Trọng tâm
Hộp công cụ giáo viên
-
Mục đích của bài đọc này
Phòng thí nghiệm STEM này tập trung vào việc khám phá trọng tâm (CoG) bằng cách điều khiển cánh tay của Clawbot để thay đổi vị trí của trọng lượng trên robot - ảnh hưởng đến CoG của robot - khi robot di chuyển trên bề mặt không bằng phẳng. Bài đọc đầu tiên này có mục đích giới thiệu khái niệm về trọng tâm bằng cách khám phá cách Tháp nghiêng Pisa có thể nghiêng mà không bị đổ.
Xem xét trọng tâm
Mỗi vật thể có một trọng tâm (CoG). Đó là vị trí trên vật thể nơi trọng lực kéo ở bất kỳ một bên nào được cân bằng bởi trọng lực kéo ở phía đối diện. Một cách khác để nghĩ về nó là vị trí trung bình của trọng lượng của một vật thể. Nếu trọng tâm nằm phía trên phần đế của vật thể (phần nằm trên mặt đất), vật thể sẽ không bị đổ.
Bức ảnh cho thấy Tháp nghiêng Pisa nổi tiếng. Tháp này được biết là có độ nghiêng rất dễ nhìn thấy, khoảng 4 độ so với chiều dọc hoàn hảo (thẳng lên và xuống). Bạn có thể so sánh mũi tên trong hình với các cột trên tháp để xem nó nghiêng như thế nào. Mặc dù tháp nghiêng như vậy, CoG vẫn ở trên chân tháp và vì vậy, tháp vẫn đứng vững! Nếu bạn đẩy Tháp nghiêng trong hình trên xa hơn nữa để nó nghiêng nhiều hơn nữa cho đến khi mũi tên đi qua chân tháp, thì tháp sẽ đổ.
Bạn cũng có thể nghĩ đến một cái bập bênh hoặc một cái cân. Điểm tựa, điểm trên bập bênh nơi ván nằm, nằm ngay dưới CoG của bập bênh. Nếu không, chiếc bập bênh sẽ rơi sang một bên thay vì nghiêng lên và xuống.
Mở rộng việc học của bạn
Để mở rộng hoạt động này, hãy yêu cầu học sinh giữ thăng bằng một cây bút chì trên ngón trỏ. Yêu cầu học sinh xoay lòng bàn tay hướng lên trên và giữ bút chì vuông góc với ngón trỏ. Nếu/khi học sinh thành công trong việc giữ cho bút chì cân bằng, các em đã tìm ra trọng tâm của bút chì.
Học sinh cũng có thể quan sát trọng tâm của một vật như cốc bằng cách buộc một sợi dây vào tâm của vật và gắn vật nặng vào đáy sợi dây bằng một cục tẩy hoặc một vật nhẹ khác. Đặt cốc lên một cuốn sách hoặc bàn và nghiêng nhẹ. Yêu cầu học sinh quan sát cách sợi dây chuyển động liên quan đến chân của vật.
Yêu cầu học sinh quan sát vị trí của sợi dây khi vật bắt đầu rơi xuống. Học sinh cần lưu ý rằng khi sợi dây đi qua chân vật, vật sẽ bắt đầu rơi xuống.