- barnetrinn 5-7
Mekaniske leker
Lag kort med tannhjul, sprellemann i 3D og mekanisk teater.
Lag kort med tannhjul, sprellemann i 3D og mekanisk teater.
Sprett-opp kort er morsomt å få, men enda morsommere å lage.
Her er en framgangsmåte på et kort med en sprett-opp-engel
Utforsk sprett-opp-kort på egen hånd. Lag f.eks. kort med nisse, juletre, blomst, stjerne, pakke med sløyfe, hjerte.
Noen naturfaglige problemstillinger
Tannhjul er et fascinerende mekanisk prinsipp. Her lager vi et kort med tannhjul.
Å lage tannhjul krever nøyaktighet. Derfor anbefaler vi at du ved første forsøk lager to like store hjul, dvs. to sirkler med samme radius. Det er vanskelig å være nøyaktig hvis tannhjulene blir for små, så det er gunstig at radius i sirklene er minimum 4 cm. Bruk nykvesset blyant og passerbly slik at blyantstrekene blir så tynne og så presise som mulig.
1. |
Lag antall tenner i tannhjulet |
2. |
Lag høyden på tennene |
3. |
Lag formen på tennene |
4. |
Klipp ut to tannhjul |
Et alternativ til passer og linjal, er å tegne tannhjul ved hjelp av det dynamiske tegneprogrammet Geogebra. (Framgangsmåten som er skissert under kan også gjennomføres på papir med passer og linjal).
Her et eksempel på en utforskende framgangsmåte:
1. | Tegn en regulær mangekant ved å bruke verktøyet regulær mangekant i menyen. Vi har valgt å tegne en 16-kant. |
2. | Trekk linjestykker mellom to hjørnepunkter i mangekanten. Det kan gjøres på flere måter. |
På figur 2 er det trukket linjer mellom to punkter i mangekanten med 4 punkter i mellom. Her er vinkelen i bunnen av opperommene lik 90˚. (Vinkelmåler finnes i geogebra). Hvis denne vinkelen skal gjøres mindre, så kan linjestykker tegnes med 5 punkter mellom hjørnepunktene. Vinklene i trekanten vil da bli spissere. Se figur 3. Da er den samme vinkelen 67,5˚. Vinkelen på tannens topp er nå 45˚. | |
3. | Utforsk gjerne andre gunstige måter å dele en mangekant eller en sirkel på. Det er om å gjøre at den trekanten som klippes bort, så langt det lar seg gjøre, blir like stor og formlik med den trekanten som blir stående igjen, dvs. tannen i tannhjulet. |
4. | Tegn rundt den endelige figuren ved hjelp av mangekantfunksjonen i menyen. Marker sentrum i figuren. Du trenger dette punktet når du skal lage hull til splittbindersen. Fjern alle linjestykker og punkter som du ikke trenger. Skriv ut malen og lim den deretter på en plate med papp. Klipp ut to tannhjul. |
Å få to tannhjul til å fungere er morsomt, men det er en større utfordring å få tre hjul til å fungere sammen. I første omgang det enklest at alle tre hjulene har samme størrelse og like mange tenner. Neste steg er sette sammen tannhjul, to eller flere, hvor hjulene har forskjellig størrelse og dermed ulikt antall tenner.
Lag en to- eller tredimensjonal sprellemann med geometriske former.
Lag skisse av sprellemannen
Sprellemannen skal ha hode, kropp, armer og bein. Ta utgangspunkt i geometriske former. Her er det fint å bruke sirkler, trekanter, mangekanter, rektangler og ovaler som utgangspunkt. Prøv å finn geometriske former som passer tild e ulike kroppsdelene. Se oversikt over geometriske former under vedlegg. Bruk passer og linjal og lag en skisse på hvordan du vil at sprellemannen din skal se ut. I en enkel sprellemann består armer av en del og bein av en del, men hvis du ønsker å lage en avansert sprellemann kan du velge å ha flere ledd.
