® Education HANDLEIDING LEERKRACHT HEFBOMEN EN KATROLLEN ENKELVOUDIGE MACHINES 78610
ENKELVOUDIGE MACHINES HEFBOMEN EN KATROLLEN Handleiding Leerkracht 96562-V3-10/14 © 2014 K’NEX Limited Partnership Group and its licensors. K’NEX Education zijn gedeponeerde handelsmerken van K’NEX Commanditaire vennootschap Groep. K’NEX Limited Partnership Group P.O. Box 700 Hatfield, PA 19440-0700 Conforms to the Requirements of ASTM Standard Consumer Safety Specification on Toy Safety, F963-03. Manufactured under U.S. Patents 5,061,219; 5,199,919; 5,350,331; 5,137,486. Other U.S.
Voorwoord: ENKELVOUDIGE MACHINES Overzicht Deze handleiding voor de leerkracht is ontwikkeld om de leerlingen te kunnen begeleiden als ze werken aan de K’NEX Education Intro Enkelvoudige Machines: Hefbomen en Katrollen. De combinatie van het K’NEXmateriaal, het lesmateriaal voor de individuele leerling en de informatie uit deze handleiding stelt leerlingen in staat om wetenschappelijke concepten te ontwikkelen en hun onderzoeken in zinvolle leerzame ervaringen om te zetten.
2
HEFBOMEN Hefbomen Achtergrondinformatie DOELSTELLINGEN De leerlingen: 1. Beschrijven de kenmerken van hefbomen. 2. Begrijpen de werking van hefbomen. 3. Onderzoeken de relatie tussen kracht, weg, richting en arbeid(werk). 4. Begrijpen de verschillen tussen de drie soorten hefbomen. 5. Maken voorbeelden van de verschillende soorten en demonstreren hoe ze werken. 6. Analyseren voorwerpen/gereedschappen op hefboomwerking.
HANDLEIDING LEERKRACHT Last: Het voorwerp (of gewicht) dat verplaatst wordt met een hefboom. De last veroorzaakt een kracht(weerstand) tegen de hefboom. Bijvoorbeeld het gewicht van een zwaar voorwerp dat verplaatst moet worden of een stuk papier dat weerstand biedt aan het knippen van de schaar. last/gewicht kracht of macht lastarm machtsarm Onderdelen van een hefboom van de eerste soort steunpunt Wrijving: De kracht die wordt veroorzaakt door de wrijving van twee oppervlakken als een voorwerp beweegt.
HEFBOMEN • Hoe langer de hefboom, hoe groter de kracht. • Voorbeelden: - Openen van een fles met een kroonkurk. - Het uittrekken van een spijker met een klauwhamer. - Het verplaatsen van zand met een kruiwagen. Veranderen van de richting van een kracht • Als het draaipunt tussen de machtsarm en de is de kracht in tegengestelde richting.
HANDLEIDING LEERKRACHT Vergroten van de weg en dus snelheid waarmee het werk gedaan wordt. Dit vereist een hefboom van de eerste of derde soort met een lange lastarm en een korte machtsarm. Zoals bijvoorbeeld een middeleeuwse Blijde of trebuchet, die gebruikt werden om grote stukken steen tegen kasteelmuren te gooien. Steun(draai)punt zwaar gewicht dat werkt als macht Lichte last aan het eind van een lange arm.
HEFBOMEN Bij de hefboom van de 1e soort hieronder (fig. 2) is de macht twee keer zover van het draaipunt als de last. Het optillen van de last vereist een kracht die maar de helft is van het gewicht van de last. Op dezelfde manier geldt dit voor een kracht die drie keer zo ver weg is van het draaipunt. Nu is slechts een derde van de kracht nodig. 2M 1M Last Macht Fig. 2 Draaipunt Er zijn soorten hefbomen: 1e, 2e en 3e soort.
