La migliore macchina per elastici

Gli elastici sono un modo conveniente ed efficace per insegnare la trasformazione dell'energia e questa macchina elastica rende questa lezione un vero spasso!

Una rapida ricerca su Google del "progetto di un elastico per auto" produce decine di migliaia di risultati, quindi perché reinventare la ruota con elastico? I risultati migliori mostrano auto con ruote piccole senza trazione o ruote CD che sono difficili da collegare a un axel, entrambe non ideali per l'apprendimento basato su progetti.

Una delle chiavi per un'auto elastica di successo sono le grandi ruote con impugnatura gommosa che non scivolano sull'asse. Con questo, puoi progettare l'auto per correre velocemente a breve distanza o percorrere una lunga distanza. Continua a leggere dopo la fase finale del progetto per imparare a modificare il design dell'auto per raggiungere ogni tipo di obiettivo e vedere i materiali didattici di accompagnamento.

Questo progetto è consigliato a partire dal 4 ° anno, tuttavia gruppi più piccoli di studenti più giovani possono costruire questa macchina con un aiuto extra.

Puoi trovare il piano delle lezioni, il foglio di progetto di 1 pagina e altre idee di progetto su STEM-Inventions.com

Passaggio 1: strumenti e materiali

Utensili

  • Pistola per colla a caldo e stick di colla
  • Forbici

materiale

  • (14) Bastoncini artigianali
  • (6) Cubetti artigianali
  • Set di ruote in plastica di grandi dimensioni (ruote, tasselli, elastici)
  • (1) Paglia di plastica
  • Nastro per mascheratura
  • (1) Fascetta per cavi da 4 "
  • (1) Elastico 1 / 8x7 "# 117b
  • Opzionale: piccole ruote in plastica e tasselli da 1/8 "
  • Opzionale: materiali pesanti, come rondelle metalliche

Passaggio 2: crea la cornice

Crea una cornice con 2 bastoncini artigianali come mostrato (figura 1).

Incollare i cubi artigianali come mostrato, quindi replicare lo stesso modello di cornice in alto (figura 2). Questa struttura a cubetti e stick impedisce al telaio di piegarsi.

Importante : nota come i cubi sul lato destro della figura 2 non siano incollati all'estremità dei bastoncini artigianali. Ci deve essere uno spazio tra il cubo e la fine dei bastoncini che è di circa 1/2 ". Questa è una parte fondamentale del telaio che sarà necessaria per il passaggio successivo.

È anche importante evitare l'incollaggio attraverso quel divario. Fare clic sull'immagine 1 per un'annotazione di chiarimento.

Passaggio 3: realizzare le ruote motrici

Il prossimo passo è quello di attaccare gli elastici alle ruote, che aggiungeranno trazione. Senza gli elastici, le ruote girano e sprecano energia prima che l'auto superi la sua inerzia e inizi a muoversi.

L'aggiunta di elastici può essere complicata. Il metodo migliore è tenere un elastico contro il bordo della ruota con il pollice, quindi lavorarlo con cura sulla ruota con l'altra mano (figura 1). Ripeti con tutte e 4 le ruote. Potrebbe essere necessario preparare questo passaggio per gli studenti di grado 5 o inferiore.

Montare una ruota su un tassello, quindi tagliare due pezzi di paglia lunghi circa 0, 5 ". Posizionare i pezzi di paglia sul tassello, quindi inserire un'altra ruota (figura 2).

Importante: le ruote devono adattarsi perfettamente. Se i tasselli si adattano liberamente, avvolgere uno strato di nastro adesivo attorno all'estremità del tassello prima di inserirlo nella ruota (figura 3).

Passaggio 4: collegare le ruote motrici

Usa una quantità abbondante di colla a caldo per fissare i pezzi di paglia al telaio. Assicurati di incollare le cannucce allo spazio che è stato creato quando hai realizzato la cornice (foto 1 e 2). Questo posizionamento assicura che le ruote motrici siano tirate contro il bordo del telaio quando l'auto è carica. Se le ruote motrici sono incollate o nastrate in qualsiasi altra parte del telaio, la forza dell'elastico avvolto la strapperà.

Passaggio 5: creare le ruote folli

Crea un set di ruote proprio come l'ultimo passaggio, tranne che questa volta usa un pezzo di paglia da 4, 5 "(11 cm). Queste ruote possono essere fissate sull'altro lato del telaio poiché non ci sarà alcun elastico che lo tira (foto 1).

Lo scopo di queste ruote è ridurre l'attrito (rispetto al telaio trascinandolo a terra) e aggiungere un po 'di peso per aumentare lo slancio. Queste ruote possono anche migliorare la velocità di rotazione della macchina. Avere 4 ruote con elastici a contatto con il terreno aiuta a evitare che l'auto si sposti lateralmente.

Importante: le quattro ruote devono essere allineate. In altre parole, i tasselli devono essere paralleli tra loro. Altrimenti la macchina virerà di lato.

Passaggio 6: applicare l'elastico

Lega un elastico attorno al telaio usando un nodo di traino vicino alle ruote folli (figura 1). Assicurati di evitare di legarlo attorno alla cannuccia, altrimenti pizzicherà il tassello del minimo e impedirà alle ruote di girare.

Legare una fascetta al tassello della ruota motrice. Tiralo il più stretto possibile, quindi taglia l'eccesso (figura 2). Qui è dove l'elastico verrà fissato alle ruote motrici. Se la fascetta per cavi scivola nel passaggio successivo, applicare una piccola quantità di colla a caldo.

Step 7: Wind It Up!

Agganciare l'elastico sul tassello della ruota motrice (figura 1).

