Newton Camp modul 1014 "Ingeniørdag"

Transkript

1 Newton Camp modul 1014 "Ingeniørdag" Kort beskrivelse av Newton Camp-modulen Vi skal konstruere avanserte innretninger ved hjelp av hverdagslige gjenstander. Hvordan kan vi etterligne gamle våpen fra middelalderen? Hvordan kan vi lage motor til en musefellebil? Hvordan kan vi bruke fornybar energi? Aktiviteter: Konstruere kastemaskin Konstruere musefellebil Teste fart, konstruksjon, design og distanse Modulen ble pilotert sommeren 2007.

2 1. Navn "Ingeniørdag" 2. Kort beskrivelse Vi skal konstruere avanserte innretninger ved hjelp av hverdagslige gjenstander. Hvordan kan vi etterligne gamle våpen fra middelalderen? Hvordan kan vi lage motor til en musefellebil? Hvordan kan vi bruke fornybar energi? Aktiviteter: Konstruere kastemaskin Konstruere musefellebil Teste fart, konstruksjon, design og distanse Modulen ble pilotert sommeren Dagsplan Kl Oppstart (Opprop og oppsummering fra dagen før. Bli-kjent-øvelse: de deler seg selv inn på en rekke etter praktisk sans.) Kl Konstruere musefellebil og kastemaskin. (Dele inn i 10 grupper a 2 deltagere. De lager en felles kastemaskin og hver sin musefellebil. Skal tegne utkast på laminerte ark først.) Kl Lunsj (diskutere energi i maten) Kl Fortsette arbeidet Kl Konkurranse nr 1 Kl Gjøre forbedringer Kl Konkurranse nr 2 og opprydding Kl Henting 4. Faglige innholdsmomenter 4.1 Faglig tema Faglig tema: Design, konstruksjon, teknologi, motor, energi, gamle våpen, fart, friksjon 4.2 Faglig bakgrunnsinformasjon -for aktiviten(e) og åpne spørsmål Åpne spørsmål: Hvordan kan man lage en motor til musefellebil? Hvordan kan vi etterligne gamle våpen fra middelalderen? Hvordan kan vi bruke fornybar energi? A. Musefellebil 2/5

