Mekanik

Årskurs 5-9, mars-dec. Detta tema behandlar begrepp inom teknik och fysik. Dessa får upplevas med flera sinnen.

Fortbildning för dig

Välkommen till en utedag med oss! Syftet med våra utedagar är främst att sprida intresse för och kunskap om utomhuspedagogik till personal på Enköpings grundskolor. Vi förväntar oss därför att deltagande personal betraktar samarbetet med oss som fortbildning och försöker tillägna sig aktiviteterna så att man senare kan använda dem i sin egen undervisning.

Ditt eget agerande vid de olika aktiviteterna kan variera beroende på övningens art och det är något vi vid behov kan prata om på plats.

För att göra våra teman så lätta som möjligt att tillägna sig föredrar vi att de flesta aktiviteterna genomförs i skolans närmiljö och vi försöker planera dem så att de är enkla att genomföra och inte kräver dyr specialutrustning.

Temat innehåller förutom utedagen förslag på både för- och efterarbete att göra i klassrummet.

Exempel på aktiviteter: köpman på medeltiden, kälkrace och vi lyfter en vattendunk.

Kopplingar till läroplanen

Genom undervisningen ska eleverna sammanfattningsvis ges förutsättningar att utveckla sin förmåga att:

Använda kunskaper för att granska information, kommunicera och ta ställning i frågor som rör energi, teknik, miljö, samhälle, hälsa, naturbruk och ekologisk hållbarhet
Genomföra systematiska undersökningar
Använda begrepp, modeller och teorier för att beskriva och förklara samband i människokroppen, naturen och samhället

Centralt innehåll åk 4-6

Fysik

Krafter och rörelser i vardagssituationer och hur de upplevs och kan beskrivas

Mätningar och mätinstrument, till exempel klockor, måttband och vågar och hur de används i undersökningar.

Teknik

Ord och begrepp för att benämna och samtala om tekniska lösningar.

Centralt innehåll åk 7-9

Fysik

Krafter, rörelser och rörelseförändringar i vardagliga situationer

Hävarmar och utväxling i verktyg och redskap, till exempel i saxar, spett, block och taljor.

Teknik

Ord och begrepp för att benämna och samtala om tekniska lösningar.

Förarbete

Arbete i klassrummet

Före vår utedag vill vi att ni förbereda eleverna genom att berätta om temadagen och vilka saker ni hoppas att eleverna ska träna på och lära sig under dagen. Temat fungerar utmärkt som en introduktion till ett avsnitt om mekanik. Det är bra om eleverna har stött på begreppen friktion och gravitation innan utedage. Mekanikens gyllene regel är även det ett begrepp som bra att beröra innan utedagen.

Praktiskt inför utedagen

Vi arbetar praktiskt ute i skogen med hela kroppen. Målet är att förstå olika begrepp och företeelser kring mekanik. Eleverna delas i två grupper som arbetar med att lösa uppgifter tillsammans.

Utrustning för eleverna

Lämpliga kläder inklusive stövlar och regnkläder vid risk för regn. Betona för eleverna vikten av rätt skor på fötterna. Blöta och frusna fötter kan förstöra en hel dag. En bra tumregel kan vara att ta på sig dubbelt så mycket kläder som man just nu behöver på rasten. Kroppen blir mycket kallare när den är ute i flera timmar.

Utrustning för lärarna

Kamera eller något som man kan fotografera och filma med under dagen. Används till efterarbete i klassrummet.

Matsäck för alla tillfällen

Ett litet mellanmål, gärna med varm dryck, särskilt under de kalla årstiderna. Vi har alltid en fikapaus inlagd på förmiddagen. Vattenflaska är oftast bra, framförallt vid varmt väder.

Om vi lagar lunch ute

Eleverna behöver ta med sig, mugg, tallrik eller matlåda av plast, bestick och sittunderlag. Lärarna tar med sig alla ingredienser från skolköket, glöm inte oljan. Recept finns under fliken recept i vänster menyn, här på vår hemsida. Välj gärna dryck att blanda istället för festis. ENV tar med dunk och vatten att blanda med.

