Lesbrief “Structuren en Hefbomen”: Voor u ligt een begeleidende lesbrief van Mad Science die u in uw eigen klas kunt gebruiken. De les bevat enkele experimenten die de kinderen zelf in de klas uit kunnen proberen. Bij deze les hoort een filmpje waarin twee professors van Mad Science deze experimenten op een interactieve manier uitleggen. Ideaal voor op het smartboard dus! Tevens is deze proefles ideaal als voorbereiding op de Mad Science workshop “Structuren en Hefbomen” die via deze link te boeken is.
Over Mad Science TV “Educate, have fun and make a Difference!” Science, (wetenschap & techniek) is de perfecte “tool” om kinderen iets te leren. We vertellen kinderen niet hoe iets werkt, we laten het zien, sterker nog, ze mogen het zelf doen. Wat leren de kinderen dan? We leren de kinderen de basisbegrippen van wetenschap & techniek zoals beschreven in de kerndoelen. Make a difference: Onderzoek heeft aangetoond dat Mad Science de attitude van kinderen ten opzichte van science positief beïnvloedt. U weet waarschijnlijk wel hoe kinderen reageren op onze diensten! Het boeken van Mad Science past helaas niet altijd op een school. En natuurlijk wil je als leerkracht ook zelf aan de slag. 1 maal per maand zullen wij een nieuwe video op onze website plaatsen. Met bijbehorende lesbrief. Omdat dit de eerste keer is dat wij dit doen staan wij natuurlijk open voor uw commentaar, vragen en verbeterpunten! Het opsturen van een foto of een berichtje naar ons wordt zeer gewaardeerd! Kortom, wij hopen u te voorzien van waardevolle, leuke en educatieve informatie waar u mee verder kunt. Wilt u meer opdrachten. Dan zou u kunnen overwegen om Mad Science in te huren voor een uitdagende workshop!
WWW.MADSCIENCE.ORG/NEDERLAND 1
Onderzoek een cantileverbrug: Doel: De leerlingen leren wat een cantileverbrug is en hoe deze is opgebouwd. Tevens maken ze kennis met het begrip „balanspunt‟ Materialen: -
2 tafels 7 dunne boeken of 7 blokjes hout
Procedure: Voorbereiding: Voor de les begint moet je de cantileverbrug zelf hebben gemaakt tussen twee tafels. Op deze manier test je de afstand tussen de tafels. Plaats de tafels ver genoeg uit elkaar zodat er geen brug te bouwen is met één boek. Procedure: 1. Stapel de boeken op elkaar en leg ze aan de rand van de tafel. 2. Vraag de klas om een hypothese te maken, oftewel, goed na te denken over hoe er van de boeken een brug gemaakt kan worden. 3. Leg uit dat wetenschappers een hypothese maken, die ze vervolgens gaan onderzoeken met een experiment. Afhankelijk van het niveau van de klas kun je vragen of er iemand een idee heeft op welke verschillende manieren je het bouwen van een brug kunt testen met boeken. 4. Pak het bovenste boek en schuif het iets over de rand, vraag de kinderen om goed te kijken waar het balanspunt is. 5. Als je het balanspunt hebt vastgesteld, vraag dan een vrijwilliger om het boek voorzichtig terug te schuiven.
