Σχεδιάζοντας ένα τρενάκι του λούνα παρκ χρησιμοποιώντας το νόμο διατήρησης της ενέργειας (Δυναμική/Κινητική ενέργεια)

Επιστημονικοσ τομεασ:

Επιστήμη, Μηχανική, Μαθηματικά, Φυσική

Επιπεδο ταξησ:

ΓΥΜΝΑΣΙΟ-ΛΥΚΕΙΟ

Ηλικία των μαθητών:

13-18

Συνολικοσ χρονοσ:

320 Λεπτά

Χρονοσ προετοιμασιασ:

20 Λεπτά

Χρονοσ διδασκαλιασ:

5 ώρες

Μεθοδολογια διδασκαλιασ που θα χρησιμοποιηθει:

-Μάθηση Βασισμένη σε Έργα 

Αυτή η μέθοδος ενθαρρύνει τους μαθητές να μάθουν δεξιότητες και να εφαρμόσουν τις γνώσεις τους συμμετέχοντας σε ένα έργο. Εργάζονται για ένα εκτεταμένο χρονικό διάστημα για να ερευνήσουν και να δημιουργήσουν μια λύση σε ένα πρόβλημα ή ερώτημα. Ο ρόλος σας ως καθηγητής είναι να διευκολύνετε και να ενθαρρύνετε τους μαθητές να αναλάβουν τον πλήρη έλεγχο των έργων τους από την αρχή μέχρι το τέλος. 

– Χρήση της Διαδικασίας Μηχανικού Σχεδιασμού (EDP)

Πρόκειται για μια σειρά βημάτων που μπορούν να ακολουθήσουν οι μαθητές για να σχεδιάσουν λύσεις σε προβλήματα στο πλαίσιο ενός έργου. Αυτή η στρατηγική μάθησης με βάση το έργο θα πρέπει να ενθαρρύνει τους ανοιχτούς σχεδιασμούς, τη δημιουργικότητα και τις πρακτικές λύσεις:

ΡΩΤΗΣΤΕ:  Οι μαθητές προσδιορίζουν το πρόβλημα, τις απαιτήσεις που πρέπει να πληρούνται και τους περιορισμούς που πρέπει να ληφθούν υπόψη.

Φανταστείτε: Οι μαθητές κάνουν καταιγισμό ιδεών για λύσεις και αναζητούν ιδέες.  Εντοπίζουν επίσης τι έχουν κάνει άλλοι.

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ: Οι μαθητές επιλέγουν δύο έως τρεις από τις καλύτερες ιδέες από τον κατάλογο που συνέταξαν και σχεδιάζουν πιθανά σχέδια, επιλέγοντας τελικά ένα μόνο σχέδιο για την κατασκευή πρωτοτύπου.

ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ: Οι μαθητές κατασκευάζουν ένα λειτουργικό μοντέλο ή πρωτότυπο, το οποίο ευθυγραμμίζεται με τις απαιτήσεις του σχεδιασμού και είναι εντός των περιορισμών του σχεδιασμού.

ΔΟΚΙΜΗ: Οι μαθητές αξιολογούν τη λύση μέσω δοκιμών- συλλέγουν και αναλύουν δεδομένα- συνοψίζουν τα δυνατά και αδύνατα σημεία του σχεδιασμού τους που αποκαλύφθηκαν κατά τη διάρκεια των δοκιμών.

ΒΕΛΤΙΩΣΗ: Με βάση τα αποτελέσματα των δοκιμών τους, οι μαθητές προβαίνουν σε βελτιώσεις του σχεδιασμού τους. Προσδιορίζουν επίσης τις αλλαγές που θα κάνουν και αιτιολογούν τις αναθεωρήσεις τους.

