Bygga fordon krafter

Hitta på sidan

Temat i korthet

Vi konstruerar med hjälp av k´nex byggbitar fordon både efter egna idéer och efter steg för steg beskrivning och löser med dem en del uppgifter samt försöker förstå några olika begrepp tilll exempel rotation, gravitation, friktion, luftmotstånd, lägesenergi och rörelseenergi. Eleverna får lösa en del tuffa utmaningar och arbeta med ett naturvetenskapligt arbetssätt. Alla undersökningar dokumenteras i ett protokoll. Som avslutning gäller det att konstruera ett fordon där både prestanda och pris avgör resultatet.

Försök att använda ENaT dagen som en del i den vanliga undervisningen. Dagen kan vara en inledning, komma in under eller i slutet av ett temaarbete.

Kopplingar till läroplanen

Allt arbete med ENaTs teman har många kreativa inslag som styrker elevernas växande och stödjer därmed delar av läroplanens intentioner i kap 1.

Skolans värdegrund och uppdrag kap. 1

” Skolan ska stimulera elevernas kreativitet, nyfikenhet och självförtroende samt vilja till att pröva egna idéer och lösa problem. Eleverna ska få möjlighet att ta initiativ och ansvar samt utveckla sin förmåga att arbeta såväl självständigt som tillsammans med andra. Skolan ska därigenom bidra till att eleverna utvecklar ett förhållningssätt som främjar entreprenörskap.”

Förmågor åk 4-6

• Genomföra systematiska undersökningar
• Använda begrepp, modeller och teorier för att beskriva och förklara samband i naturen och samhället.
• identifiera och analysera tekniska lösningar utifrån ändamålsenlighet och funktion,
• identifiera problem och behov som kan lösas med teknik och utarbeta förslag till lösningar,
• använda teknikområdets begrepp och uttrycksformer
  

Centralt innehåll åk 4-6

Teknik

Tekniska lösningar

• Vardagliga föremål som består av rörliga delar och hur de rörliga delarna är sammanfogade med hjälp av olika mekanismer för att överföra och förstärka krafter.
• Ord och begrepp för att benämna och samtala om tekniska lösningar.

Arbetssätt för utveckling av tekniska lösningar

• Teknikutvecklingsarbetets olika faser: identifiering av behov, undersökning, förslag till lösningar, konstruktion och utprövning.
• Egna konstruktioner med tillämpningar av principer för hållfasta och stabila strukturer, mekanismer och elektriska kopplingar.
• Dokumentation i form av skisser med förklarande ord och begrepp, symboler och måttangivelser samt fysiska eller digitala modeller.

Fysik

Fysiken i naturen och samhället

• Energins oförstörbarhet och flöde...
• Krafter och rörelser i vardagssituationer och hur de upplevs och kan beskrivas, till exempel vid cykling.

Förarbete

Förberedelse för läraren att göra eller plocka fram:

• Max tio arbetsplatser för 2-3 elever.
  
• Ett bord i främre delen av klassrummet, att plocka upp grejer på.
  
• Tillgång till miniräknare, saxar och tejp.
  
• Rutigt A-4 papper till beräkningar av medelvärde.
  
• Ett rum eller korridor med fri golvyta att köra modellerna på eller om det inte går ställa bänkarna i en hästskoform.
  
• Skriv ut bifogade protokoll så varje elev har ett protokoll. ENaT mailar en fil med protokollet när så önskas.
  
• Förbereda gruppindelning av klassen. Helst två i varje grupp (se nedan)

Övrigt material tar ENaT med sig.

Att arbeta med innan besöket

Begrepp

• Gravitation
• Friktion
• Luftmotstånd
• Energi
• Lagrad energi
• Rörelseenergi
• Lägesenergi
• Elastisk energi

Räkna medelvärde med hjälp av miniräknare och avrunda till hela cm är också en användbar kunskap inför vår dag.

Grupper

Vi kommer att arbeta med tio grupper. Ju färre deltagare det är i varje grupp desto bättre, dock max tre per grupp. Läraren delar in eleverna i grupper i förväg. Det har visat sig att det ofta är bra att arbeta i homogena grupper med snabba, drivande elever i samma grupp och lite mer noggranna, eftertänksamma elever i andra grupper. Flickor och pojkar för sig kan fungera bra.

Temadagen

Design, konstruktion och dokumentation

Uppgift

Vi ska med hjälp av k´nex byggbitar konstruera fordon både efter egna ideér och efter beskrivning och med dem lösa en del uppgifter som hjälper oss att förstå några olika begrepp (se ovan). Dessa begrepp kan gärna introduceras före vårt besök. Efter varje uppdrag diskuteras vilka av ovanstående begrepp vi arbetat med under försöket.

Olika uppdrag

Innan eleverna får första uppdraget har vi en kort introduktion om hur K´nex fungerar och olika sätt att sammanfoga delar. Eleverna får under en liten stund prova på att sätta ihop och ta isär olika typer av bitar.
Före varje uppdrag gör vi hypoteser och efter får grupperna redovisa och diskutera resultatet innan eleverna börjar på nästa uppdrag.

