Krachten, spieren en modellen. Project V3 Een project van de vakken natuur-scheikunde, techniek en biologie. Klas: vmbo 3 tl
Inleiding; Dit project doe je met techniek, nask en biologie.
Opdracht; Kies een ledemaat van aards wezen en maak er een werkend model van. Dat model heeft “botten”, “spieren” en “gewrichten”, waarmee je de momentenwet kunt laten zien. De keuze van de materialen is vrij, in het lokaal zijn in ieder geval de bekende materialen van techniek aanwezig, daarnaast mag je gebruik maken van materialen van thuis of uit de prullenbak. Deelopdracht 1; Bepaal de maximale belasting van jullie gekozen ledemaat en reken deze met behulp van de momentenwet na. Deelopdracht 2; Geef de biologische namen van de onderdelen van het ledemaat uit het biologische wezen van jullie keuze Deelopdracht 3; Schets en maak het model zo realistisch mogelijk na en lever dit aan het eind in samen met een verslag met de uitwerkingen op één A4. Daarnaast houden jullie het logboek bij voor een cijfer. Materialen die bij techniek aanwezig zijn; Vurenhouten latten 7mm x 18 mm 7mm x 27 mm 27mm x 27 mm 12 mm x 12 mm rond 6 mm rond 9 mm rond 18 mm
bij max 400 mm lang bij max 400 mm lang bij max 400 mm lang bij max 400 mm lang bij max 400 mm lang bij max 400 mm lang bij max 400 mm lang
Elastieken Klein & groot (Postbode model) PVC buis Elektriciteitsbuis Staven ijzerdraad rond 3 mm ijzerdraad rond 2 mm ijzerdraad
bij max 400 mm lang bij max 400 mm lang bij max 400 mm lang
Om een beetje een idee te krijgen wat de bedoeling is volgt hier een voorbeeld van een project dat in de tweede klas gedaan wordt.
Project B2; Hoe sterk is je eigen lichaam
Klas B2
Het doel van het voorbeeld hieronder, is te leren hoe sterk onderdelen van je lichaam zijn, hoeveel kracht dat onderdeel van je lichaam levert en hoe dat samenhangt met de bouw van het skelet en de spieren. Je gaat een model van één deel van het lichaam maken, bijvoorbeeld een arm. Vervolgens ga je onderzoek doen naar de krachten die in je arm optreden en die jouw model kan leveren.
Afstand S is de lengte van de spier, van je schouder tot de elleboog knokkel. Afstand P is de afstand van je elleboog knokkel tot de aanhechting van de pees Afstand OA is de lengte van je onderarm, of de afstand van je elleboog tot je hand Hierna komen er technische tekeningen die je moet gebruiken om je model na te maken. Hierbij zijn de maten afhankelijk van jullie metingen. doe deze dus goed! Stap Verdeel de onderdelen van de tekeningen. Zorg dat ieder wat te doen heeft. Het rolscharnier boven aan de bovenarm is lastig en moet nauwkeurig gemaakt worden. Eigenlijk mag deze rol geen wrijvingsweerstand hebben. Eigenlijk mag het touwtje niets merken van dit scharnier. Stap Maak het geheel tot één werkende onderarm en verzin iets om de arm niet te ver door te laten strekken. Jij kunt je arm weer buigen als deze gestrekt is geweest, kan je model dit ook? Hoe kun je er voor zorgen dat het model altijd weer kan buigen? Stap Verzin iets om de arm vast te kunnen houden zonder de meting te beïnvloeden.
F1
l1
l2
Boven arm, gemaakt van; 2 stuks latten 18 bij 7 mm
F2
ø 4 mm
ø 3 mm
15
S S + 30 (15 mm aan beide kanten)
Boven arm tussenstuk, gemaakt van; 1 stuks lat 18 bij 18 mm
15
Momentenwet; Kracht 1 x Arm 1 = Kracht 2 x Arm 2 F1 x l 1 = F2 x l 2
½S
Pees katrol, gemaakt van; 1 stuks rondhout met sleuf
ø 4 mm
17
Bijvoorbeeld; F2 = 50 gram l 1 = 25 mm l 2 = 150 mm F1 x 25 = 50 x 150 F1 x 25 = 7500 F1 = 7500 / 25 = 300 gram, dit is de trekkracht in de spier die je nodig hebt om een arm van dit gewicht horizontaal te houden.
Model van een arm (mens) Schaal n.v.t.
Bovenarm
Tn, Na, Bi
Project B2
Onder arm
Onder arm, gemaakt van; 1 stuks lat 18 bij 18 mm gat ø 3 mm
ø 4 mm
P 15
15 OA
Pees bevestiging, gemaakt van; 1 stuks rondhout ø 6 mm
25
Hand, gemaakt van; 1 stuks lasdraad ø 3 mm gevouwen in een haak
Model van een mensen arm Schaal n.v.t.
Onderarm
Tn & Na
Project B2
Krachten, spieren en modellen. Project V3 Bijlage: Examenprogramma VMBO Biologie BIO/K/8 Houding, beweging en conditie De kandidaat kan 1 delen die van belang zijn voor stevigheid en beweging noemen, in afbeeldingen aanwijzen en in situaties waarin dit relevant is functie(s) en werking beschrijven, inclusief een aantal microscopische en macroscopische details 2 beschrijven wat er gebeurt bij bepaalde vormen van overbelasting van het bewegingsapparaat tijdens het werk en bij sport en hoe deze overbelasting zoveel mogelijk vermeden kan worden. Vakinhoudelijke beoordeling biologie op grond van: - kennis over bouw en werking van het model in relatie tot het menselijk lichaam - uitleg over de gekozen materialen en opbouw van het model, vergeleken met het echte lichaam - mogelijkheden die het model heeft ten opzichte van een echte arm (ingewikkeldheid) Bijlage: Examenprogramma VMBO Nask NASK1/K/9 Kracht en veiligheid De kandidaat kan 1 bij hefbomen in evenwicht uitleggen op welke manier met een kleine kracht een grote kracht wordt uitgeoefend en omgekeerd NASK1/V/2 Constructies 1 een constructie ontwerpen waarin de materiaalkeuze afhangt van de in de constructie optredende krachten en de resultaten presenteren 2 toepassingen van hefbomen in evenwicht noemen 3 de ligging van het massamiddelpunt bij een homogene balk en staaf bepalen en weten dat in dat punt de resultante van de zwaartekracht aangrijpt Vakinhoudelijke beoordeling natuurscheikunde op grond van: - de momentenwet op een consequente en juiste manier toegepast in het model - de krachten in het model op een juiste wijze benoemen en uitleggen hoe een kleine kracht een grote spierkracht oplevert - uitleg over waar de krachten in het model aangrijpen vergeleken met het echte lichaam Bijlage: Programma VMBO Techniek De kandidaat kan; Zelf een constructie ontwerpen en uitwerken in een schets en deze met behulp van materialen kennis en gereedschapskennis omzetten in een werkend werkstuk. Vakinhoudelijk; De leerling maakt gebruik van reeds aangeleerde gereedschapskennis en materiaalkennis Verder heeft de leerling voldoende ervaring in het werken met machines.