Βασικεσ εννοιεσ:

Δυνητική & Κινητική Ενέργεια, Νόμος Διατήρησης της Ενέργειας, Βαρύτητα

Overview

Σε αυτό το μάθημα, οι μαθητές θα μάθουν να σκέφτονται και να σχεδιάζουν σαν μηχανικοί χρησιμοποιώντας τη διαδικασία της μηχανικής για να σχεδιάσουν ένα τρενάκι του λούνα παρκ χρησιμοποιώντας μόνωση σωλήνων, μπίλιες και αντικείμενα μέσα στο δωμάτιο. Προγράμματα προσομοίωσης στον υπολογιστή θα βοηθήσουν στην εύρεση διαφορετικών τρόπων σχεδιασμού του τρενάκι του λούνα παρκ, λαμβάνοντας υπόψη μεταβλητές όπως το ύψος, η ταχύτητα, η βαρύτητα και η διαδρομή του τρενάκι του λούνα παρκ. Οι μαθητές θα χωριστούν σε ομάδες, όπου θα μάθουν να αλληλεπιδρούν και να εργάζονται σε ομαδικό πλαίσιο, διότι οι Μηχανικοί πρέπει να είναι εξαιρετικοί επικοινωνιολόγοι! Αρχικά, θα παρακολουθήσουν μια παρουσίαση που θα αναδεικνύει τον τρόπο με τον οποίο σχεδιάζονται τα τρενάκια του λούνα παρκ και τη φυσική πίσω από το γιατί λειτουργούν. Θα σχεδιάσουν τον σχεδιασμό τους χρησιμοποιώντας τις θεμελιώδεις αρχές που έμαθαν στην παρουσίαση. Τέλος, οι μαθητές θα δημιουργήσουν ένα τρενάκι χρησιμοποιώντας μόνωση εύκαμπτου σωλήνα ως δομή, ταινία και μια μπίλια που αντιπροσωπεύει το καρότσι γεμάτο επιβάτες. Μπορούν να είναι όσο δημιουργικοί θέλουν, χρησιμοποιώντας υλικά που βρίσκονται στην αίθουσα για να βοηθήσουν στη δομή και τη διαδρομή τους. Οι μαθητές θα σχεδιάσουν, θα αξιολογήσουν και θα βελτιώσουν καθ’ όλη τη διάρκεια του μαθήματος, βιώνοντας τη διαδικασία που περνούν καθημερινά οι μηχανικοί!

Student mission

ΔΗΛΩΣΗ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ

Είστε πρόεδρος μιας εταιρείας μηχανικών που σχεδιάζει και κατασκευάζει τρενάκια. Η Vialand μόλις ανέθεσε σε εσάς και την ομάδα σας από άριστα εκπαιδευμένους και εξειδικευμένους μηχανικούς να σχεδιάσετε το νέο της τρενάκι του λούνα παρκ. Πρόκειται να είναι το κορυφαίο τρενάκι του κόσμου. Θα είναι ταχύτερο και πιο συναρπαστικό από οποιοδήποτε άλλο τρενάκι που υπάρχει σήμερα. 

Το νέο σας τρενάκι πρέπει να έχει τουλάχιστον έναν λόφο, έναν βρόχο, έναν φελλό και μια στροφή. Η ομάδα σας πρέπει πρώτα να δημιουργήσει ένα σχέδιο για το τρενάκι σας και ένα όνομα για αυτό. Πρέπει επίσης να δημιουργήσετε μια νέα πινακίδα με το όνομα του τρενάκι σας. Μόλις εγκριθεί το σχέδιο και το όνομά σας, θα δημιουργήσετε αυτό το τρενάκι με τις προμήθειες που σας δίνονται. Μόλις ολοκληρωθεί το τρενάκι του τρόμου, θα κάνετε δοκιμές χρόνου με διαφορετικές μπίλιες για να δείτε πόσο γρήγορα ταξιδεύει η μπίλια. Κάθε ομάδα θα βαθμολογηθεί για τη δημιουργικότητα του έργου σας και για το αν πληροίτε όλα τα κριτήρια. Στο τέλος αυτής της εργασίας, η τάξη θα ψηφίσει για το ποιο τρενάκι είχε τον καλύτερο συνολικό σχεδιασμό.

Σχεδιάστε ένα ασφαλές και διασκεδαστικό τρενάκι χρησιμοποιώντας τα διαθέσιμα υλικά!

ΚΡΙΤΗΡΙΑ & ΠΕΡΙΟΡΙΣΜΟΙ:

1-Κατασκευάστε ένα τρενάκι του λούνα παρκ που έχει 2 λόφους Ή 1 βρόχο και 1 λόφο. 

2- Μια μπίλια θα χρησιμοποιηθεί ως όχημα για το  τρενάκι σας.

