Hur stark är spaghetti?

Hur stark är spaghetti? Utmana barnen att uppfinna ett sätt att ta reda på det!

Material

1 paket spaghetti
2 ark styrofoam
Böcker
Träklossar

Vi började vårt projekt med att undersöka hur mycket vikt spaghetti kan hålla när den är vertikal. Vi upptäckte snabbt att spaghetti inte är särskilt stark! Den böjer sig väldigt lätt och går lätt sönder.

Jag frågade pojkarna om de trodde att flera bitar spaghetti skulle kunna hålla mer vikt och kanske till och med hålla upp en bok. Vi försökte sticka in ungefär 20 spaghettibitar i styrofoamskivan.

Vi bestämde oss för att se om spagettin kunde hålla upp vår stora historiebok, och det kunde den naturligtvis inte…

Vi försökte igen med vårt test och använde MASSOR av spaghetti. Jag kommer inte ihåg hur många bitar det var, men jag tror att det var någonstans i närheten av 200. En av utmaningarna med att balansera vikt ovanpå spaghetti är att den böjer sig och svänger väldigt lätt! Vi lyckades bra med att lägga en annan styrofoambit ovanpå spaghettierna och sedan lägga vikt ovanpå den.

Vi lyckades få upp 6 brädböcker ovanpå spagettien! Det var inte så mycket vikt, men det är ju spaghetti!

Sedan utarbetade vi ett andra test för att undersöka spaghettis styrka när den ligger horisontellt. Aidan byggde en liten bro av klossar och lade spagettien över bron. Vi kunde dra ut spagettin ur styroporet och använda samma bitar.

Aidan lade block ovanpå spagettien på varje sida för att hålla den på plats. Sedan började han lägga till vikt i mitten.

Överraskande nog höll spagettien mycket vikt! Jag tänkte att den skulle vara starkare på det här sättet än att stå vertikalt, men den var starkare än jag trodde att den skulle vara.

När Aidan lade till mer vikt i mitten var han tvungen att lägga till mer vikt på sidorna för att hålla spagettien på plats.

Vad kan vi lära oss om materialens styrka av spaghetti?

Den här artikeln från Scientific American (på engelska) förklarar vad ingenjörer letar efter när de väljer material för att konstruera en bro, och den innehåller ett snyggt experiment för att testa spänning och kompression i en bro gjord av spaghetti. Detta är förmodligen bäst för barn från 13 år och uppåt, men föräldrar och lärare kan också sammanfatta informationen för de yngsta eleverna. Den är inte svår att läsa och jag lärde mig definitivt något!

Utmana barnen att hitta på ett eget sätt att testa spaghettis hållfasthet! Ha kul med att undersöka!

Tack FrugalFun4Boys.com för tipset!

Hur starkt är ett papper?

Vi ska testa styrkan på papper, vikta i olika formade pelare, genom att stapla böcker ovanpå. Detta liknar mycket hur pelare används för att stödja byggnader och andra strukturer.

Triangel, kvadrat och cirkel. Vilket papper är starkast?

Vetenskapen bakom det

Cylindern kan bära flest böcker eftersom dess väggar inte har några kanter. Böckernas kraft kan inte koncentreras till ett visst område. Lasten fördelas jämnt. Med andra ord delar alla delar av cylindern delar på böckernas belastning. Alla delar av cylindern bidrar därför till dess totala styrka tills den slutligen kollapsar.

Kvadraten och triangeln deformeras lättare. De flyttar böckernas vikt till sina kanter och hörn, vilket deformerar deras väggar och leder till en snabb kollaps. De kan inte bära vikt endast vid sina kanter.

Har du märkt pelare i byggnader och andra strukturer, som parkeringsgarage? Vilken form har pelarna? Är de på insidan av byggnaden/strukturen för att tjäna sitt praktiska syfte att stödja balkar eller valv? Eller är det yttre pelare som ger stöd men också skönhet till strukturen?