Lag modell av sprellemannen
Sprellemannen skal ha bevegelige armer og bein. Lag en modell av skissen i tynn kartong eller laminert papir. Utforsk hvor tråd og festepunkt må plassers for å få en god bevegelse på armer og bein.
Lag todimensjonal sprellemann med utgangspunkt i modellen.
Lag tredimensjonal sprellemann
Hvis dere vil lage en sprellemann som er lik den på bildet over, finner dere mal for delene under vedlegg. Se bildeserien nederst på siden for flere tips.
Skal dere lage en større sprellemann, så kan det være en ide og arbeide i grupper.
Sprellemenn kan også lages i organisk og fri form, f.eks. etter at det er arbeidet med en geometrisk form.
Malt bokpapp ser og kjennes nesten som om det skulle være finer.
Trådhullet skal være over festehullet (det hullet hvor skruen skal gjennom). Det kan du se på bildet hvor alle delene er vist. Trådhull er bare laget på armer og bein.
Tykkelsen på tråden kan også ha betydning for hvor tregt armer og ben beveger seg.
Ekstramaterialer til en tredimensjonal sprellemann
Med relativt enkle midler og teknikker kan vi lage mekanisk teater i en skoeske med utgangspunkt i rotasjonsbevegelse. Prinsipper fra mekanikken får figurene i teateret til å bevege seg på ulike måter, og bare fantasien setter grenser for hva figurene kan finne på inne i esken!
Et enkelt grunnoppsett for teateret lager vi slik:
Å overføre rotasjon
Hovedprinsippet i mekanisk teater er at rotasjonsbevegelse for en aksling overføres til ulike bevegelser for figurer som deltar i teateret. Det enkleste er å overføre akslingens rotasjon til en rotasjonsbevegelse vinkelrett på den opprinnelige. Samtidig kan dette gi en bevegelse opp og ned for figurene, ved at vi bruker eksentriske hjul. Hjul er eksentrisk dersom akslingen ikke går gjennom hjulets sentrum. Med kamaksler kan vi få til små hopp i bevegelsene, og tannhjul som mangler noen tenner kan gi figurene små pauser i bevegelsene.
Eksperimentér
Bygging av et enkelt mekanisk teater gir mange muligheter for å eksperimentere med mekaniske prinsipper. - Hvordan kan jeg få figurene til å gå hver sin vei? Hva må jeg gjøre for at den ene skal gå opp når den andre går ned? - Hva påvirker farten til figurene? - Hvordan få til akkurat de bevegelsene jeg vil ha?
For å sikre at elevene får opplevelsen av å lykkes, er det lurt å starte med det enkle grunnoppsettet. Derfra kan man eksperimentere med mer finurlige mekanismer og bevegelser. Sannsynligheten er stor for at eksperimenteringen kommer av seg selv, fordi kreativiteten som utløses i utformingen i seg selv skaper behov for tekniske løsninger.
Litt mer avansert: Teater med kamaksler og kronhjul
Vi kan få til mer avanserte og varierte bevegelser i teateret ved bruk av kamaksler og kronhjul med ”innlagte pauser”. Kamaksler er uregelmessige hjul som gjør at figurene gjør små hopp eller får en variert hastighet. Kamaksler kan vi skjære ut i tynt tremateriale eller lage i tykk papp. Man kan også lime sammen flere lag av papp for å gjøre den stabil nok. Det er viktig at kamakslene sitter stødig på akslingen. Prøv ut kamakslene nøye før du limer fast. Det blir fort for bratt for mekanismen å dra figuren opp, og da må fasongen justeres.
Kronhjul er tannhjul som står vinkelrett og griper inn i hverandre. Vi kan lage tannhjul ved å slå stifter eller småspikre (”tenner”) inn i plater av tre. Pass på at det er konstant avstand mellom tennene. Tennene på drivhjulet kan ha samme eller større avstand mellom tennene sine enn følgehjulet har. Hvis avstanden er større for drivhjulet, vil følgehjulet gå saktere enn drivhjulet. Vi kan ikke få følgehjulet til å gå fortere, med mindre vi har ulik størrelse på hjulene slik at kronhjulet fungerer som et gir.
