan een wip of een weegschaal. Het steunpunt, het punt op de wip waar het bord rust, ligt direct onder de CoG van de wip. Als dat niet zo was, zou de wip naar één kant vallen in plaats van op en neer te wankelen.
Breid uw leerproces uit
U kunt deze activiteit uitbreiden door uw leerlingen te vragen een potlood op hun wijsvingers te laten balanceren. Zeg tegen uw leerlingen dat ze hun handen met de handpalmen naar boven moeten draaien en een potlood loodrecht op hun wijsvingers moeten houden. Wanneer leerlingen het potlood in evenwicht krijgen, hebben ze het zwaartepunt van het potlood gevonden.
Leerlingen kunnen ook het zwaartepunt van een voorwerp, bijvoorbeeld een kopje, observeren door een touwtje aan het midden van het voorwerp te bevestigen en aan het uiteinde van het touwtje gewicht te bevestigen met behulp van een gum of een ander licht verzwaard voorwerp. Plaats de beker op een boek of bureau en kantel hem lichtjes. Vraag de leerlingen om te observeren hoe het touwtje beweegt ten opzichte van de basis van het voorwerp.
Laat de leerlingen observeren waar het touwtje zich bevindt wanneer het voorwerp begint om te vallen. De leerlingen moeten opmerken dat wanneer het touwtje de basis van het voorwerp passeert, het voorwerp begint te vallen.