Se naturskolans filmer om att laga mat ute

Utedagen

Här nedan följer en sammanställning över temats olika delmoment.

Köpman på medeltiden

Med avstamp i medeltidens sätt att mäta vikt med en bessman tillverkar eleverna en balansvåg genom att hänga upp en ca.1,5 m lång slana i en gren.

Kunskapsmål

Få eleverna att förstå hävstångsprincipen och begreppen tyngdpunkt och jämvikt. Att använda dessa kunskaper för att bestämma vikten på ett okänt föremål.

Material

Till varje elevgrupp: Lång stör (slana), snöre, måttband, miniräknare, penna, svarsdokument, skrivunderlägg, 4 kg dunk - 2 kg flaska - 0,5 kg flaska alla med snöre för att kunna hängas upp, föremål med okänd vikt. Hushållsvåg.

Genomförande

Eleverna löser följande uppgifter med diskussioner kring resultatet efter varje uppgift.

Uppgift 1

Häng upp käppen horisontellt i repet och hittat tyngdpunkten.

Uppgift 2

Ge eleverna en 4 kg dunk och en 2 kg flaska. Häng upp flaskorna på var sida om repet. Häng flaskorna så jämvikt skapas. Mät avståndet från tyngdpunkten till dunken och flaskan. Jämför avstånden. Resultatet redovisas på ett svarsdokument. Avståndet till 2 kg flaskan bör bli dubbelt så långt som avståndet till 4 kg dunken.

Uppgift 3

Ge eleverna en 2 kg flaska och en 0,5 kg flaska. Eleverna får nu på sitt svarsdokument rita och måttsätta hur de ska hänga flaskorna för att nå jämvikt. När de visat läraren hur de tänkt får de prova om beräkningen stämmer.

Uppgift 4

Nu ska eleverna med hjälp av valfri flaska försöka finna vikten på ett okänt föremål. Försök utan att avslöja för mycket få eleverna att förstå sambandet här nedan under fakta. Om du vill kan du visa ett exempel på beräkning som du kan få från Naturskolan.

Fakta

Många vågar bygger på hävstångsprincipen. Till exempel en så kallad bessman eller en

balansvåg som man hade hos skolsköterskan.

Hävstångslagen innebär att

F1 × l1 = F2 × l2

F1 = kraften hävarm 1 (N)

l1 = hävarm (m)

F2 = kraften med hävarm 2 (N)

l2 = hävarm (m)

Kälken

Låt eleverna uppleva dragkrafter och friktion tex genom att dra en kälke en viss sträcka på olika underlag.

Material

En kälke (se bild), tidtagarur

Arbetsgång

Börja med att samlas kring kälken och diskutera vilka krafter som verkar på kälken när den står still på marken. (gravitation)
Diskutera vad som händer när vi lägger till en kraft som drar framåt med hjälp av ett rep fäst i kälken. dragkraft i repet, friktion mellan medar och underlaget)
Dela in eleverna i grupper om 5-7 elever. Eleverna ska därefter dra kälken två gånger den bestämda sträckan på tid. En elev ska finnas på kälken under färden och medarna ska ha markkontakt. Det ska gå så fort som möjligt och eleverna ska försöka förbättra sin tid andra gången genom de erfarenheter de får från första dragningen.
Mät gärna ut en bestämd sträcka så kan ni räkna ut medelhastigheten.
Efter utfört uppdrag diskuterar du med eleverna kring strategier och vilka krafter som varit möjliga att påverka.

Dunken

Dragkraft, friktion och enkla maskiner är begrepp som undersöks i uppdraget dunken

Material

Fylld 25-liters dunk, 10 m rep, block, tjocka arbetshandskar

Arbetsgång

Enkla maskiner

Låt eleverna lyfta en 25 -liters vattendunk från marken så de får en känsla för tyngden..
Nu ska vi försöka få upp dunken högre med hjälp av ett rep som ligger runt en grov gren på ca. 2,5 m höjd.

Hur tungt kommer det att kännas då? Gör muntliga hypoteser och låt eleverna därefter testa var och en. Testa med olika längd på repet.