HANDLEIDING LEERKRACHT • Hoe langer de lastarm, hoe meer kracht er nodig is voor het verplaatsen van de last, maar het beweegt sneller of verder. (De Blijde is hiervan een voorbeeld.) Macht Last Fig. 5 Draaipunt Voorbeelden van hefbomen 1e soort: Wip, koevoet, de klauw van een klauwhamer, riemen van een roeiboot, schaar(twee verbonden hefbomen van de 1e soort). Een koevoet is een hefboom van de 1e soort. M Een schaar is een voorbeeld van twee verbonden hefbomen van de 1e soort.
HEFBOMEN 2. De last en macht ebwegen in dezelfde richting- til de hefboom op en de last gaat ook omhoog. (Fig. 6) 3. Hefbomen van de 2e soort vergroten de kracht en maken het werk makkelijker omdat de last altijd dichter bij het draaipunt zit dan de macht. Dit houdt is dat de machtsarm altijd langer is dan de lastarm. Hoe langer de arm, hoe meer kracht. Met een hefboom 2e soort kun je een zware last verplaatsen met weinig inspanning. Last Fig.
HANDLEIDING LEERKRACHT Hefbomen van de 3e soort Kenmerken: (a) (a) De macht zit tussen draaipunt en last. D M L Fig. 8 (b) Macht en last werken in dezelfde richting(Fig.8). Voorbeeld: als je een honkbalknuppel, tennisracket of golfstick voorwaarts beweegt om de bal te slaan gaat de bal dezelfde kant op. (c) Hefbomen van de 3e soort vergroten snelheid en afstand door de toegevoegde kracht. Dicht bij het draaipunt moet veel kracht gezet worden om de machtsarm een klein stukje te draaien.
HEFBOMEN Voorbeelden van hefbomen van de 3e soort: Nietmachine(die in de hand gehouden wordt), slaan van een hamer op een spijker, werphengel, tennisracket, honkbalknuppel, golfclub. Pincetten en ijstangen zijn voorbeelden van gecombineerde hefbomen. (* Als er op een nietmachine op een harde ondergrond geduwd wordt is het een hefboom van de 2e soort.
12
De wip HEFBOMEN De Wip Voorbeeld van een hefboom van de 1e soort DOELSTELLINGEN De leerlingen: 1. Begrijpen de wetenschappelijke term arbeid en de gedachte dat eenvoudige(enkel) voudige machines arbeid verlichten. 2. Onderzoeken de kenmerken van hefbomen om te begrijpen hoe deze werken. 3. Herkennen toepassingen van hefbomen in het dagelijks leven. 4. Herkennen de plaats van draaipunt, macht en last. 5. Onderzoeken hoe een wip werkt als een hefboom van de 1e soort.
HANDLEIDING LEERKRACHT Leg de leerlingen uit dat ze gaan onderzoeken hoe de hefboom, als voorbeeld van een enkelvoudige machine, arbeid makkelijker kan maken. Leg eventueel uit wat de definitie van een enkelvoudige machine inhoudt (zie pag. 2). Vertel dat hefbomen waarschijnlijk de oudst bekende machines zijn-ze werden waarschijnlijk gebruikt om grote stenen te verplaatsen of mammoeten uit een valkuil te tillen. Leg uit dat overal hefbomen zijn als je er op let.
De wip HEFBOMEN Laat ze op internet zoeken naar aanvullende informatie. (www.encyclopeDoe.nl trefwoord: hefbomen) Leg uit dat het eerste onderzoek gaat over de wip als voorbeeld van een hefboom. Begin de les bij voorkeur bij een echte wip op het schoolplein. Vraag de leerlingen de onderdelen te benoemen en uit te leggen hoe het werkt. Hoewel ontworpen voor spel kan toch onderzocht worden hoe een wip arbeid kan verrichten.
HANDLEIDING LEERKRACHT Bouw Tips: • Let er op dat de leerlingen goed kijken hoe de paarse verbindingsstukken werken. • Het is een stuk makkelijker om EERST de korte groene staven in de paarse verbindingsstukken te steken (stap 5) en dan pas de paarse, witte en groene verbindingsstukken in elkaar te steken. • Als de wip niet in balans is moet gekeken worden of alle staven en andere onderdelen wel precies op de goede plaats zittten.