Instruktioner för utmaningar

Använd vanligt kopieringspapper.
Vik varje papper i de tre formerna och säkra med tejp.
Stapla långsamt böcker ovanpå varje form.

Hur många böcker kan du stapla ovanpå varje form? Vi gjorde detta experiment tre gånger och fick tre olika resultat, även om cylindern alltid bar vikten av tre till fyra gånger mängden böcker som kvadraten eller triangeln.

Fallskärmsutmaning

Översikt

Lär dig om luftmotstånd samtidigt som du tillverkar en fantastisk fallskärm! Designa en som kan falla långsamt till marken innan du sätter den i luften, testa och gör ändringar under tiden. Förhoppningsvis kommer din fallskärm att sjunka långsamt ner till marken och ge din vikt en behaglig landning. När du släpper fallskärmen drar vikten ner strängarna och öppnar upp en stor yta av material som använder luftmotståndet för att sakta ner. Ju större yta, desto större luftmotstånd och desto långsammare faller fallskärmen.

Genom att skära ett litet hål i mitten av fallskärmen kan luften sakta passera genom den i stället för att strömma ut över ena sidan.
bör hjälpa fallskärmen att falla rakare.

Material som behövs:

En plastpåse eller ett lätt material
Sax
Snöre
Ett litet föremål som fungerar som vikt, en liten actionfigur är perfekt.

Instruktioner

Skär ut en stor kvadrat ur plastpåsen eller materialet.
Klipp av kanterna så att det ser ut som en oktagon (en åttasidig form).
Klipp ett litet hål nära kanten på varje sida.
Fäst 8 stycken snören av samma längd i varje hål.
Knyt snörbitarna till det föremål som du använder som vikt.
Använd en stol eller hitta en hög plats för att släppa fallskärmen och testa hur bra den fungerade,

Kom ihåg att du vill att den ska falla så långsamt som möjligt.

Ytterligare resurser

Tänk på det! Fungerar större fallskärmar bättre? Hur skulle du ändra konstruktionen för att kunna bära en tyngre eller lättare vikt?

Hur fungerar en fallskärm? https://tinyurl.com/we6r5nj
Fallskärmar och vetenskapen om luftmotstånd: https://tinyurl.com/yakmqzkn

Tipset är hämtat från www.projectexploration.org

Bygg en pappersraket

Material

Två pappersbitar
En sax
Blyertspenna.
Sugrör
Linjal
Ett fritt utrymme där du kan skjuta upp dina ”raketer”, t.ex. ett stort rum, en hall eller ett vindstilla område utomhus.
Måttband (valfritt)

Förfarande

Skär ett papper i fyra mindre rektanglar genom att dela det på mitten på längden och bredden. På så sätt kan du göra fyra raketer.
Linda en av pappersrektanglarna runt en blyertspenna så att den bildar en cylinder, med papperets långa kant längs med blyertspennans längd.
Tejpa ihop cylindern så att den inte rullar upp sig (men tejpa inte fast den på pennan).
Skjut av cylindern från pennan. Kläm ihop den ena änden av cylindern och förslut den med tejp. (Detta är den ”främre” änden av din raket.) Låt den andra änden vara öppen. Detta kommer att bli din första raket, utan fenor.
Med gott om utrymme framför dig – och utan hinder, till exempel möbler eller människor – gör dig redo att skjuta upp din första raket! Skjut den över ett sugrör. Rikta sugröret framåt och blås sedan in i det så hårt du kan. Titta på din raket när den flyger.
Hur långt går den? Flyger den rakt eller tumlar den i luften?
Starta din raket några gånger till för att se om den flyger på samma sätt. Om du vill registrera raketens flygavstånd, se till att starta den från samma plats varje gång och mät till landningsplatsen med ett måttband.
Gör ytterligare en pappersraket enligt de föregående stegen. Kom ihåg att klämma ihop den ena änden och tejpa ihop den.
Till den här raketen ska du dock göra fenor. Klipp ut två rätvinkliga trianglar (med en 90-graders vinkel i den ena hörnan) från den andra pappersbiten. Trianglarnas långsidor ska vara ungefär åtta centimeter långa. Du viker varje triangel för att göra två fenor, så att du får fyra fenor totalt.
Rita en linje som delar den ena triangeln på mitten (från 90-gradershörnet till mitten av triangelns långsida).
Rita två linjer parallellt med den första linjen (en på varje sida), ungefär fem millimeter från den.
Vik nu triangeln uppåt längs dessa två linjer. Resultatet ska bli två trianglar som sticker upp i luften (fenorna), med en platt del som förbinder dem emellan.
Tejpa fast den platta delen på sidan av din cylinder, mot den öppna änden (basen, eller botten, på din raket).
Upprepa dessa steg för den andra triangeln, och tejpa fast den på din cylinder på motsatt sida av den första triangeln. Resultatet ska bli fyra fenor som bildar ett ”+” när du tittar på raketen från båda ändarna. Om det är nödvändigt, böj fenorna så att de har 90 graders avstånd till varandra.
Skjut den nya raketen på sugröret och skjut upp den.
Hur långt går den här raketen? Hur är dess flygning jämfört med din första fenlösa raket? Går den längre? Tumlar den eller flyger den rakt? Tror du att fenorna bidrar till att göra din raket mer stabil?
Starta den några gånger till. Om du mäter flygsträckan för varje raket, använd ett måttband och anteckna hur långt den flög.

