تجارب عملية توضح فكرة تصميم الرافعات لدى الأطفال

1999 أطفالنا والعلوم في المرحلة الابتدائية

KFAS

تجارب عملية فكرة تصميم الرافعات الفيزياء

يمكن ربط علاقة وثيقة بين العلوم والتكنولوجيا عن طريق تحدي الأطفال في صنع نموذج رافعة تعمل. ويمكن لمرحلة التصميم أن تتضمن دراسة الروافع الحقيقية وصورها لمعرفة الأجزاء المتعددة فيها، فيجب أن يكون الأطفال قادرين على معرفة الجزء المغطى من الرافعة، ((حيث يوجد السائق)) والعجلات، والونش ((ذراع الرفع))، والكيبلات، والخطافات أو المماسك الخلفية.

وتستطيع مجموعات الأطفال المختلفة بعد ذلك إجراء بعض التجارب البسيطة لإسداء النصح للآخرين حول المواد والتصاميم المناسبة لصنع الأجزاء المختلفة.

فيمكن لإحدى المجموعات اختبار المواد المختلفة لاستخدامها في الكيبل، وقد يقررون إجراء تجربة على الصوف والقطن ومنظفات الأنابيب، ويجب أن يحاول الأطفال إعداد تجربة قياسية ضابطة لتقويم مدى قوة المواد المختلفة.

وإحدى الطرق هي تثبيت علبة الزبادي بكيبل، وتعليقه على حافة الطاولة، ثم تحميل الوعاء بالأثقال حتى نقطة انقطاعه.

وإذا استخدمت أدوات تنظيف الأنابيب، فإن الأطفال عادة ما يتنبؤون بأنها ستكون الأقوى، لأنها مصنوعة من الأسلاك، إلا أنها عادة ما تنكسر بسرعة عند المفاصل ((joins)) مما يوضح للأطفال أن طريقة تثبيت المواد مع بعضها ضرورية جدا، وأن قوة الجهاز تتعلق بأضعف نقاطه، كما يستطيع الأطفال أيضا تجربة القوة المقارنة لكيبلات مصنوعة من قطعة من القطن أو قطعتين أو ثلاث.

 

وتستطيع مجموعة أخرى إعداد تقرير عن الخطافات أو المماسك الخلفية، وذلك بتوفير تشكيلة من القطع التي يلتقطونها بأيديهم مثل البلي، والدبابيس وواشرات حديدية، وكرات قدم وملابس..

وإذا نظر الأطفال بدقة إلى كيفية التقاط أيديهم لهذه القطع، فيمكنهم تصميم جهاز مناسب لالتقاطها بعد ذلك، فبعض الأشياء تحتاج لكماشات لالتقاطها، وأخرى إلى جرف، وأخرى يمكن التقاطها بسهولة بوساطة المغناطيس.

ويمكن لمجموعة أخرى تصميم مجموعة بكرات وونش (ذراع الرفع)، وستحتاج هذه المجموعة إلى النوع نفسه من الكيبلات لكل تجربة.. ويمكن في البداية إعطاء الأطفال قطعة من الخشب حادة الحواف، ووتد دائري الحواف، ويطلب إليهم ملاحظة الثقل الذي يمكن للكيبل حمله قبل انقطاعه، وإذا ما كان الثقل يندفع للأعلى فجأة، أو ينسحب للأعلى ببطء وانتظام.

وباستخدام مقياس القوة وهو (تصميم مثل الميزان الزنبركي)، يمكن إيجاد مقدار القوة اللازمة لرفع الثقل نفسه على قطعة خشب مربعة مقارنة بالوتد الدائري (شكل 12-1أ) وسيجد الأطفال إنه إذا اندفع الكيبل القطني للأعلى بقوة، فإن احتمالات انقطاعه تصبح أكثر مما لو كانت ترفع بالسحب المنتظم.

كما أنهم يحتاجون لقوة أقل لرفع الثقل على سطح دائري، وذلك لأن الاحتكاك أقل، وإذا نظر الأطفال إلى الرافعة الحقيقية، فسيرون أن تلك المشكلة قد تم حلها بوساطة سحب الكيبل على سلسلة من العجلات، وإذا أضاف الأطفال أسطوانة ورق التواليت ((شكل 12-1ب))، فسيحتاجون لقوة أقل من السابق لسحب الثقل للأعلى، إلا أن من المحتمل جدا أن ينزلق القطن على حواف الأسطوانة ما لم يرفع حوافها، وهذا سيوضح للأطفال لماضا تحفر عجلات البكرات في منتصف محيطها للحبل أو الكيبل.

 

وعندما يسحب الأطفال الكيبل لرفع الثقل، فسيكتشفون أنهم يحتاجون إلى لف القطن الزائد على عجلة أو رافعة ذات آلية إدارة، للتحقق من عدم تشابك القطن، كما يمكن سحبها للأعلى أو إنزالها للأسفل بانتظام دون اندفاع مفاجئ. ويمكن إتباع ذلك بأنشطة مستفيضة على البكرات، فيمكن تركيب بكرة باستخدام ساريات كرة التنس كعوارض سقفية ملائمة ((شكل 12-2)).

 

وسيجد الأطفال أن رفع السطل باستخدام نظام البكرات أسهل كثيرا من رفعه بأنفسهم. وبالمناقشة سيدرك الأطفال أنهم عندما يحاولون رفع السطل بأنفسهم، فإنهم يعملون على الرفع ضد الجاذبية الأرضية، ولكن عند سحبهم للحبل المار على محيط البكرة إلى أسفل فإنهم يستخدمون الجاذبية الأرضية لمساعدتهم.

ويمكن إعداد بكرتين أو أكثر للأطفال ليكتشفوا أن رفع السطل أصبح أكثر سهولة الآن، ولكن معدل الحركة للأعلى أصبح أقل.

وما أن تنتهي التجارب، فيمكن للأطفال تصميم رافعة، وإحدى التصميمات الممكنة موضحة في شكل ((12-3)).

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]