Ağırlık Merkezi
Öğretmen Araç Kutusu
-
Bu Okuma Metninin Amacı
Bu STEM Laboratuvarı, Clawbot'un kolunu hareket ettirerek robotun ağırlığının konumunu değiştirerek robotun engebeli yüzeylerde ilerlerken ağırlık merkezini (CoG) keşfetmeye odaklanıyor. Bu ilk okumanın amacı, Pisa Kulesi'nin devrilmeden nasıl eğilebileceğini inceleyerek ağırlık merkezi kavramını tanıtmaktır.
Eğik Pisa Ağırlık Merkezini Düşünmek
Her nesnenin bir ağırlık merkezi (CoG) vardır. Herhangi bir taraftaki yerçekimi çekiminin karşı taraftaki yerçekimi çekimi ile dengelendiği nesne üzerindeki konumdur. Bunu düşünmenin bir başka yolu da bir nesnenin ağırlığının ortalama konumudur. Ağırlık merkezi cismin tabanından (yerde duran kısmından) yukarıda kalırsa cisim devrilmeyecektir.
Resimde ünlü Pisa Kulesi görülmektedir. Bu kulenin, mükemmel dikey (düz yukarı ve aşağı) olmaktan yaklaşık 4 derece uzakta, çok görünür bir eğime sahip olduğu bilinmektedir. Ne kadar eğimli olduğunu görmek için resimdeki oku kuledeki sütunlarla karşılaştırabilirsiniz. Kule çok eğimli olmasına rağmen, CoG hala kulenin tabanının üzerindedir ve bu nedenle kule ayakta kalır! Yukarıdaki resimdeki Eğik Kule'yi daha fazla iterek ok kulenin tabanını geçene kadar eğdirirseniz kule devrilir.
Bir tahterevalli veya teraziyi de düşünebilirsiniz. Tahtanın dayandığı tahterevalli üzerindeki nokta olan dayanak noktası, doğrudan tahterevallinin CoG'sinin altındadır. Öyle olmasaydı, tahterevalli yukarı ve aşağı sallanmak yerine bir tarafa düşerdi.
Öğrenmenizi Genişletin
Bu aktiviteyi genişletmek için öğrencilerinizden işaret parmaklarında bir kalem tutmalarını isteyin. Öğrencilerinize avuç içlerini yukarı bakacak şekilde ellerini çevirmelerini ve kalemi işaret parmaklarına dik olacak şekilde tutmalarını söyleyin. Öğrenciler kalemi dengede tutmayı başardıklarında kalemin ağırlık merkezini bulmuş olurlar.
Öğrenciler ayrıca bir ipi nesnenin merkezine bağlayıp ipin altına bir silgi veya hafif ağırlıklı başka bir nesne kullanarak ağırlık bağlayarak bir bardağın ağırlık merkezini de gözlemleyebilirler. Bardağı bir kitap veya masanın üzerine koyup hafifçe eğin. Öğrencilerden ipin nesnenin tabanına göre nasıl hareket ettiğini gözlemlemelerini isteyin.
Öğrencilerden, nesne düşmeye başladığında ipin nerede olduğunu gözlemlemelerini isteyin. Öğrenciler ipin cismin tabanını geçtiğinde cismin düşmeye başladığını fark etmelidir.