De wip HEFBOMEN 3. Laat de leerlingen hun labels op de juiste plek van hun model plaatsen. Bij het draaipunt, macht en last. Voeg ook twee labels toe met pijlen in de juiste richting. De labels met pijlen verduidelijken voor de leerlingen wat er in het model gebeurt als ze hun observaties noteren en een tekening met namen maken. 4. Makkelijk tillen: Laat de leerlingen een wip bouwen waarbij het draaipunt niet in het midden zit. Maak een bordtekening als voorbeeld. M 5.
HANDLEIDING LEERKRACHT 7. Laat de leerlingen in het Bouwinstructie-boekje opzoeken welke soort hefboom een wip is. 8. Herhaal de kenmerken van een hefboom 1e soort. 1e soort. • Waar zit het draaipunt? Altijd tussen macht en last. • Wat doet een hefboom 1e soort met de richting van de kracht? Draait om. • Als het draaipunt niet in het midden zit en de last zit er dichtbij, wat doet de hefboom dan met de kracht. Wordt groter en werkt makkelijker.
HEFBOMEN De wip CHECKLIST VERSLAG: 4 4 4 4 Definitie en tekening met namen van een hefboom. Voorbeelden van hefbomen. Resultaten van experimenten. Manieren waarop hefbomen het werk makkelijker maken.
20
De Balans HEFBOMEN De Balans Voorbeeld van een hefboom van de 1e soort DOELSTELLINGEN De leerlingen: 1. Benoemen het draaipunt, last en macht bij een balans. 2. Onderzoeken of het een hefboom van de 1e, 2e of 3e soort is. 3. Onderzoeken hoe de afstand van de last tot het draaipunt de hoeveelheid kracht beïnvloedt om evenwicht te krijgen.
HANDLEIDING LEERKRACHT Een balans kan ook gebruikt worden voor het tillen van zware lasten(zie foto instructieboek pag.4). Vraag de leerlingen waarom het op deze manier makkelijker gaat. Leg de leerlingen uit dat de last in twee gelijke delen gesplitst is en dat de last balanceert op de schouders van de man. Laat de leerlingen een tekening maken van of een verhaal schrijven over een situatie waarin een balans gebruikt wordt.
De Balans HEFBOMEN (c) Bespreek met de leerlingen hoe deze activiteit aantoont dat een voorwerp in rust blijft tot er een kracht op uitgeoefend wordt. 2. (a) Verschuif de hangstoeltjes naar het midden en bevestig twee grijze snaarwielen aan de ene stoel en één aan de andere. Schuif ze allebei naar het eind van hun arm. (b) Wat gebeurt er met de balans en waarom? De leerlingen merken dat de arm met de twee wielen daalt en de andere arm omhoog komt.
HANDLEIDING LEERKRACHT 6. (a) Hang bij de balans één wieltje aan elke kant. Zorg ervoor dat de afstand tot het draaipunt gelijk is. Meet de afstand en noteer de uitkomst. (b) Plaats een klein voorwerp op het stoeltje. Gebruik ringetjes of paperclips om de balans in evenwicht te krijgen. Leerlingen kunnen de blauwe staaf door de paperclips steken om afvallen te voorkomen. (c) Tel hoeveel paperclips je nodig had. Noteer het aantal in de tabel. 7. (a) Schuif de last dichter naar het draaipunt.
De Balans HEFBOMEN Het idee uitbreiden 1. Gebruik een gewichtenset en een liniaal om de rekenkundige relatie tussen de diverse factoren van de balans vast te stellen. Gebruik een liniaal om de afstand van last en macht tot het draaipunt vast te stellen als de balans in evenwicht is.
26
De Kruiwagon HEFBOMEN De Kruiwagen Voorbeeld van een hefboom van de 2e soort DOELSTELLINGEN De leerlingen: 1. Benoemen draaipunt, macht en last bij een kruiwagen. 2. Stellen vast welke soort hefboom een kruiwagen is. 3. Demonstreren hoe een kruiwagen werkt als een hefboom van de 2e soort. 4. Veranderen de kruiwagen om een last makkelijker te kunnen tillen.
