17.10.13

Важіль

Валентина Мержиєвська
Наступним простим механізмом, за який ми взялись став важіль.
Діти, здебільшого, мають уявлення про важіль, принаймні чули. Як не про "важіль", то про "рычаг", хоча уявлення це дуже нечітке. Але те, що важіль - це видовжена жорстка жердина, ми  з'ясували одразу.
Далі обговорювали призначення, різновиди і супутні питання.
Отже, важіль - це спеціальна приспособа для піднімання вантажів. Будь-яке піднімання - це долання тяжіння Землі. Домовились про те, що вага предметів - це та сила, з якою їх притягує Земля.
Спробуємо тепер розібратись з тим, що відбувається з важелем. Малюю на дошці спершу такий важіль:

Знаходимо місце, куди тисне вантаж - точка прикладання його ваги. Далі - місце прикладання сили людини. Знаходимо точку опори, звикаємо так її називати. 
(Діти самостійно замальовують в альбомах те, що вважають за потрібне, пишуть ті коментарі, які хочуть, тому у всіх "конспект" виходить різний.)
За допомогою жердини у чайника з піском демонструю дітям два типи важелів:
  • такий, де вага вантажу і сила людини прикладені по один бік від точки опори;
  • і такий, де вага і сила людини по різні боки від опори.

(Згодом їх називатимуть важіль 1-го роду - коли сили по різні боки від точки опори і 2-го роду - коли по один бік. Іноді важелі 2-го роду поділяють на важелі 2-го і 3-го роду - залежно від того, яка з сил ближче до точки опори. Але це зараз може дуже заплутати, а суть явища від назв не змінюється, тому поки що про "роди" важелів навіть не згадую. Просто спостерігаємо.)
Далі попарно проводимо такий дослід. Двоє тримають жердину, кожний за свій кінець, а посередині висить вантаж - наш чайник з піском. Потім я зсуваю чайник в один бік і одному з учасників стає відчутно важче отримувати вантаж, а іншому - легше. Потім - навпаки.
Так усі змогли відчути, що відстань, на якій прикладено силу, має вирішальне значення. Кожний своїми словами описав в альбомі власні враження від досліду. Тоді домовились, що відстань від точки опори до місця прикладання сили ми будемо називали плечем сили. Знайшли одне й друге плече сили на верхньому малюнку.
Тоді я запропонувала знайти плечі сил і для такого випадку:

Тут виникли цілком очікувані труднощі. Замість пошуку відстані від точки опори до сили, всі показували відстані від середини важеля до його країв. Звернули увагу, замалювали. Але будемо цьому ще приділяти увагу, бо для всіх інших механізмів поняття плеча сили є ключовим.
Ще раз згадали дослід і власні переживання того, що чим вантаж ближчий, тим більша потрібна сила, щоб його утримувати і сформулювали золоте правило механіки (воно в нас вийшло в двох варіантах):

  • Чим більше плече, тим менша потрібна сила.
  • У скільки разів виграємо у силі, у стільки ж програємо у відстані.

На цьому перша частина заняття була завершена і ми вирушили на двір для практичного застосування набутих знань.
Я запропонувала дітям перетягти колоду з одного краю подвір'я БеркоШко на інший.
І видала інструменти - заступ і граблі. Хотіла, звісно, знайти ломики, але хтось їх позичив. Але нічого, граблі були з металевим держаком, тож майже той самий ломик.
Спершу активно за справу взялись Федько і Діма. Федько спробував сперти важіль на коліно, але швидко зрозумів, що треба шукати щось інше.
Вони одразу знайшли точку опори - табуретку. Дуже весело було чути: "Передай мені точку опори" або "Обережно, не перечепись через точку опори" :)
Потім підключились і дівчата і спільними зусиллями перетягли ту колоду. Але Настя чесь час залишалась остороньі лише спостерігала.
Коли я поцікавилась - чому? - вона сказала, що хоче спробувати інакше. І запропонувала такий варіант. Підпихнути граблі під колоду, закотити її на середину держака, а тоді піднявши кінець важеля вгору, колода покотиться у потрібному напрямку.
Це було дуже неочікувано. Фактично, вони знайшли обидва варіанти застосування важеля. Спершу це був важіль 1-го роду: табуретка як точка опори, по один бік колода, по інштий - діти. А в Настіному варіанті це вже був важіль 2-го роду: точка опори - земля, а вага колоди і сила рук - по один бік.
Ми встигли обговорити це усі разом, а потім діти вирішили використати набуті знання на свою користь. Захотіли колоду транспортувати до горіха і поставити її там вертикально, щоб легше було залазити на дерево.
Важіль був застосований як для перекочування колоди, так і для вертикального її встановлення.
 Новий пристрій одразу був випробуваний.
 Поступово усі учасники досліду опинились на дереві. Заняття на цьому було завершено.

І знову бонус. "Фіксики" про важелі.

Немає коментарів:

Дописати коментар