Activité en classe Facilitateur

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Informations d'arrière-plan

Ce projet offre la possibilité d'introduire plusieurs concepts de physique et d'ingénierie différents à vos élèves. Vous pouvez personnaliser la discussion pour répondre à vos besoins.

Vous pouvez choisir si vous souhaitez utiliser l'activité pour mettre en évidence le processus de conception d'ingénierie, les concepts de la physique, ou les deux.

Pour discuter

Cette activité scientifique peut être utilisée comme point de départ pour une variété de discussions de la physique et de l'ingénierie. Voici quelques exemples de questions qui peuvent être utilisées pour démarrer une discussion:

Quelle est la troisième loi du mouvement de Newton?
Lorsque vous gonflez un ballon, ce qui se passe quand vous laissez aller?
Que se passerait-il si le ballon était attaché à une petite voiture de jouet?
Quelles sont les étapes de base du processus de conception technique?
Y at-il une seule « bonne réponse » à un problème d'ingénierie, ou pourrait-il y avoir plusieurs solutions?

Nécessaire pour préparer à l'avance:

L'espace ouvert au sol (environ 15 pieds de long) pour les étudiants de tester leurs voitures
Table supplémentaire pour la pose des matériaux de construction (voir ci-dessous) d'une manière organisée
ruban adhésif, notes autocollantes, ou un ruban à mesurer pour la concurrence, pour voir dont la voiture va le plus loin

L'objectif de ce projet est de permettre aux élèves de concevoir de façon créative et construire leur propre voiture en choisissant leur propre matériel. Ainsi, il n'y a pas un ensemble spécifique de matériaux requis pour chaque groupe. Vous devriez avoir une variété de matériaux dans les catégories suivantes disponibles pour les étudiants à choisir. Notez que vous pouvez réduire les coûts en utilisant des matériaux recyclés lorsque cela est possible.

Chaque groupe devrait également avoir accès à:

Les ciseaux
Si les élèves sont assez vieux, couteau de passe-temps (sinon, vous devriez avoir au moins un couteau de passe-temps à portée de main pour adulte, car il sera utile pour la fixation des roues aux essieux; voir ci-dessous)

Que faire

Préparer à l'avance (10-20 minutes)

Créer deux copies d'un système simple roue / axe, comme le montre la figure 3. Il existe plusieurs façons de le faire. Voici deux exemples, mais vous pouvez essayer d'autres en fonction des matériaux dont vous disposez. Encore une fois, le choix des matériaux à utiliser et de les tester fait partie du processus de conception technique.
1. Collez une brochette en bois à travers une paille de taille normale. Utilisez cutter pour faire « X » trous en forme dans le milieu de deux couvercles en plastique, et les faire glisser sur les extrémités de la broche. Maintenant, vous devriez être en mesure de tenir la paille et tourner les roues, et la brochette se tourner à l'intérieur de la paille.
2. Couper un morceau de papier de sorte que l'une des dimensions est inférieure à la longueur d'un crayon de bois. Ensuite, le papier rouler hermétiquement dans un tube et glisser sur un CD ou l'autre extrémité. Maintenant, tenir un crayon en bois à travers le tube de papier. Tenez le crayon et tourner les roues, et le tube de papier tourne autour du crayon (note: les CD oscillera si vous ne les sécurisez pas avec du ruban adhésif).

Activité scientifique (45 minutes à 1 heure)

Résultats attendus

Une voiture de ballon bien construit devrait facilement pouvoir voyager 10-15 pieds. Cependant, vous verrez probablement les étudiants courent dans de nombreux problèmes de conception, ce qui dans les voitures qui ne fonctionnent pas bien ou ne se déplacent pas du tout sur le premier essai. Les roues peuvent vaciller, les essieux peuvent se coincer, les voitures peuvent être trop lourdes ou trop bancale, etcetera. Le dépistage précoce des voitures sur devrait permettre aux élèves d'identifier ces problèmes et de les corriger avant la compétition finale.

Pour plus d'exploration

Cette activité peut être étendu ou modifié de plusieurs façons. Voici quelques suggestions:

Utiliser une balance pour peser la voiture de chaque équipe. Plutôt que de marquer purement basée sur la distance, essayez de concevoir une voiture qui peut aller aussi loin que possible et être aussi léger que possible. Par exemple, Score = Distance / poids (il serait possible pour une voiture très léger pour battre une voiture plus lourde, même si la voiture plus lourde va plus loin).
Essayez de concevoir une voiture qui peut transporter un poids supplémentaire (comme quelques centimes). Utiliser le nombre de pièces de monnaie transportées en tant que multiplicateur de bonus pour le score, par exemple, Score = # de pièces de monnaie × la distance. Ou, essayez de transporter autant de poids que possible une distance fixe (par exemple 3 pieds), et le score que sur la base du nombre de pièces de monnaie.
Essayez une combinaison des deux points précédents: concevoir une voiture qui peut aller aussi loin que possible, être aussi léger que possible, et transporter autant de pièces de monnaie que possible. Le score est une combinaison de ces trois facteurs: Score = Distance × Nombre de quelques centimes / poids de la voiture.
Attribuer un « coût » pour chaque matière, et donner à chaque équipe un budget limité à travailler. Par exemple, « Chaque équipe a un budget de 0,25 $ 3, CD sont $ chacun, les crayons sont 0,10 $ chacun, des bouteilles en plastique sont de 0,50 $ chacun. » (Vous pouvez ajuster les chiffres en fonction des matériaux que vous avez). Cela permet d'introduire vos élèves à une autre partie réaliste du processus tout conception technique des projets réels ont un coût qui leur sont associés!

Ben Finio, PhD, Buddies Sciences

Ce projet a été parrainé par General Electric.

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