Resultatet blir att det känns mycket tyngre beroende på friktionen mellan rep och gren. Med längre rep verkar friktionen på en kortare sträcka vilket gör att det blir lite lättare, men fortfarande rejält tungt.

Hur kan vi minska friktionen mellan rep och gren? Förslag från eleverna.

Förhoppningsvis kommer någon på att vi kan använda ett block för att minska friktionen.

Testa med ett block fastsatt i grenen.

Fortfarande tungt, men tydligt lättare.

Använd två eller tre block för att lyfta med block och talja. Jämför kraften du måste dra med med sträckan du måste gå bakåt för att lyfta.

Eleverna får nu IRL och med hela kroppen uppleva hur mekanikens gyllene regel fungerar.

Det man vinner i kraft förlorar man i väg.

Tyngdpunkt (extra om vi hinner)

Var har du din tyngdpunkt?

Balansera dig fram till ett svar!

Hur högt en människa kan hoppa beror på hur högt hon förmår lyfta sin tungdpunkt. Men var finns kroppens tyngdpunkt och kan vi påverka tyngdpunktens läge i kroppen? Med hjälp av en bräda får du svar på frågorna.

Material

En ca 2,5 m lång bräda, 25 cm bred och minst 2-3 cm tjock, en kloss, en låg bock eller något liknande som kan fungera som understöd, ett måttband.

Arbetsgång

Eftersom brädan är jämntjock sammanfaller mittpunkten med brädans tyngdpunkt. Mät upp och markera tydligt var brädans mittpunkt är.

Lägg brädan med dess mittpunkt rakt ovanför stödet. Finjustera så att brädan precis kan balanseras - då ligger stödet som det ska, rakt under brädans mittpunkt. Lägg dig nu på brädan med armarna längs kroppen och försök hitta det läge där du (och brädan) precis balanserar över stödet. Se till att brädans mittpunktsmarkering hela tiden är rakt ovanför stödet. När du finner balans har du din tyngdpunkt rakt ovanför stödet. Mät avståndet från huvudknoppen till din tyngdpunkt.

Försök nu flytta din tyngdpunkt genom att lyfta armar och/eller ben. Sök för varje ny position upp läget där du uppnår balans. Hur mycket kan du som mest flytta din tyngdpunkt? Mät!

Fakta

Eftersom du ligger på en bräda, som ju har sin tyngdpunkt, är det din och brädans gemensamma tyngdpunkt du bestämmer. Det är därför det är så viktigt att brädan inte rubbas ur sitt läge, utan hela tiden har tyngdpunkten/mittpunkten rakt ovanför stödet. När du lagt dig så att du (och brädan) balanserar har du din tyngdpunkt rakt ovanför brädans - och rakt ovanför stödet! Se bilden.

När Kajsa Bergqvist sommaren 2003 satte sitt personrekord i höjdhopp, löd detta på 2,06 m. Det betyder förstås att hela kroppen (på något sätt) passerade över höjden 2,06 m. Men hoppade hon verkligen upp drygt 2 meter över marken? Nej, vi bör nog snarare titta på hur många meter hon lyfte sin tyngdpunkt.

Vi har i detta experiment sett hur man genom att flytta armar och ben kan ändra tyngdpunktens läge. På samma sätt gör en höjdhoppare.

Nästa gång du ser ett höjdhopp ska du titta på hur hopparen drar upp armarna och låter benen hänga ner så att kroppen bildar en "båge" över ribban. På detta sätt minimerar hopparen höjden som hon verkligen behöver lyfta kroppen från marken.

Man brukar säga att alla djur och människor kan hoppa, dvs. lyfta sin tyngdpunkt, ungefär lika högt. Denna höjd ligger runt 1 - 1,5 meter, och det stämmer ganska bra - både för gräshoppor och höjdhoppare!

Efterarbete

De konkreta upplevelser eleverna fått under utedagen kan kopplas ihop med mer teoretiska resonemang som ni i klassen för när ni arbetar med rörelse och kraft. Förhoppningsvis blir det lättare för eleverna att t.ex göra beräkningar kring hävstänger och block och talja.