Lærerveiledning Vogn med frihjul Teknologi og design Bruke mekanismer hjul og akslinger Sette sammen komponenter Naturfag Måle avstand Utstyr for avlesing og kalibrering Krefter Bevegelsesenergi Stillingsenergi Friksjon og luftmotstand Utforskende arbeidsmåter Ordforråd/begreper Masse Posisjon Friksjon Effektivitet Andre nødvendige materialer 4 meter jevnt gulv Maskeringsbånd Tommestokk eller målebånd Treplanke eller hylle minst 1 meter lang en haug med bøker for å skråstille planken Reserveklosser fra LEGO, for å ta mål Tavletusj Sakser 101
Innledning Jack og Jill krangler som vanlig. De lager vogner for å se hvem som triller lengst ned i Launching Hill i deres lokale Greenall Park. Jill sier at dersom hun legger ekstra vekt på vognen sin, vil hun rulle lengst, fordi vognen hennes er tyngre. Jack mener at siden en tung last er vanskeligere å flytte, så vil han rulle lengre. Han foretrekker å ha større hjul, men Jill er ikke sikker på at dette vil hjelpe. Hvilken vogn vil rulle lengst? Tyngre eller lettere vogner, med større eller mindre hjul? La oss finne det ut! 102
Montering Lag en rampe Tegn en startlinje, 1 meter fra enden av planken. Plasser en støtte under planken, slik at startlinjen er 15 cm over gulvet. Hvorfor trenger vi en startlinje? Startlinje 15 cm Vi trenger den, fordi da er alle tester rettferdige; alle vognene ruller ned den eksakt samme rampen. Et stykke papp 1 m fra startlinjen til enden av planken Tips: Dersom tykkelsen på planken betyr at vognene hopper ned på gulvet, bruk da et stykke papp for å lage en jevn overgang fra planken til gulvet. Ca 4 m med jevnt gulv Bygg en vogn med frihjul (Hele bok 3A og bok 3B til side 6, steg 12). Test vognen på rampen. Ruller modellen jevnt? Hvis ikke, sjekk alle akslingene og bøssingene for å være sikker på at hjulene roterer likt. Sjekk i tillegg at alle elementer er solid festet til hverandre Tegn av vekten Tegn på den blå plastikkskiven eller tegn rundt og klipp ut en papirkopi. Lag en skala på papiret og fest papirkopien på toppen av den blå plastikkskiven. 103
Vurdering Mål hvor langt den tomme vognen ruller. Mål med en tommestokk og sammenlign med viseren på skiven. Skriv ned lengden og bruk en LEGO kloss som en markør der hvor vognen stoppet. Test minst 3 ganger for å være sikker på at du har et riktig svar. En tom vogn bør rulle ca 160 cm. Dette er mer en én gang rundt skalaen. Skalaen er nøyaktig innenfor et par centimeter. Merk av 1 m-målingene på en skala av plast med en strek som kan viskes bort. La vognen rulle ned rampen en gang til for å se om den ruller ca 160 cm. Dette ser du på skalaen og viseren (én full omdreining av skiven, pluss over en halv ny omdreining). Gjennomfør flere tester. Du trenger ikke bruke linjaler eller målebånd bare les av på skalaen. Ikke glem å nullstille viseren før hvert testløp! Tips: Se hvor langt vognen kjører ned planken. Viseren på plastikkskiven passerer null for første gang i det vognen treffer gulvet. Den måler nesten 1 meter i én rotasjon. Legg en vektkloss til på vognen (side 7, steg 13). Forutsi hvor langt den vil rulle ved å plassere en ny markørkloss langs banen. Deretter tester du. Vognen vil rulle nesten to ganger så langt. Vektklossen som faller sammen med vognen, gir den nesten dobbelt så mye bevegelsesenergi. Imidlertid kan du også merke deg at en ekstra vekt skaper ekstra friksjon eller gnidning mot akslingene, noe som får vognen til å gå saktere. Hva legger du merke til med viseren? Viseren går rundt mer enn én gang. Du må telle hvor mange ganger den går rundt. Test flere ganger for å være sikker på at dine målinger gir samme resultat hver gang. Jacks Big Wheel Deal Vil store hjul hjelpe vognen å rulle lengre enn små hjul? Sett dem på bakakslingen og test den på rampen (side 7, steg 14). Test først uten last (side 7, steg 14), så test med last (side 8, steg 15). Vognen ruller som regel fortere. Det er to grunner til det: Større tyngde = mer energi, og bakakslingen går saktere rundt, som betyr mindre friksjon. Visste du at? De store hjulene veier omtrent 16 g og de små hjulene omtrent 8 g. 104
Videreutvikling Supervekt Bygg fra bok 3B til side 12, steg 12. Erstatt 8-tannsgirhjulet med 24-tannsgiret. Forutsi og test hvor langt vognen ruller før viseren fullfører én omdreining. Den ruller 3 meter. Det nye girhjulet har 3 ganger så mange tenner som det lille. Snekkedrevet må dreie 3 ganger så ofte for å få 24-tannsgiret til å dreie én gang. Nå trenger du å kalibrere skalaen for å måle avstand nøyaktig innenfor 3 meter. Brattere bakke Forutsi først og så tester du hva som vil skje, dersom du dobler høyden av bakken. Du dobler stillingsenergien, dobler bevegelsesenergien, men du dobler ikke friksjon mot akslingen eller rullefriksjonen. 30 cm 105