HANDLEIDING LEERKRACHT Bouw Activiteit Verdeel de klas in groepen van 2 of maximaal 3 leerlingen en geef ELKE groep een set K’NEX Education Hefbomen en Katrollen. Laat de leerlingen de kruiwagen maken (pag. 6-7 Instructieboekje). Leerling 1 maakt de stappen 1-2 en leerling 2 de stappen 3-4. Voeg daarna de delen samen. TIP: schuif grijze afstandhouders op de as aan weerszijden van het wiel. Dit geeft meer stabiliteit als de kruiwagen de last vervoert.
De Kruiwagon HEFBOMEN 2. (a) Geef elke groep een stuk aluminium- of plasticfolie. (b) Bekleed de bak van de kruiwagen met folie en vul deze dan met paperclips of munten. Gebruik dan de kruiwagen om de last te tillen, vervoeren en dumpen. Let op dat je dit doet via de voorkant en niet de zijkant. 3.
HANDLEIDING LEERKRACHT Laat de leerlingen opschrijven waarom de kruiwagen een hefboom van de 2e soort is en hoe dit arbeid makkelijker maakt. Laat de leerlingen met K’NEX een ander model bouwen van een hefboom 2e soort. Vraag ze hoe de machine werkt en waarom het een hefboom van de 2e soort is.. De leerlingen moeten begrijpen dat de macht verder van het draaipunt zit dan de last en hoe langer de machtarm, hoe meer kracht er toegevoegd wordt.
De Hockey Stick HEFBOMEN De Hockey Stick Voorbeeld van een hefboom van de 3e soort DOELSTELLINGEN De leerlingen: 1. Herkennen draaipunt, last en macht bij een hockeystick. 2. Bepalen welke soort hefboom een hockeystick is. 3. Demonstreren hoe een hockeystick werkt als een hefboom van de 3e soort. 4. Demonstreren aan de hand van metingen hoe bij een hefboom van de 3e soort de macht wordt omgezet in afstand en snelheid.
HANDLEIDING LEERKRACHT Bouw Activiteit Verdeel de klas in groepen van 2 of 3 leerlingen en geef ELKE groep een set K’NEX Education Hefbomen en katrollen. Laat de leerlingen de HOCKEY STICK maken. Onderzoeksvraag: Hoe helpt een hefboom van de 3e soort een last verder te verplaatsen? De leerlingen onderzoeken hun machine om te ontdekken waar draaipunt, macht en last zich bevinden. Laat de leerlingen naar de foto op pagina 8 van het instructieboekje kijken en letten op de positie van de handen van de speler.
De Hockey Stick HEFBOMEN (b) Houd je arm stil en draai met je hand de stick zover mogelijk van de tafel vandaan. Let op de afstand die je pols en de stick afleggen. (c) Wat merk je op? De leerlingen moeten opmerken dat de stick een grote afstand aflegt door een kleine beweging van de pols. NOOT: Voor sommige leerlingen zal het moeilijk zijn te begrijpen waarom het eind van de hockey stick sneller en verder beweegt dan hun pols - ze denken dit dan omdat hun pols en stick aan elkaar vast zitten.
HANDLEIDING LEERKRACHT Het Idee toepassen Laat de leerlingen opschrijven hoe hun metingen aantonen hoe een hockey stick de spelers helpt bij een wedstrijd. Leg uit dat de ijshockey- speler op pagina 8 een betere stick nodig heeft om hem meer te laten scoren. Hij weet dat hij de puck niet snel genoeg slaat, maar weet niet of hij nu een langere of kortere stick moet kopen. Het is jouw taak om een betere stick te ontwerpen en hem zo te helpen bij zijn besluit. Leg je resultaten ook uit aan de klas.
De Schaar HEFBOMEN De Schaar Een voorbeeld van twee verbonden hefbomen van de 1e soort DOELSTELLINGEN De leerlingen: 1. Onderzoeken hoe een schaar twee verbonden hefbomen van de 1e soort is. 2. Demonstreren de werking van een schaar door benoeming van draaipunt, macht en last. 3. Onderzoeken andere voorbeelden van knipgereedschap, dat op soortgelijke wijze werkt, op functie en gebruik. NOOT: Wellicht is het handig om deze les gelijk na de lessen over wip en balans aan de orde te laten komen.
