Klaar voor actie?
Hulpmiddelen
Links op het web
Downloadbare bronnen
Materiële middelen
Pasco-systeem, bestaande uit Pasco capstone-software + force platform, diverse zachte/schokdempende materialen (watten, zand, bubbelplastic, piepschuim, bladeren, gras, verpakkingsmateriaal, enz.), houten bal, meetlint, aluminium pan, Sad / happy balls
Voorbereiding
Vraag de leerlingen verschillende schokdempende materialen mee te brengen naar de les (als de speelplaats een bedekking van korrelig materiaal is, kunt u daar ook een monster van meenemen). Verzamel reservemateriaal voor de activiteit (verpakkingsmateriaal, bubbelplastic, sponzen, piepschuim, zand, enz.) Coördineer met een laboratorium dat beschikt over een Pasco of soortgelijk systeem (in middelbare scholen).
Doelen, boodschappen & concepten
Specifieke doelen
- Begrijpen van de risico- en veiligheidsaspecten van de speeltuin.
- Meet de schokdempende eigenschappen van verschillende soorten grondoppervlakken.
- Controleer de schokabsorberende eigenschappen van de grondbedekking op de speelplaats.
Specifieke boodschappen
- Bij het ontwerp van de grondbedekking op de speelplaats moet rekening worden gehouden met stootvastheid en factoren zoals weer-, slip- en waterbestendigheid.
- Schokabsorptie kan worden gemeten met behulp van een versnellingsmeter.
- Hoe beter de schokdemping, hoe kleiner de kracht die op het oppervlak wordt uitgeoefend.
Belangrijkste begrippen
- schokdemping
- Kracht
Praktijken & vaardigheden
STEM-praktijken
- Analyseren en interpreteren van gegevens
- Verklaringen opstellen en oplossingen ontwerpen
- Argumenteren vanuit bewijs
- Wiskunde en computationeel denken gebruiken
- Vragen stellen en problemen definiëren
- Planning en uitvoering van onderzoeken
Zachte vaardigheden
- Omgaan met onzekerheid
- Teamwerk en samenwerking
Managementvaardigheden
- Planning
- Gebruik van middelen
Verloop van de activiteit
step 1
De uitdaging bestaat erin de kracht van de inslag met de grond, tijdens een val op de speelplaats, te verminderen. Wanneer een voorwerp valt, is het mogelijk de snelheid, de versnelling en de verbruikte energie te berekenen, maar het is veel moeilijker de kracht van de botsing te berekenen.
step 2
Demonstratie Sad ball, happy ball:
- Laat de leerlingen 2 identiek uitziende ballen zien die een vergelijkbaar gewicht hebben (laat ze voelen).
- Laat de ballen tegelijkertijd vallen - één bal stuitert en de andere blijft op de grond liggen.
- De leerlingen moeten verschillende hypotheses opstellen, bijvoorbeeld dat de ballen van verschillende materialen zijn gemaakt - de stuiterende bal is gemaakt van synthetisch rubber (neopreen), en de andere bal is gemaakt van een speciaal materiaal (polynorborneen) dat de energie absorbeert en ervoor zorgt dat de bal helemaal niet stuitert.
- Uitbreiding: Waarom stuitert de 'gelukkige' bal? Wat is er met de energie van de 'verdrietige' bal gebeurd? Conclusie: De impact met de vloer hangt af van verschillende factoren zoals het materiaal van de bal, het materiaal van het vloeroppervlak, en het is relatief ingewikkeld om de intensiteit van de impact te berekenen.
step 3
Vervolgens voeren de leerlingen een gedachte-experiment uit: Waarvan hangt de intensiteit van de impact af? Een kind stelt zich voor een bowlingbal op zijn voet te plaatsen. De leerlingen gaan na hoe dit verschilt van het laten vallen van een bal vanaf heuphoogte en leggen de natuurkunde achter de resultaten uit. Tenslotte gaan ze na wat er zou gebeuren als een spons of een ander zacht materiaal over de voet zou worden gelegd en waarom.
step 4
De leerlingen voeren dan een experiment uit door een ei tegen een gespannen laken te gooien. Zo maken ze kennis met het begrip schokabsorptie. Bespreken hoe de schokabsorptie van een oppervlak kan worden gemeten.
step 5
Onderzoeksvraag: Welk oppervlak is het meest geschikt voor de speelplaats? In groepjes gaan de leerlingen brainstormen en bedenken ze een idee voor een experiment om de schokabsorptie van de verschillende materialen te testen. Bepalen wat de beste manier is om deze test uit te voeren, rekening houdend met het feit dat het om een zeer snelle botsing gaat (op de schaal van milliseconden - duizendsten van een seconde!)
step 6
Experiment met vallende voorwerpen:
- Bij deze activiteit wordt een Pasco-krachtsensor gebruikt om de stootkracht te meten van een bal met een bekende massa die van een vaste hoogte valt.
- Plaats een container met verschillende materialen op het platform en laat de bal erin vallen, waarbij telkens de kracht van de inslag wordt gecontroleerd.
- De leerlingen stellen verschillende mogelijke materialen voor om te testen (zowel korrelige als vaste materialen).
- Experimenteer met de vuldiepte van korrelige materialen en vergelijk hoe de korrelgrootte en de valhoogte de kracht van de inslag beïnvloeden.
- In groepjes meet elk groepje een bepaalde variabele, formuleert een onderzoeksvraag en stelt een hypothese op (zie bronnen voor gedetailleerde methode).
- Bespreek welk type materiaal het meest schokabsorberend was, en wat de nadelen van dit materiaal waren. Bekijk welke activiteiten tijdens de test werden ondernomen om de kracht op te nemen die door een vallende bal op het oppervlak wordt uitgeoefend. Hoeveel kracht wordt als gevaarlijk beschouwd? Dit is een ingewikkelde vraag - er zijn veel factoren die hierop van invloed zijn, en vergeet niet dat een bal niet nauwkeurig het vallen van een kind simuleert.
step 7
Leg uit hoe ondergronden van speelplaatsen worden getest om ervoor te zorgen dat ze aan de veiligheidsnormen voldoen door een val van een kind te simuleren en de intensiteit van de impact te controleren. Onderzoek andere ontwerpfactoren zoals duurzaamheid, hygiëne, onderhoudsgemak, antislip, water- en weerbestendigheid, enz. Voldoet het gekozen oppervlak aan deze eisen? Is het oppervlak geschikt voor rolstoelen, krukken of personen met een visuele beperking?
step 8
Plenaire vraag: Welke bodembedekking zou het meest geschikt zijn bij de aanleg van een speelplaats?
step 9
Uitbreiding: Voer de 'Egg Challenge' op de speelplaats uit, rekening houdend met de dingen die je in deze unit geleerd hebt.