3 Energi er kanskje det mest sentrale begrepet i musefellebygging. Energi er definert som evnen til å utføre arbeid, eller mer vagt: Energi er det som får noe til å skje. Arbeid er bevegelse som resulterer i at noe blir gjort. Vanligvis observerer vi energi bare når noe skjer. Vi kan klassifisere energi på flere måter. Vanligst er det å klassifisere energi i bevegelses- og stillingsenergi. Energi som lagres og holdes klar til bruk, kalles stillingsenergi. Når vi presser sammen eller strekker en stålfjær, lagres det energi i fjæra. Fjæra kan utføre arbeid med denne energien. Vi kan også overføre energi til en gummistrikk ved å strekke den. I utstrukket tilstand kan gummistrikken utføre et arbeid. Bevegelsesenergi er den energien en gjenstand i bevegelse har. Sparkes en fotball bortover gresset, får den bevegelsesenergi. En bil i bevegelse har bevegelsesenergi på grunn av farten. Bevegelsesenergi eller stillingsenergi følger loven om energibevaring. Denne loven forteller oss at energi verken kan oppstå eller gå til grunne, bare omdannes fra en form til en annen. Den totale energien er alltid den samme. Ved å spenne fjæra til musefellebilen lagrer du energi i fjæra. Den lagrede stillingsenergien vil gå over til bevegelsesenergi straks du slipper fjæra, og musefellebilen begynner å bevege seg. I et "perfekt" univers ville musefellebilen rulle i det uendelige. Men i vårt univers har vi friksjon (heldigvis), og for å overkomme friksjonen må bilen utføre et arbeid. Friksjonen omdanner energi til varmeenergi, som stjeler energi fra bevegelsen og forårsaker at bilen til sist stanser opp. I designet av en bil med musefellemotor er det to variabler som bestemmer den totale prestasjonen: friksjon og energi. Friksjon er det som bremser og stanser bilen, fjærenergi er det som får bilen til å bevege seg. Hvis bilen møter for mye friksjon, vil for mye av energien brukes raskt opp, og bilen vil verken gå særlig langt eller akselerere særlig fort. Som en generell tommelfingerregel kan vi si at jo flere bevegelige komponenter bilen har, jo større blir friksjonen og energitapet. Jo mindre friksjonen er, jo lengre vil bilen gå. Saktegående biler får mindre luftmotstand og kan derfor gå lengre enn raske biler. B. Katapult En katapult er en kastemaskin som bruker en arm til å sende ut et prosjektil over en lengre distanse. En hvilken som helst type maskin som kaster et objekt kan beskrives som en katapult, men begrepet forstås vanligvis som en kastemaskin eller beleiringsmaskin benyttet i middelalderen. Det var vanlig at hæren eller armeen fant treverk og bygde katapulten på stedet der beleiringen skulle foregå, da dette ofte var lettere enn å frakte med seg deler. Katapulter ble oppfunnet tidlig, allerede i det niende århundret før Kristus. I det fjerde århundret før Kristus spredte de seg raskt rundt i Middelhavsområdet. Romerne hadde katapulter som kunne slynge kampesteiner på nær 30 kilo 150 meter av gårde. Ved slutten av det fjerde århundret før Kristus måtte enhver ambisiøs stat ha både krigsmaskiner og en halvprofesjonell hær. Alle byer måtte ha befestede murer. Philo fra Bysants bemerker omkring 200 f.kr at man har kommet fram til et basisk prinsipp for konstruksjon av katapulter. Det var at alle deler av katapulten, inkludert vekten eller lengden på prosjektilet, skulle være proporsjonalt i forhold til størrelsen på "fjærene". "Fjærene" var tett sammenbyltede tau som ble vridd og strammet før avfyring av katapulten. Trebuchetene, middelalderens vanligste kastemaskiner, fungerte etter vektstangprinsippet. Tidligere utgaver, som feks. romernes Onagere, hadde gjerne en diger tosjonsfjær el. som energikilde. Her oppe i det høye nord kalte de gjerne trebuchet'en blide eller valslynge. Slike kastemaskiner ble etterhvert temmelig storvokste og ble vesentlig brukt stasjonært under beleiringer av byer og festninger. De florerte på begge sider av murene, mange festninger hadde kastemaskiner montert på tårn og plattformer langs murene. Katapultene var antikkens tunge artilleri. Med dem kunne man slynge dødelige spyd, brannbomber eller knusende tunge steiner over festningsmurene. Helt frem til kruttvåpen slo gjennom på 1400-tallet i vesten, var det katapultene som var masseødeleggelsesvåpnene. De var høyt verdsatt og viktige for statens stilling. Også ingeniørene som utviklet dem var viktige deltagere i samfunnet. 3/5

4 Det hadde skjedd et teknologisk skifte i den antikke krigføring. De homeriske idealer om krigføring og kampen mann mot mann var truet av en annen måte å krige på: mer teknisk, mer kunnskapsbasert i stedet for dydsbasert, og mer tilegnede ferdigheter i stedet for medfødte. Plutark skriver om spartanerkongen Archidamus (regjerte fra 338 til 331 f.kr.) at han "da han for første gang så et prosjektil skutt ut av en katapult som var tatt med fra Sicilia ropte ut: Ved Herkules, dette er slutten på mannens tapperhet!" 5. Egnet sted for gjennomføring Et rom med god benkplass og tilgang til strøm, samt et egnet område der bilene og katapultene kan testes ut. 6. Anbefalt aldersgruppe år 7. Anbefalt antall deltakere pr leder Utstyr og materiell 8.1 Utstyr til denne modulen Hjul, strikk, blomsterpinner, papir, papp, limpistol + lim, hyssing, CD er, musefeller, bordtennisballer, bøtter, trestykker, verktøy, skjærefjøler, lekter, metallrør, øyekroker, laminerte ark og whiteboard-tusj 8.2 Materiell/oppgaver Plansjer med bilder av musefellebil og katapult. Plansje katapult.pdf Plansje musefellebil.pdf 9. Praktisk informasjon 9.1 Oppmøtetid og -sted Kl. 10 på basen 9.2 Hentetid og -sted kl på basen 9.3 Utstyr for deltakere 4/5

5 9.3.1 Fast utstyr som må være med deltakerne hver dag: Intet turutstyr Utstyr for denne modulen: Kun drikkeflaske og evt innesko 10. Sikkerhet 10.1 Krav til veiledere Veilederne må ha førstehjelpskunnskaper Krav til aktiviteten Sikkerhetsregler gjennomgåes i forkant av aktiviteten. Deltagere som unnlater å etterkomme sikkerhetsreglene i tråd med veiledernes tilrettevisninger, kan bli sendt hjem Ansvar og forsikring Deltagerne må ha egen ferie-/fritidsforsikring. 11. Utviklet av FIRST Scandinavia ved Anne Kristiansen 5/5