HANDLEIDING LEERKRACHT Onderzoek Activiteit: Hoe functioneert een schaar als twee verbonden hefbomen van de 1e soort? Stappen 1. (a) Laat een leerling het model van de schaar horizontaal houden. De ene helft van de schaar moet worden vastgehouden, de andere kan dan vrij bewegen als een wip. (b) Vraag de klas naar de manier waarop de schaar werkt. Wijs ze erop dat ze eerder hefbomen onderzocht hebben.
De Schaar HEFBOMEN Gebruik de volgende tekst om het onderzoek van de leerlingen naar de werking en indeling van scharen in goede banen te leiden. 4. (a) Leg een stuk plastic klei (10x3 cm) in de lengte in de schaar en knijp alsof je papier knipt.
HANDLEIDING LEERKRACHT Het idee toepassen Leg uit in je schrift (1) waarom scharen beschouwd worden als dubbele met elkaar verbonden hefbomen en (2) hoe ze werken. Maak er ook een tekening met namen van de onderdelen bij. Maak tekening met namen van verschillende gereedschappen waarmee je kunt knippen. Leg uit hoe het ontwerp ze geschikt maakt voor het knippen van juist dit materiaal. Vernader je K’NEX model zo dat het veel meer kan knippen of grijpen. Test het gewijzigde model op de plastic klei.
KATROLLEN Katrollen Achtergrondinformatie DOELSTELLINGEN De leerlingen: 1. Bestuderen de eigenschappen van katrollen en begrijpen hoe ze werken. 2. Ontdekken de relatie tussen de verschillende onderdelen van een katrol. 3. Onderzoeken de verhouding tussen de kracht, afstand, richting, en werking van een katrol. 4. Bouwen verschillende katrollen en gebruiken deze om een gewicht op te tillen. 5. Laten zien hoe verschillende katrolsystemen werken en waar ze worden gebruikt. 6.
HANDLEIDING LEERKRACHT Last: Het te met een katrol te verplaatsen voorwerp(gewicht) of te overwinnen weerstand. Het oefent een kracht uit op de katrol. Wrijving: De kracht die ontstaat als 2 oppervlakken tegen elkaar wrijven wanneer een voorwerp beweegt. Rendement: Een wiskundige berekening die aangeeft hoe vaak een enkelvoudige machine de inspanningskracht vermenigvuldigt. Bij een katrol, kan dat gevonden worden door het aantal touwen te tellen dat bij iedere draagbare katrol wordt gebruikt.
KATROLLEN Bovenste katrol: Vast Bijvoorbeeld: met een systeem van twee katrollen – een vaste en een losse – hoef je maar de helft van de inspanningskracht toe te passen, die anders nodig zou zijn om het gewicht te tillen zonder de hulp van katrollen, maar je moet aan TWEE maal zoveel touw trekken. Dit is omdat de draagbare katrol wordt gedragen door twee delen van het touw en je moet beide zijden van het touw in beweging brengen om het gewicht op te tillen.
HANDLEIDING LEERKRACHT VASTE KATROL 42 LOSSE KATROL COMBINATIE KATROL Het gewicht verplaatst in dezelfde richting als dat van het touw. Bij een losse katrol wordt het gewicht slechts de helft van de afstand verplaatst, die het touw aflegt. De afstand die het gewicht aflegt in vergelijk met de toegepaste inspanningskracht hangt af van het aantal katrollen. Deze kan worden bepaald door het aantal touwdelen, dat aan het gewicht verbonden is. Bijv.
Een vlaggenmast Een vlaggenmast KATROLLEN Een voorbeeld van een vaste katrol DOELSTELLINGEN De leerlingen: 1. Ontdekken dat katrollen wielen zijn met sleuven in de buitenste rand. 2. Leren dat katrollen gebruikt kunnen worden om voorwerpen op te tillen en de richting van de beweging veranderen. 3. Laten zien hoe een vaste katrol werkt. 4. Voeren metingen uit om te ontdekken of een vaste katrol wel of niet de toegepaste inspanningskracht verhoogt. 5.