2
6. Vraag een andere vrijwilliger om naar voren te komen en het tweede boek een stukje over de rand te schuiven, totdat hij/zij voelt of observeert dat het balanspunt is bereikt, schuif het boek dan nog een klein stukje terug. 7. Laat zo steeds iemand naar voren komen om een boek te verschuiven en het balanspunt te zoeken, totdat alle zes de boeken zijn verschoven. 8. Leg uit dat ze net een brug hebben gemaakt, een brug is een voorbeeld van een structuur. Een structuur is opgebouwd uit verschillende onderdelen die elkaar op een bepaalde manier bij elkaar houden. In een structuur heeft ieder onderdeel een eigen taak. Sommige delen steunen de onderkant, zodat het bouwwerk niet omvalt, andere delen ondersteunen de zijkanten, zodat het bouwwerk niet instort. Verlenging: Je kunt twee tafels naast elkaar zetten en met 12 boeken proberen er een brug overheen te bouwen. Uitleg: Een cantileverbrug is een gebalanceerde balk die gewicht verdeeld over een verlengstuk dat niet ondersteund wordt. De voorgaande activiteit geeft een beeld van de principes die van toepassing zijn bij het bouwen van een cantileverbrug. De bovenste boeken steken uit over de rand van de tafel, het lijkt alsof ze niet ondersteund worden, maar een flink gedeelte van het gewicht steunt op de tafel. Door de boeken op deze manier te plaatsen wordt het gewicht verspreid en via alle boeken doorgegeven naar de tafel, zodat de brug gebouwd kan worden. Dit is een goede introductie over de bouw van structuren; tijdens de workshop van Mad Science zullen de kinderen hier meer over ontdekken.
3
Super sterk: Doel: De leerlingen leren hoe ze een papieren brug een stuk sterker kunnen maken. Materialen: Per kind een stuk papier (10x20 cm) Per kind 2 boeken of iets anders waar de brug op kan rusten Per kind een aantal attributen die de kinderen op de brug kunnen zetten Procedure: 1. Laat de kinderen een afstand creëren tussen twee boeken, tafels of twee andere voorwerpen. 2. Laat de kinderen hun vel papier op de opening leggen zodat het papier als een soort brug fungeert. 3. Laat de kinderen één of meerdere attributen op hun „brug‟ plaatsen. Als het goed is zakt de brug vrij snel in elkaar. 4. Vraag aan de kinderen hoe ze de brug sterker kunnen maken, zodat deze meer gewicht kan dragen. Stuur ze een beetje in de richting van het gebruik van driehoeken. 5. Laat de kinderen hun papier vouwen in een soort waaier. (zie filmpje) 6. Laat de kinderen de nieuwe „brug‟ wederom op de opening leggen en laat ze wederom enkele attributen op de brug plaatsen. Als het goed is kan de brug nu meer gewicht dragen. Uitleg Driehoeken zijn erge sterken vormen, wanneer er gewicht op de bovenkant van de driehoek gelegd wordt, gaan de twee zijkanten naar elkaar toe, en de onderkant drukt ze uit elkaar. Een driehoek buigt niet, en geeft ook niet mee. Dit komt omdat iedere kant maar 1 kracht te voortduren krijgt. Wanneer ze goed worden gebruikt zijn driehoeken de meest stabiele en sterke vormen in een constructie.
4
Sterke structuren: Doel: De leerlingen krijgen verschillende structuren en de verschillen tussen deze structuren te zien. Opmerking: De kinderen kunnen dit experiment zelf uitvoeren of als demonstratie te zien krijgen. Materialen: -
(Per kind) enkele boeken (Per kind) 2 vellen papier (A4) (Per groepje) een rolletje plakband
Procedure: 1. Vertel dat de kinderen twee structuren gaan maken (of te zien krijgen). Tevens gaan ze naar het verschil tussen deze twee structuren proberen te omschrijven. 2. Als eerste vouwen de kinderen het eerste vel papier op vier plekken doormidden (zie plaatje) daarna plakken ze de uiteinden van het vel aan elkaar vast met enkele stukjes plakband zodat er een balk ontstaat (zie plaatje links).
3. De kinderen zetten de balk rechtop op hun tafel neer. Nu is het de bedoeling dat de kinderen enkele boeken (boek voor boek) op de balk gaan plaatsen. Ze gaan onderzoeken hoeveel boeken de balk aankan voordat deze instort. 4. Als de balk is ingestort maken de kinderen een cilinder van het andere vel papier (zie plaatje). Ook op deze cilinder stapelen ze nu enkele boeken (boek voor boek). Hier gebruiken ze dezelfde boeken als bij de balk voor.