Avvolgere l'elastico attorno al tassello (figura 2). Consiglio di usare il dito indice per far girare rapidamente le ruote motrici in circolo fino a quando l'elastico non viene avvolto più volte attorno all'asse motore (figura 3).

Passaggio 8: scegli Velocità o distanza?

Il design di base dell'auto funziona bene e può ancora insegnare agli studenti lo slancio, la trasformazione di energia e l'inerzia. Tuttavia, se vuoi specializzare l'auto per la velocità o la distanza, continua a leggere:

Progettare per la velocità

  • L'auto impiega tempo per raggiungere la massima velocità a causa dell'inerzia. L'inerzia è la tendenza di un oggetto a resistere al cambiamento di movimento. In altre parole, è quanta energia è necessaria per spostare un oggetto.
  • Gli oggetti più pesanti e più massicci hanno più inerzia e richiedono più energia per iniziare a muoversi. In questo caso, qualsiasi eccesso di peso richiede energia extra per muoversi prima che l'auto possa raggiungere la massima velocità.
  • Pertanto, per realizzare un'auto veloce, deve essere il più leggero possibile.
  • A tal fine, è possibile sostituire le ruote folli con ruote piccole (figura 1) o provare a ridurre alcuni dei materiali utilizzati nel telaio. Le ruote motrici devono rimanere grandi; le ruote piccole hanno un'inerzia troppo ridotta e gireranno in posizione quando l'auto viene rilasciata invece di afferrare il pavimento e spingere la macchina in avanti.
  • Inoltre, puoi sperimentare l'utilizzo di più di 1 elastico. Più elastici aumenteranno la quantità complessiva di energia che può essere immagazzinata e convertita in movimento cinetico e aumenterà la quantità di energia rilasciata nello stesso periodo di tempo di un solo elastico. In altre parole, 2+ elastici possono accelerare l'auto più velocemente, tuttavia se ce ne sono troppi, la coppia (forza rotante) sarà così grande da far girare le ruote in posizione prima che possano guadagnare trazione, oppure potresti persino distruggere il telaio.

Progettare per la distanza

  • Il motivo per cui l'auto non va avanti per sempre è a causa dell'attrito. L'attrito è quando due oggetti si sfregano l'uno contro l'altro e rallentano, di solito convertendo l'energia cinetica in calore.
  • L'auto genera attrito principalmente nella forma del tassello rotante che sfrega l'interno delle cannucce.
  • Supponendo che non vi sia eccessivo attrito, come un po 'di colla a caldo bloccata all'interno della cannuccia, quindi per far avanzare l'auto è necessario utilizzare l'energia immagazzinata in modo più efficace. L'aggiunta di più massa farà questo.
  • Perché? L'aggiunta di più massa genererà più slancio, che è la tendenza di un oggetto a continuare nella sua traiettoria attuale. Ad esempio, l'aggiunta di rondelle alle ruote motrici aumenta la sua massa complessiva e il suo potenziale di generare slancio (figura 2).
  • Lo slancio aggiuntivo è più difficile da rallentare e arrestare, quindi la piccola quantità di inevitabile attrito non rallenta la macchina tanto quanto prima. Pertanto, lo slancio in più "porta" l'auto a una distanza maggiore.
  • Tuttavia, se è più pesante, ci vorrà più tempo per accelerare, e poiché momento = velocità x massa, la macchina deve raggiungere un'alta velocità per generare quel momento in più.
  • Per ottenere una maggiore velocità, è possibile utilizzare più di 1 elastico (figura 2). Poiché le ruote motrici sono più pesanti, genererà più trazione e sarà meno probabile che scivoli a causa della coppia extra.
  • È importante sottolineare che la massa aggiuntiva deve essere aggiunta alle ruote. Se viene aggiunto al telaio, aumenterà l'attrito tra i tasselli e l'interno delle cannucce. Questo perché il peso del telaio poggia sui tasselli, quindi aggiungendo massa al telaio, peserà più pesantemente sui tasselli e aumenterà l'attrito. Questo in realtà causerà prestazioni peggiori della vettura che senza alcun peso aggiuntivo.

In entrambi i casi, se stai facilitando questo progetto con gli studenti, incoraggia la sperimentazione e l'apprendimento osservazionale. Anche se le loro idee iniziali non funzionano così come l'esempio di base, quei fallimenti creeranno opportunità per conoscere i principi della fisica a portata di mano.

Passaggio 9: Piano della lezione e scheda del progetto

Se hai intenzione di insegnare questo progetto a un gruppo di bambini, scarica il piano delle lezioni e il foglio del progetto allegati. Come tutti i miei piani di lezione, contiene l'obiettivo del progetto, la preparazione, la risoluzione dei problemi e un piano di lezioni suggerito. Il programma della lezione è una struttura ed è fornito come file .docx modificabile, progettato per essere elaborato per adattarsi al tuo pubblico.

Per scaricare il foglio di progetto, fare clic sull'immagine e quindi fare clic sul pulsante di download nell'angolo in basso a sinistra. Oppure, fare clic con il tasto destro e aprire l'immagine in una nuova scheda, quindi fare clic con il tasto destro e salvare l'immagine.

Il foglio di progetto può essere utilizzato come assistente didattico per gli studenti dal 5 ° in su. Per i gradi 4 e inferiori, ti consiglio di mostrare come costruire l'auto passo dopo passo, e quindi utilizzare il foglio di progetto come promemoria dei passaggi. Stampa un foglio di progetto per ogni 2 studenti.

Grazie per aver letto fino a qui! Se desideri altri progetti scientifici e di ingegneria come questo, dai un'occhiata a Made for STEAM.

allegati

  • Scarica Rubber Band Car.docx

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