HANDLEIDING LEERKRACHT Bouwactiviteiten Deel de leerlingen op in groepen van 2-3 en deel 1 K’NEX Education Hefboom en Katrol bouwset uit aan ELKE groep. Vraag de leerlingen de vlaggenmast te maken. (Pagina 10-11 van het Bouwinstructieboekje.) We bevelen aan dat 1 leerling Stap 1-3 bouwt en de andere Stap 4-6. De delen kunnen dan samengevoegd worden, zoals getoond, om de complete vlaggenmast te vormen. N.B. Leerlingen mogen het touw niet knippen.
Een vlaggenmast KATROLLEN 3. (a) Leg de leerlingen uit, dat er twee soorten katrollen bestaan: i. Vaste: Dit type is vastgemaakt aan een muur of iets anders stevigs en beweegt niet als aan het touw wordt getrokken, hoewel het wel op de plaats draait. ii Los: Dit type beweegt, samen met het gewicht, als aan het touw wordt getrokken. (b) Vraag de leerlingen in welke categorie de vlaggenmast valt. Ze moeten hun gedachten in het werkschrift opschrijven.
HANDLEIDING LEERKRACHT (c) Wat valt je op als je de metingen vergelijkt? Leerlingen zullen opmerken dat de afgelegde afstand van de inspanning en het gewicht gelijk is Bij vaste katrollen verandert alleen de richting van de beweging. (d) Maak een tekening van het experiment in je werkschrift, label de katrol, het gewicht, de toegepaste inspanningskracht en de richting van de beweging van de trekkracht en van het te tillen gewicht. Leg de metingen vast. 3.
KATROLLEN Een vlaggenmast CHECKLIST VERSLAG 4 4 4 4 4 Definitie en tekening van een katrol. Voorspelling van het type katrol dat wordt gebruikt bij een vlaggenmast. Tekening met namen van de vaste katrol van de vlaggenmast. Lijst van eigenschappen van een vaste katrol. Uitleg over hoe een vaste katrol het werk makkelijker maakt.
48
Een zeilboot KATROLLEN Een zeilboot Een voorbeeld van een samengestelde katrol DOELSTELLINGEN De leerlingen: 1. Herkennen het verschil tussen vaste en losse katrollen. 2. Leren dat vaste en losse katrollen, wanneer ze samen worden gebruikt, bekend staan als samengestelde katrollen. 3. Laten zien hoe samengestelde katrollen werken. 4. Onderzoeken hoe een samengestelde katrol de inspanningskracht verhoogt en het tillen van een gewicht makkelijker maakt. 5.
HANDLEIDING LEERKRACHT Leg uit, dat zeilers, ongeacht de afmeting van hun boot, met hetzelfde probleem te maken hebben – hoe zware zeilen snel te hijsen of te strijken. Herinner de leerlingen eraan dat boten zeilen en windkracht gebruikten om zich over grote watermassa’s te verplaatsen voor de uitvinding van stoomkracht motoren. Vaak waren de zeilen erg groot en zwaar, vooral nat. Beschrijf hoe de zeelieden destijds vaak in de mast moesten klimmen en de grote zeilen met de hand moesten optrekken.
Een zeilboot KATROLLEN Leerlingen moeten een sticker plakken op de beweegbare katrol. Leg uit dat losse katrollen meestal gebruikt worden samen met vaste katrollen en dat we dit dan een samengesteld katrol systeem noemen. Als je alleen een losse katrol gebruikt, moet je aan het touw of ketting naar boven trekken. – zwaarder dan naar beneden trekken. Het combineren van de losse en de vaste katrol maakt dat je naar beneden trekt aan het touw om het gewicht op te tillen.