5
5. Vraag aan de kinderen welke van deze twee structuren het sterkste was en leg uit waarom dit zo is. 6. Optioneel kunnen de kinderen nog proberen om te structuur iets sterker te maken. Uitleg: De balkstructuur is minder sterk dan de cilinderstructuur. Dit komt doordat een balk vier hoeken heeft. Elke hoek is verbonden met twee „muren‟. Als een van de vier hoeken inzakt, zakken er ook twee muren in. De cilinderstructuur heeft maar één muur en dus geen hoeken. Hierdoor kunnen er ook geen hoeken inzakken en kan deze structuur veel meer gewicht verdragen. Als de boeken te zwaar worden, zal de cilinder van bovenaf inzakken (zie filmpje).
6
Meer te doen Wiskunde - Als je de activiteit “onderzoek een cantileverbrug” hebt gedaan, kun je de kinderen uitdagen door meer boeken toe te voegen en de opening waar de brug overeen gaat groter te maken. Laat de kinderen de afstand meten. - Geef de kinderen verscheidene materialen en vraag ze om torens en structuren te bouwen. Laat de kinderen de hoogte en breedte meten, laat ze steeds een verdieping toevoegen totdat ze een bepaalde hoogte hebben bereikt. Laat de kinderen de resultaten opschrijven. - “Bouw een brug” is een uitstekende kans voor de kinderen om te schatten. Vraag ze om te schatten welke voorwerpen hun brug kan houden en laat ze vervolgens hun schattingen testen. - Structuren kunnen op verschillende manieren geïntegreerd worden in dagelijkse problemen. Bijvoorbeeld: 25 kinderen moeten een brug oversteken in 3 bussen, hoeveel kinderen moeten er in iedere bus? - Betrek hefbomen bij verhaalsommen. Bijvoorbeeld: een hefboom kan gebruikt worden om rotsen op te tillen. Bob heeft al 3 rotsen op de hefboom gelegd en legt er nu nog 4 bij. Hoeveel rotsen heeft Bob op de hefboom gelegd? - Als je de “super structuur uitdaging” doet kun je de kinderen vragen om het aantal boeken dat ieder bouwwerk kan dragen, te noteren in een grafiek. Taal -
-
-
Geef de kinderen een situatie, hoofdpersoon, doel, obstakel en een ontknoping die iets te maken hebben met structuren. Bijvoorbeeld: de situatie kan een brug zijn, de hoofdpersoon een pestkop, het doel bessen verkopen, het obstakel een tornado en de ontknoping vindt plaat op een markt. De onderdelen moeten zo weinig mogelijk met elkaar te maken hebben, zodat het voor de kinderen een uitdaging is om ze aan elkaar te koppelen. Verzamel plaatjes, foto‟s en illustraties van structuren en laat de kinderen een krantenartikel schrijven dat te maken heeft met een van de foto‟s. Laat de kinderen een gedicht schrijven over bruggen en andere structuren zoals een toren. Vraag ze om het gedicht in de vorm van de structuur te schrijven/printen. Vraag de kinderen iets te schrijven over hoe ze hefbomen gebruiken in hun dagelijks leven. Vraag de kinderen om zich in te beelden dat ze hun eigen hefboom zouden kunnen maken. Laat ze een kort verhaal schrijven over welk type werk de hefboom zal doen en hoe het hun leven makkelijker maakt.
