Rapport NA135L Sykkelhjelm Anne-Kristine Gundersen og Steffen Stemland

Transkript

1 Rapport NA135L Sykkelhjelm Anne-Kristine Gundersen og Steffen Stemland

2 Innholdsfortegnelse 1. Innledning 2. Teori 3. Materiell og metode 3.1. Utstyr 3.2. Fremgangsmåte 4. Resultater 5. Drøfting 5.1. Naturvitenskaplig drøfting 5.2. Naturfagdidaktisk drøfting 6. Konklusjon 7. Litteraturliste

3 Sykkelhjelm 1. Innledning Vi har gjennomført et demonstrasjonsforsøk for elevene i en 10. klasse, hvor vi målte hvor høyt vi måtte slippe en melon fra før den sprakk, og så gjentok dette med sykkelhjelm på en ny melon. Hensikten med forsøket er å se om en sykkelhjelm virkelig beskytter hodet ved fall, og eventuelt hvor stor forskjell det er på hvor stor høyde melonen tåler når den faller med og uten hjelm. Forskerspiren skrive logg ved forsøk og feltarbeid og presentere rapporter ved bruk av digitale hjelpemidler o Elevene skal skrive rapport på forsøket, som skal vurderes av oss og bearbeides. forklare betydningen av å se etter sammenhenger mellom årsak og virkning og forklare hvorfor argumentering, uenighet og publisering er viktig i naturvitenskapen o Særlig under elevenes konklusjon av forsøket kommer vi inn på eventuelle feilkilder. Dette er viktig da sykkelhjelmen vi bruker vil svekkes etter hvert slipp. Elevene oppmuntres også til å delta i den faglige diskusjonen under gjennomføringen av forsøket. Kropp og helse gjøre greie for hvordan livsstil kan føre til sykdom og skader, og hvordan det kan forebygges o Vi ønsker å danne positive holdninger til det å bruke sykkelhjelm i hverdagen gjennom å vise elevene hvor mye beskyttelse hjelmen faktisk gir. Fenomener og stoffer: gjøre rede for begrepene fart og akselerasjon, måle størrelsene med enkle hjelpemidler og gi eksempler på hvordan kraft er knyttet til akselerasjon o Elevene skal arbeide ut fra en tabell i boka og bruke dette til å finne farten, og igjen regne denne om fra meter i sekundet til kilometer i timen. gjøre greie for hvordan trafikksikkerhetsutstyr hindrer og minsker skader ved uhell og ulykker o Her er det bruken av sykkelhjelm som står sentralt. Elevene skal se og erfare at sykkelhjelm faktisk beskytter og har en hensikt, og vi prater også om hva hjelmen faktisk gjør. Forsøket er hentet fra elevenes lærebok Tellus av Hesenget, Rygh, Ekeland, Strand og Johansen (2008). 2. Teori Forsøket utføres i forbindelse med kapitlet som dekker begrepet energi. Med energi mener vi «evne til å utføre arbeid», eller «det som får noe til å skje». Dette begrepet har elevene arbeidet en del med, så det forventes det at de skal forstå. Et annet viktig begrep er energi og energioverganger. I dette tilfellet er det snakk om potensiell energi, melonen får potensiell energi, eller stillingsenergi, fordi den blir holdt over bakken. Når melonen faller går den over til kinetisk energi, også kalt bevegelsesenergi. Når melonen faller, holder den en viss fart, fordi den beveger seg i en retning. Fart finner vi ved å se på forholdet mellom strekningen man har tilbakelagt over et visst tidsrom. Akselerasjon er endring i fart, eventuelt retning. Dette skjer når melonen begynner å falle, og så når