HANDLEIDING LEERKRACHT (e) Waarom denk je dat dit is gebeurd? 4. (a) Hoe bevestigen echte zeilboten hun zeilen aan de katrollen? (b) Wat zie je over de grootte van de zeilen op de zeilboten? (c) Waarom denk je dat zeilboten een samengesteld katrol systeem gebruiken om hun zeilen te hijsen en strijken. Leerlingen zullen zien dat de afstand dat het gewicht is verplaatst ongeveer de helft is van de lengte van het touw waaraan is getrokken.
Een zeilboot KATROLLEN Het idee uitbreiden 1. 2. Onderzoek, met behulp van Internet en de bibliotheek, verschillende types zeilboten zoals de catamaran, en de zeilboot van de America Cup. Bepaal hoeveel zeilen worden gebruikt en waarom, hoe de zeilen zijn gerangschikt wat dit betekent voor het resultaat. Bouw met K’NEX nog een andere zeilboot. Demonstreer de zeilschikking met behulp van meerdere sets van samengestelde katrollen. Leg uit hoe de zeilschikking de boot helpt te varen.
54
Blok en Takel KATROLLEN Blok en Takel Voorbeeld van het gebruik van een samengestelde katrol Doelstellingen De leerlingen: 1. Herkennen het type katrol in een Blok en Takel systeem. 2. Laten zien hoe een vast en verplaatsbaar katrol systeem functioneren in een Blok en Takel. 3. Maken onderscheid tussen een Blok en Takel systeem en andere katrol systemen. 4. Herkennen de relatie tussen het aantal gebruikte touwen en de benodigde toegepaste inspanningskracht om een gewicht te heffen.
HANDLEIDING LEERKRACHT Laat de leerlingen het katrol systeem beschrijven dat kranen gebruiken en wat ze doen. Wat voor soorten voorwerpen heffen ze op. Vraag ze waaruit ze opmaken, dat katrollen het makkelijker maken om een gewicht te heffen. Leg uit dat een kraan een “blok en takel” mechanisme gebruikt. Geef een definitie van een “blok en takel”: Een specifieke combinatie van katrollen om zeer zware voorwerpen op te tillen.
Blok en Takel KATROLLEN Stappen 1. (a) Geef elke groep een stuk aluminium folie gevuld met munten (of ringen) en vraag elke leerling om de beurt dit op de handpalm te leggen en het omhoog en omlaag te bewegen om een indruk te krijgen van het gewicht dat door het model zal worden getild en welke kracht dan nodig zijn om het te op te heffen. Als er unsters beschikbaar zijn, moeten ze worden gebruikt om het gewicht van het voorwerp te meten. 2.
HANDLEIDING LEERKRACHT GEGEVENS TABEL 1 Aantal munten in de mand (Lading) Aantal munten in de beker (Kracht) Afgelegde afstand mand (lading) Afgelegde afstand beker ( Kracht) 0 Leerlingen zullen waarschijnlijk merken dat ze ongeveer 20 munten in de beker moeten doen. Ze moeten begrijpen dat om een gewicht te tillen met een vaste katrol de toegepaste kracht aan het einde van het touw gelijk is aan het gewicht aan het andere eind.
Blok en Takel KATROLLEN 5. (a) Til de mand, met behulp van de “blok en takel” 7,6 cm. op. (b) Hoe ver moest je aan het touw trekken om deze hoogte te bereiken? 6. Om de mand 7,6 cm met de “blok en takel” en twee losse katrollen op te hijsen, zullen de leerlingen ongeveer 30.5 cm moeten trekken. Noot: Door de wrijving is het moeilijk om nauwkeurige meetresultaten te krijgen. (a) Tel het aantal touwen dat de losse katrollen steunt in de “blok en takel”.
HANDLEIDING LEERKRACHT Vraag de leerlingen situaties te beschrijven waar een “blok en takel” nuttig kan zijn en uit te leggen waarom zij denken dat deze situatie om een dergelijk katrol systeem vraagt. Stel voor dat ze een K’NEX model bouwen van een machine dat een “blok en takel”gebruikt. Vraag ze uit te leggen hoe de machine werkt en hoe hun machine al het extra touw bergt dat bij een “blok en takel” wordt gebruikt.