Vad hände?

Du borde ha sett att din fenlösa raket flög rakt till en början, men att den snabbt kom i en spiralrörelse och tappade kontrollen. Den kan ha tumlat genom luften och fladdrat till marken, nästan som ett löv som faller från ett träd. Detta beror på att raketen inte hade några fenor som höll den stabil. Om den började svänga bara en liten bit skulle den börja svänga ännu snabbare tills den helt förlorade kontrollen. Däremot borde din andra raket med fenor ha flugit rakt och färdats mycket längre som ett resultat av detta. Detta beror på att fenorna hjälper till att hålla raketen stabil, eller riktad i samma riktning. Om raketen vänder lite grann hjälper fenorna till att vända den tillbaka i den ursprungliga riktningen.

Designa en labyrint

Designa en labyrint

Syfte:
Att designa ett eget spel kräver mycket kreativ problemlösning för att det ska fungera och är ett roligt sätt att använda vardagliga material för att skapa något originellt. Barnen kommer att utforma en labyrint på ett bord med hjälp av material från hushållets återvinningsbehållare. Labyrinten kommer att vara en grund för en pingpongbollsrace. Pingpongbollarnas rörelse kommer att drivas av luft som blåses genom sugrör.

Kom igång:

Material som behövs:

Sugrör (tillräckligt många för att varje deltagare ska få ett).
Två pingisbollar
Ett stort underlag som labyrinten kan byggas på (t.ex. en stor platt bit kartong eller skumgummi).
Material som kan återanvändas, t.ex. kaffehylsor, kartong, flingpaket eller pappersrör.
Tejp med pappersunderlag, t.ex. maskeringstejp eller målartejp.
Sax eller matt-kniv.
Valfritt: aluminiumfolie eller piprensare.

Spelare: kan göras individuellt, med en partner eller med ett litet team Tid som behövs: 15+ minuter.

Instruktioner:

Det är dags att börja planera labyrinten. Kommer du att skissa upp den i förväg eller dyka in direkt och börja lägga till material till din bas? Det är upp till dig och ditt designteam.
- Se till att du väljer en start och ett mål. Start och mål måste finnas på basen av din labyrint.
- Använd så många olika material som möjligt för att skapa så många vändningar, kurvor och hinder som möjligt i din pingpongbollslabyrint.
- Se till att göra dina vägar tillräckligt breda för att en pingpongboll ska kunna ta sig igenom.
- Det finns ingen höjdgräns för banorna i din labyrint.
Testa labyrinten. Skjut din boll framåt genom att blåsa luft genom ett sugrör för att få bollen att röra sig.
Blås din boll från början till slut.
Ta tid på dig själv eller en annan när ni tävlar mot klockan för att flytta din boll från start till mål.