4 melonen treffer underlaget. I forsøket benytter vi oss bare av tyngdeakselerasjonen som er fastsatt på 9.81 meter i sekundet. (Hesenget, Rygh, Ekeland, Strand og Johansen, 2008) 3. Materiell og metode 3.1. Utstyr Du trenger: - To meloner som er ca. like store. - En sykkelhjelm - Metermål Alt utstyret er lett å få tak i, men siden både melonene og sykkelhjelmen blir ødelagt under forsøket kan det være kostbart å gjennomføre. Derfor ble det gjort som et demonstrasjonsforsøk i vår klasse Fremgangsmåte 1. Det markeres opp mål så det er godt synlig hvor høyt over bakken vi skal slippe melonen fra. 2. Den ene melonen slippes rett ned i bakken, først fra det laveste målet, og så øker vi gradvis høyden. Dette gjøres helt til melonen sprekker. 3. Den andre melonen plasseres i sykkelhjelmen. Så slippes den med hjelmen ned fra de samme høydene som den første melonen, helt til vi har funnet høyden hvor melonen sprekker. Vi gjennomførte forsøket som et demonstrasjonsforsøk, så vi i samarbeid gjennomførte forsøket mens elevene satt rundt og fulgte med. Elevene var aktive i diskusjonen rundt hva vi skulle gjøre, vi snakket en del om teorien bak. Vi og elevene gjorde først en gjetning på hvilken høyde den første melonen ville bli ødelagt etter å ha falt fra. Etter å ha observert den første melonen brukte vi dette som grunnlag for å formulere en individuell hypotese om hvilken høyde melonen ville knuses fra når den har sykkelhjelm på. Forsøket inneholder ingen farlige kjemikalier eller bruk av flamme, så det kan anses som ufarlig. Det eneste man kan ha i bakhodet er at man må opp i en viss høyde for at melonen med hjelm skal knuses, og dette må gjøres stabilt og trygt, så ingen faller. Vi valgte likevel å gjøre forsøket som et demonstrasjonsforsøk, delvis fordi det ville bli store kostnader dersom hver gruppe skulle ødelegge to meloner og en hjelm, og delvis fordi dette er et forsøk som er lett å observere og diskutere uten å være den som faktisk utfører forsøket. Man ser godt hva som skjer selv om man ikke slipper melonen selv, kanskje til og med enda bedre.

5 4. Resultater Den første melonen sprakk da vi slapp den fra ca. 1,75 meter. Melonen med hjelm sprakk først da vi slapp den fra ca. 3 meter, da hadde hjelmen sprukket opp litt ved det siste fallet, fra ca. 2,75 meter. 5. Drøfting 5.1. Naturvitenskaplig drøfting Resultatet ble som forventet, melonen tålte å falle fra mye større høyde da den hadde hjelm på. Det som skjer, er at melonens fart blir høyere når man slipper den fra en større høyde. En får større kinetisk energi, som går over til større bevegelsesenergi. Når bevegelsesenergien er på sitt høyeste, treffer melonen bakken. Energien blir bare omgjort, og forsvinner ikke. Energien blir absorbert av underlaget, noe går over til lyd, og en del energi går over til lufta rundt. Når det er nok energi i forhold til den brå akselerasjonen når melonen treffer bakken, blir denne energien sterkere enn melonen, og da sprekker den opp. Det hjelmen gjør, er å absorbere trykket fra sammenstøtet slik at det rammer hjelmen i stedet for melonen. Den sprer også energien over et større område, slik at det blir mindre trykk over en større flate, i stedet for alt trykket samlet på en liten flekk. (Hesenget, Rygh, Ekeland, Strand og Johansen, 2008) Her er det mange feilkilder å ta hensyn til. For det første må melonene være like store for at resultatene skal kunne sammenlignes. De må også treffe underlaget på samme måte hver gang, siden melonen har en oval form, og dermed vil energien absorberes i en mindre del av melonen dersom den treffer på høykant enn om den treffer med den flateste siden ned. Alternativt kan det hende at melonen tåler støt bedre fra denne retningen, dette har vi ikke utforsket. Uansett bør melonen treffe gulvet likt for at resultatene skal kunne sammenlignes, når vi ikke vet noe om melonens eventuelle svakheter. Når det gjelder hjelmen, kan vi risikere at den spretter opp fra gulvet igjen fordi den absorberer energien bedre, og da kan den lande med melonen ned neste gang. Den feilkilden vi fokuserte mest på sammen med elvene, var det faktum at vi slapp samme melon flere ganger før den knuste. Det betyr at melonen antakelig blir svakere og mykere siden den blir utsatt for mer slitasje, så kanskje den hadde tålt mer om vi hadde brukt en ny melon av samme størrelse for hver høyde. Det samme gjelder for sykkelhjelmen, noe vi også fikk se, da plasten og isoporen begynte å sprekke opp ved 2,75 meter. Da sier vi egentlig at hjelmen er ødelagt, og dens beskyttende effekt er borte. Hvis vi da hadde brukt en ny hjelm, kunne den kanskje ha beskyttet melonen bedre så den hadde overlevd fallet fra 3 meter også Naturfagdidaktisk drøfting Et forsøk som dette er fordelaktig å kjøre som demonstrasjonsforsøk. Forsøket er av en slik natur, at elever fort kan spore av og fokusere på andre ting enn hva hensikten tilsier. Det å slippe en melon på gulvet kan fort utspille seg til å kaste en melon mot gulvet. Forsøket vil heller ikke la seg gjenta da både melonen og sykkelhjelmen vil knuses under forsøket. Elevene må være forberedte og vite hva de skal observere, og dette krever noe forarbeid. Elevene måtte vite forsøkets gang, siden det er et engangsforsøk. Vi valgte å kjøre forsøket nesten helt lærerstyrt da vi ønsket å beholde elevenes fokus på hva som skjedde, og ikke hva de skulle gjøre. Men når det gjelder gjennomføringen av forsøket, så kunne vi ha gjort det litt annerledes. Som nevnt over hadde det blitt dyrt å gjennomføre dette som et elevforsøk hvor flere grupper gjorde forsøket, og vi vurderte det også som unødvendig, siden dette forsøket er lett å observere med litt avstand. Men vi kunne ha sluppet elevene mer til likevel, gjennom å velge ut et par elever til å være dem som gjennomførte forsøket mens vi var deltakende og styrende. Forsøket er jo verken vanskelig eller farlig, så fagmessig hadde det ikke vært noe problem. Da kunne vi f.eks. ha valgt elever som muligens var litt uengasjerte, eller som ville trengt den følelsen av å gjøre noe praktisk for å kunne huske hva som skjedde. Dermed ville kanskje resten av klassen også fått et litt annet syn på forsøket, at det var