1. Bygg ett fordon enligt beskrivning.
   Innan vi börjar med uppgift 2 kollar eleverna att hjulen rullar lätt på deras fordon. Visa på vårt exempelfordon hur.
   Visa rampen med 9 cm höjd. Introducera vad en ramp är och diskutera varför ett fordon med hjul rullar ner för en ramp. (gravitation)
   
2. Ändra rampens lutning på två olika sätt (12 cm och 21 cm) och undersök hur långt bilen åker.
   Observera att vid vetenskapliga undersökningar där man jämför olika resultat i olika försök vill man bara ändra en parameter i taget för att kunna dra riktiga slutsatser.
   Jämför begreppet ”Rättvisa försök”
   Börja med att låta eleverna göra en hypotes gärna genom den så kallade EPA metoden. (Låt eleverna tänka ENSAMMA, därefter diskutera i PAR att slutligen delge hypotesen till varandra ALLA tillsammans.) Det är bra om så många hypoteser som möjligt under temat föregås av en EPA. Detta för att ”tvinga” alla elever att vara aktiva och reflektera kring experimenten.
   Rulla nu fordonet på rampen 5 ggr vid varje lutning (12 cm och 21 cm). Beräkna medelvärde. (skriv in på bifogat protokoll) Slutsats?
   Efter att tillsammans arbetat fram en slutsats kan läraren introducera begreppen Lägesenergi och Rörelseenergi.
   Mer lägesenergi = mer rörelseenergi = fordonet rullar längre
   
3. Rulla bilen med lutning h =12 cm fem gånger till.
   Den här gången utan den vita axeln som bak pressar ut chassiet så att bakhjulen bromsas av friktionen mellan hjul och chassi. Beräkna medelvärde. (se protokoll)
   Efter att tillsammans arbetat fram en slutsats kan ev. läraren introducera begreppen Friktion och Luftmotstånd.
4. Sätt tillbaka den vita axeln igen och testa sedan att rulla bilen med olika last.
   3 varianter. (330 g i fylld 33 cl PET-flaska, 165 g i halvfull 33 cl PET-flaska, tom 33 cl PET-flaska) (Lutning h = 12) (se protokoll)
   Lägesenergin blir större om massan ökar vilket ger mer rörelseenergi och fordonet går längre. Samtidigt motverkas detta genom att flaskan ger större luftmotstånd. Det visar sig genom att den tomma flaskan går kortare en fordonet helt utan flaska.
   
5. Utmaning A.
   Testa att låta bilen rulla exakt en meter efter rampen genom att ändra förutsättningarna. (lutning på ramp, friktion, vikt, luftmotstånd) Fyll i resultatet i protokollet.
   
6. Driv bilen med hjälp av lagrad elastisk energi (gummisnoddsmotor)
   Försök få fordonet att rulla på plan mark med hjälp av gummisnodden.
   Därefter rekordförsök. Arbeta i 10 min och anteckna de fem bästa resultaten.
7. Utmaning B.
   Bygg ett så ”billigt” fordon (Fordonet måste ha minst tre hjul i marken och två axlar) som möjligt som kan åka så långt som möjligt med 12 cm lutning på rampen. Varje bit har ett pris. Räkna ut hur mycket det kostar att åka per centimeter. kr/cm Använd bifogat protokoll vid uträkningarna
8. Bedöm varandras fordon enlig några av begreppen vi arbetat med under dagen.
9. Avsluta med att kontrollräkna alla bitar i lådan. Sortera, räkna.

Efterarbete

Utvärdering med oavslutade meningar. ENaT har underlag.

Varje elev utvärderar dagen genom att skriva något om

• sin instas
• kompisens insats
• hela gruppens insats

Repetera begreppen vi arbetat med och gör fler försök kring dessa.
Inspiration hittar du på Nationellt resursentrum för fysik.

Länk till Nationellt resurscentrum för fysik webbplats.

Länk till Projektet Bygg en egen nöjespark på NRC webbplats

I boken Försök med Teknik finns det ett avsnitt som heter Bilar. Där finns det mycket roligt att arbeta vidare med.

Låna lådan

Du är välkommen att låna vår temalåda för att använda den i din egen undervisning. Du får låna lådan i några dagar upp till en vecka. Hör av dig till oss så svarar vi på om temalådan är ledig. Lådorna finns på vårt kontor på Hornugglegränd 9. Läs mer om hur du gör för att låna våra lådor under: Låna temalådor

Länk till att låna temalådor

Litteratur

Teknikgrytan (ISBN 978-91-86917-00-5)-Hans Persson, är en inspirerande bok med många enkla teknikförsök.

Försök med Teknik (ISBN 91-31-14780-9) -Hans Norkvist och David Powell särskillt avsnittet om Bilar