Torn utmaning

Översikt

Tänk dig att du ingår i ett team av ingenjörer som har fått utmaningen att bygga det högsta torn du kan bygga med hjälp av 20 sugrör, 20 piprensare och tejp.

Du behöver inte använda alla material, men ditt torn måste klara av vikten av en golfboll i två minuter. Golfbollen måste stöttas nära toppen av tornet.

Instruktioner

Enklare

Planera: Fundera på olika sätt du kan använda ditt material och sätta ihop dem för att bygga det högsta tornet. Du kan använda alternativa material.
Design: Rita din plan för tornet på ett tomt papper.
Konstruktionsfas: Bygg ditt torn och se hur länge det tar innan det faller.

Dokumentera dina observationer.

Material

Alternativt material för enklare variant:

5-10 muggar
Modellera
Tejp eller lim
2 pappersarks

(Eller annat material du har tillgängligt som kan staplas)

Avancerad

Planera: Fundera på olika sätt du kan böja eller förändra formen på sugrören eller piprensarna. Du kan klippa dem och du kan använda tejp för att foga ihop dem.
Design: Rita din plan för tornet på ett tomt papper.
Konstruktionsfas: Bygg ditt torn och se om det är starkt nog för att hålla golfbollen uppe. Se hur länge det håller bollen uppe utan att falla.

Dokumentera dina observationer.

Material för avancerad variant:

20 sugrör
20 piprensare
1 tejp
1 sax
1 golfboll
2 pappersark

(Du kan ersätta golfbollen med något liknande, som exempelvis en apelsin)

Tack för idén till Project Exploration

Äventyrspark för myror

Bygg en äventyrspark för myror och presentera den för de andra.

(Ni kan också bygga äventyrsparken under en skogsutflykt och använda kottar, stenar och annat naturmaterial. Inomhus kan ni bygga äventyrsparken exempelvis av lego.)

Varför inte låta barnen även göra en reklamkampanj för varför myrorna ska välja deras äventyrsbana på en gång?

För tipset tackar vi MOI – Monilukutaitoa opitaan ilolla

Gör en egen pappersdrake

Material:

Skrivpapper
Sax
Garn (Detta fungerade bra för mig, men jag önskar att jag hade använt ett lättare snöre.)
Tejp
Glasspinne
Tuschpennor
Hålslag
Häftapparat
Linjal

Instruktioner

Rita ett mönster på båda sidor av pappret.
Vik pappret på mitten. (Halva längden.)
Med hjälp av din linjal gör du ett märke vid 6,5 cm och ett märke vid 9 cm på den vikta kanten.
Böj nu båda hörnen på ditt papper nedåt och häfta ihop dem vid 6,5 cm märket. (Vik inte ner dem, se till att pappret är böjt.) Din drake ska nu se ut så här.

Stansa ett hål vid 9 cm markeringen. Klipp sedan en lång bit snöre och knyt den till din drake.
Tejpa fast den andra änden av ditt snöre på en glasspinne. Linda ditt överflödiga snöre runt glasspinnen så att det inte trasslar ihop sig.

Nu kan du gå ut och flyga med din egengjorda drake! Det krävs en kraftig vindpust för att lyfta din drake, men om du springer runt (eller cyklar riktigt fort) kommer din drake också att flyta bredvid dig.

Bygg din egen mjölksnurra

Snart dags för vappen och med den vindsnurror. Här finns ett enkelt tips på att bygga en egen. (Se pdf i slutet för bilder)

Mjölksnurra

Klipp ut en fyrkant av ett tomt ursköljt mjölkpaket. Måla den med hobbyfärg om du vill.
Klipp jack i hörnen en bit in i fyrkanten.
Gör små hål i hörnen och ett i mitten, som på bilden.
Snurra en bit ståltråd kring en blompinne, se till att den sitter ordentligt på plats. Trä på två vanliga plastpärlor på änden, då blir det enklare för snurran att snurra.
Trä på snurran genom hålet i mitten.
Böj var och en av flikarna och trä dem över ståltrådsänden.
Trä på en pärla till och gör en ögla av ståltråden så att snurran hålls på plats (men inte för hårt, då kan den inte snurra).