7
Kunst - Geef de kinderen verscheidene materialen en daag ze uit om een brug of een andere structuur te bouwen. - Laat de kinderen een halve brug schilderen op één helft van een stuk papier. Vouw het papier dubbel zodat er op de andere kant een afdruk van de brug komt te staan en er dus nu een hele brug is. Dit kan ook toegepast worden in een les over symmetrie. - Geef de kinderen een aantal kleurrijke plaatjes van structuren. Daag de kinderen uit om de plaatjes uit elkaar te knippen en op een andere manier weer in elkaar te plakken zodat ze een nieuwe structuur krijgen. Geschiedenis/Aardrijkskunde - Daag de kinderen uit om beroemde structuren te onderzoeken. Bijvoorbeeld Stonehenge, het Colosseum, de Piramides, de Eiffeltoren of de Euromast. - Vraag de kinderen om de invloed van bruggen op het klimaat te onderzoeken en de voordelen die een brug heeft in een bepaald gebied. - Geef op een kaart van je omgeving belangrijke bruggen en structuren aan. Website’s: De volgende vier website‟s kunnen handig zijn bij het onderwerp Deze website bevatten overigens meer interessante onderwerpen. www.kidcity.be www.technopolis.be www.encyclopedoe.nl www.proefjes.nl www.kidzlab.nl
8
Vocabulaire Boog: Een gebogen segment dat gebruikt wordt over een opening en is bedoeld om ladingen van bovenaf te ondersteunen. Architectuur: De kunst en techniek van het ontwerpen en bouwen. Cantileverbrug: Een brug die aan de zijkant wordt ondersteund en verspreid het gewicht van de lading naar de zijkant. Wordt niet van onderaf ondersteunt. Compressie: Een afname in volume van een voorwerp of substantie door het toepassen van spanning. Civiel Ingenieur: Een persoon die structuren ontwerpt en ontwikkeld. Hypothese: Een hypothese is een in de wetenschap gebruikte term voor een stelling die nog niet bewezen is. Door het doen van experimenten kom je erachter of de gestelde hypothese juist was. Hellingsvlak: Een helling die gevormd wordt door de grond, plank enz. Hefboom: Dit is een eenvoudige machine die gebruikt wordt om een gewicht te verplaatsen, iets los te krijgen, of iets te verdraaien. Alle hefbomen bestaan uit een sterke stijve balk die draait over een bepaald punt, zoals een koevoet. Door te drukken of te trekken aan de ene kant, verplaats je iets aan de andere kant van de hefboom. Sommige hefbomen worden gebruikt in paren, zoals een schaar, buigtang en notenkraker. De meeste hefbomen genereren meer kracht dan je erin stopt, hierdoor maken ze het werk makkelijker Observatie: is kijken hoe iets gebeurd en dit noteren. Katrol: Een katrol is een werktuig waarin de trekrichting van een touw wordt omgekeerd. Katrollen worden meestal in sets toegepast. Ze vormen dan een takel of blokkenstel, dat het mogelijk maakt een last met een beperkte kracht te verplaatsen. Eigenlijk is een takel soort hefboom waarmee je een last kunt heffen. Schroef: voorwerp met een spiraal gevormde cilinder die gebruikt wordt als een machine. Eenvoudige machine: Door het gebruik van eenvoudige machines hebben we minder kracht nodig om iets te doen. Druk: Kracht per eenheid op een bepaald gebied doordat er van de buitenkant kracht uitgeoefend wordt.
9
Structuur: Een structuur is iets dat is opgebouwd uit verschillende onderdelen die elkaar op een bepaalde manier bij elkaar houden. Ieder gedeelte heeft zijn eigen functie. Sommige gedeeltes ondersteunen de onderkant en zorgen ervoor dat de structuur niet valt en andere delen ondersteunen de zijkanten zodat de structuur niet instort. Spanning: De druk die ontstaat door het uitrekken van een elastisch voorwerp. Torsie: De staat als iets verdraaid wordt. Bundel: Een structureel segment dat meestal bestaat uit rechte stukken metaal of hout die een driehoek vormen. Wig: Een stevig driehoek-vormig stuk hout of metaal dat gebruikt wordt om die toegepast wordt in bijvoorbeeld een schaar. Een wig wordt vaak gebruikt om dingen te splijten Wiel en as: Een wiel en een as werken samen als een machine. Het wiel draait om de as. Een wiel is een schijf die samen met het middelpunt (as) draait.
10
Notities:
11