I teateret med kattene vist foran så vi at den ene katten får en lang pause i bevegelsen ved bruk av sugerør og et eksentrisk drivhjul. Med kronhjulene kan vi lage pauser på en annen måte, ved å lage et opphold i tenner på en eller flere deler av drivhjulet. En slik mekanisme er vist. Pass på at det er drivhjulet som må ha innlagte pauser; hvordan ville det gå hvis vi la inn pauser på følgehjulet?
Bildene viser et teater som gjør bruk av kamaksel og kronhjul med innlagte pauser.
Flere prinsipper og ideer for mekaniske leker vil du finne i heftet Mekaniske leker – prinsipper og ideer, SL-serien nr 10, utgitt av Skolelaboratoriet for matematikk, naturfag og teknologi ved NTNU.
For mer avanserte mekanismer:
Hvordan skal vi få hanen til å plukke korn? Se trallen rulle framover og hanen bevege seg opp-og-ned.
Lag arbeidstegning til hane og tralle og klipp dette ut i plast. Plasten formes ved plastknekking. Har du ikke utstyr for dette, så vær kreativ, finn alternative byggematerialer. Hjulene festes til akslingene, se 1 og 3. Hanen skal monteres på aksling 2.
Når trallen ruller, vil alle hjulene bevege seg. Siden hjulene er fastmonterte til akslingene, vil rotasjonsbevegelsen (”gå rundt”- bevegelsen) til hjulene overføres til akslingene slik at disse også går rundt. Hvis aksling 1 hadde vært like rett som aksling 3 så ville det ikke skje noen ting. Aksling 1 har imidlertid en bøy på seg. Når trallen ruller, vil bøyen på akslingen også gå rundt og dermed heve hanen når bøyen er på tur ”oppover”. Når den er på tur ”nedover”, vil gravitasjonen sørge for at hanen følger med.
Å ta utgangspunkt i leker i teknologi og designundervisningen tror vi har mange fordeler. For det første har barn et nært forhold til dem. De får for det andre anledning til å lage produkter til nesten jevnaldrende, noe som virker spesielt inspirerende. For det tredje inneholder mekaniske leker ofte tekniske løsninger som elevene kan lære mye av. Leken over illustrerer hvordan en teknisk løsning gjør deg i stand til å overføre en rett-fram-bevegelse til en opp-ned-bevegelse. Det er lett å finne andre leker med andre utfordringer som det krever stadig større innsats å løse.
Hvis du ikke har utstyr for plastknekking, kan du velge alternative materialer, for eksempel tre.
Konkurranser med musefellebiler er populært i USA, Sverige og mange andre land. Regnmakerne ønsker nå å introdusere sporten i Norge. Bygg din egen musefellebil og lag konkurranser med venner og klassekamerater.
Fremgangsmåte
Kjøp en enkel musefelle i tre. Det er ikke lov å fjerne deler fra musefella eller å bygge den om. Det kan være lurt å pusse treverket med sandpapir, slik at sidene blir så glatte som mulig. Lek litt med musefellen slik at du kjenner at du må bruke stor kraft for å spenne fjæren. Finn ut hvordan musefellen virker. Pass fingrene! Den kraften du bruker til å spenne fjæren, gir fjæren energi. Dette er bilens motor.
Bruk fantasien og finn deler i ulike materialer som kan fungere som festeplate, hjulaksler og hjul til musefellen. Hvordan kan du få overført energien fra fjæren til hjulakslene? Hva kan du gjøre for at bilen skal kunne gå fortere eller lengre? Kanskje begge deler?
Arranger konkurranser med musefellebiler. Hvem har det raskeste kjøretøyet? Hvilken bil kjører lengst? Fortest? Hvilken bil har best design?
En musefelle og ulike deler til å lage en bil. Se på figuren og hent inspirasjon til å lage egen bil.