Illustrerade instruktioner: Mjölksnurra

Tack Arla.se för tipset!

Beebot snöplog

Staden är täckt av snö, och vi måste utforma en KIBO snöplog för att snöröjningen! Barnen kommer att delta i den tekniska designprocessen när de designar, testar och förbättrar snöplogrobotar som kan hjälpa till att rensa bomullssnö. Studenterna kommer också att lära sig mer om de många viktiga jobb som gör att samhället fungerar.

Lärandemål

Efter den här lektionen kommer eleverna att:

Ha större förtrogenhet med den tekniska designprocessen.
Utveckla praktisk kunskap om hur ett objekts form påverkar dess funktion.
Designa en algoritm för att lösa ett problem.
Ha en djupare förståelse för samhällslivet.

Material / resurser:

En Bee-bot per grupp (2-4 barn)
En Bee-bot pennhållare eller skuffare. Skuffaren eliminerar behovet av plogkonstruerandet och man kan fundera enbart på programmeringen.
Material för att bygga plogen till hållaren
Bomullskulor för snön

Lektionsplan

Inspirera: Låt oss testa och förbättra:
Be eleverna tänka på hur det är när staden är täckt av snö. Har de hjälpt till att skyffla när snö täcker trottoarer eller uppfart? Känner de några vuxna som arbetar för att rensa snö för staden med plogbilar? Om ditt skolsamhälle inte finns i en snöig del av världen kan du dela videor av snöstormar med eleverna.

Idag ska Bee-boten bli en snöplog och ploga snön från vårt rum. Vi kommer att bygga, testa och förbättra med hjälp av Ingenjörens design process.

Steget ”Testa & Förbättra” i Ingenjörens Design Process gör att vi kan fortsätta ändra något för att få det att fungera bättre och bättre. Idag kommer ni att utforma ”snöplogar” för Bee-bot för att städa upp er stad. Deras mönster kan fungera bra eller inte vid ett första försök; men på något sätt kan de reflektera och förbättra designen. Denna aktivitet handlar om att göra förbättringar längs med vägen.

Smågruppsaktivitet

Förbered ett Bee-bot-konstruktionsområde med pysselsmaterial för att bygga och fästa en plogförlängning till Bee-boten (kartong, piprensare, snöre, tejp…).

Barnen kommer att programmera sina Bee-bots för att fungera i ett öppet, platt ”snöplogsområde.” Sprid bomullsbollar här och markera en ”målfyrkant” (t.ex. med maskeringstejp) i snöplogsområdet. Du kan också välja att engagera eleverna i att bygga en representation av grannskapet, med vägar och byggnader, med, lådor, block eller annat material. Detta kan förbättra gemenskapens anslutning.

Grupperna kommer att bygga och programmera Bee-bot snöplogar. Deras plogar måste städa upp staden genom att skjuta bomullstussarna in i målområdet. De ska ha möjligheter att bygga och programmera, sedan testa sina konstruktioner och sedan revidera båda för att förbättra KIBO: s plogförmåga.

Följande frågor kan hålla barnen på rätt spår eller öka utmaningen:

Om Bee-boten har problem med att skjuta bomullstussarna, varför händer det då? Går bomullstussarna runt plogens sidor? Eller fastnar de under? Hur kan du ändra plogens form för att förbättra detta?
Om Bee-boten framgångsrikt driver snön rakt fram, kan den också vända samtidigt som den behåller kontrollen över snön? Kan du ändra din design så att Bee-boten kan vända men utan att tappa snön?

Reflektion:

Vilka designförändringar gjorde du? Avsluta med en diskussionscirkel.
Vilka designändringar gjorde du under vägen när du följde den tekniska designprocessen för att revidera din design?
Hur bestämde du dig för vad du skulle försöka förbättra?