6 noe klassen gjorde, i stedet for bare enda en ting som læreren viser. Dette kunne ha trukket unødvendig energi og tid fra timen, men hvis det var planlagt på forhånd hadde det vært lett å få til, og noe man kan vurdere til senere. Elevene i klassen var flinke til å finne ut av feilkildene som kunne inntreffe under forsøket, men ikke alle vil være like flinke til dette. Dette må derfor inngå som en del av etterarbeidet i klassen, helst like etter forsøket, før elevene skal skrive rapport. På tross av feilkildene, vurderer vi forsøket som vellykket. Vi fikk demonstrert det vi ville, siden melonen tålte å falle fra nesten dobbelt så stor høyde før den sprakk, og den hadde kanskje tålt enda mer hvis hjelmen var hel hele tiden. Elevene fikk også arbeidet med begrepene energi, fart og akselerasjon, knyttet opp mot noe de akkurat hadde observert. Det var lett å holde oppmerksomheten deres, og vi fikk god anledning til å snakke om teorien bak forsøket, siden elevene allerede hadde fokus mot tavla. 6. Konklusjon Et veldig relevant og enkelt forsøk som favner om mye fagstoff, ikke bare i naturfag. Det vi kunne ha gjort annerledes, var at vi som lærere kunne ha gjennomført forsøket sammen med elevene i stedet for å gjøre det for dem. Med å velge ut elever til å gjennomføre forsøket ville man kanskje skape enda mer engasjement, fordi elevene vil se om medelevene klarer oppgaven. Her kunne man også ha valgt elever som man vet av erfaring pleier å skli bort og ikke følge med på det som skjer. Vi kunne også kanskje ha hatt en gardintrapp stående i klasserommet neste gang, nå som vi vet hvor høyt vi antakelig må for å få melonen med hjem til å knuse. Det er nok tryggere enn å klatre på møbler. Bortsett fra disse to punktene er vi, praksislærer og elevene fornøyde med hvordan forsøket ble utført, siden de fleste elevene var engasjerte og fikk med seg hva som skjedde.

7 7. Litteraturliste Ekeland, Per Roar & Hesenget, Ann-Beate & Johansen, Odd-Ivar & Rygh, Odd & Strand, Siri B. (2008) Tellus 10 naturfag for ungdomstrinnet. Aschehoug, Oslo. Utdanningsdirektoratet (2006) Læreplanverket for Kunnskapsløftet. Oslo.