3- Η μπίλια πρέπει να διανύσει όλο το μήκος του τρενάκι του λούνα παρκ για να θεωρηθεί

Διαδικασία:

1.Κατασκευάστε ένα τρενάκι του λούνα παρκ που να έχει τουλάχιστον 2 υψηλά σημεία (η αρχή μπορεί να είναι το ένα), όπου μπορείτε να παρατηρήσετε τη μετατροπή της δυναμικής ενέργειας σε κινητική.

α.Προσδιορίστε αυτές τις περιοχές με μια οδοντογλυφίδα

2.Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε από τα παρεχόμενα υλικά για να κατασκευάσετε το τρενάκι σας

3.Καταγράψτε την υπόθεσή σας ως δήλωση “Αν— Τότε—-” με βάση το ποια περιοχή θα έχει τη μεγαλύτερη δυνητική ενέργεια (Παράρτημα 4.)

4.Πρέπει να δώσετε όνομα στο τρενάκι σας!

5.Τρέξτε τη μπίλια μέσα από το τρενάκι του τρόμου 10 φορές για να προσδιορίσετε μια μέση ταχύτητα σε m/s. Θα καταγράψετε στα δεδομένα το Φυλλάδιο Σχεδιασμού του Τρενάκι του Λούνα Παρκ (Παράρτημα 3.)

6.Προσδιορίστε τη δυνητική ενέργεια χρησιμοποιώντας την εξίσωση που δώσατε στην προθέρμανση.

Αφού ολοκληρώσετε επιτυχώς το βασικό σχέδιο και ο καθηγητής σας έχει εγκρίνει το σχέδιό σας, μπορείτε να το τροποποιήσετε για επιπλέον πόντους: επιπλέον λόφοι, βρόχοι και/ή η μπίλια σας να σταματήσει σε απόσταση 15 εκατοστών από το τέλος.  Δείτε τη ρουμπρίκα για τη βαθμολόγηση!

21st century technical skills gained through this activity

  • Αλφαβητισμός στην τεχνολογία πληροφοριών και επικοινωνιών (ΤΠΕ)
  • παιδεία στα μέσα ενημέρωσης και στο διαδίκτυο
  • ερμηνεία και ανάλυση δεδομένων
  • Κριτική σκέψη
  • Συνεργασία
  • Δημιουργικότητα και καινοτομία
  • επίλυση προβλημάτων, λήψη αποφάσεων
  • Τεχνολογικές λειτουργίες και έννοιες
  • Πρόσβαση και ανάλυση πληροφοριών
  • Περιέργεια και φαντασία.Project Management
  • Προγραμματισμός Έργου
  • Αποτελεσματική Ομαδική Εργασία
  • Δεξιότητες Διαχείρισης Χρόνου
  • Διαχείριση Κρίσεων

Μηχανολόγοι μηχανικοί: σχεδιασμός του τρενάκι του λούνα παρκ, πώς το καρότσι θα συγκρατηθεί στην πίστα, πώς κινείται κατά τη διάρκεια της διαδρομής, πώς λειτουργούν τα φρένα και οι μηχανισμοί, κ.λπ.

Ηλεκτρολόγοι μηχανικοί: εργάζεστε στα κινούμενα ηλεκτρικά εξαρτήματα, συνεργάζεστε με τον μηχανικό υπολογιστών για να βεβαιωθείτε ότι οι πλακέτες κυκλωμάτων και ο πίνακας ελέγχου λειτουργούν.

Μηχανικοί υπολογιστών: εργασία στο σύστημα υπολογιστή που ελέγχει το τρενάκι του λούνα παρκ

Μηχανικοί δομικών έργων: βεβαιωθείτε ότι είναι δομικά υγιές, χτίζουν όλες τις λευκές κατασκευές που μπορείτε να δείτε στην εικόνα, βεβαιωθείτε ότι θα παραμείνει όρθιο!

Χημικοί μηχανικοί: αεριοκίνηση για ορισμένα τρενάκια

Μηχανικοί αεροδιαστημικής: να κάνει τα καροτσάκια αεροδυναμικά, ώστε να μην έχουν τόση τριβή και να μπορούν να πηγαίνουν όσο το δυνατόν γρηγορότερα

Μηχανικοί υλικών: να αποφασίσετε ποια υλικά θα χρησιμοποιηθούν για κάθε εξάρτημα που θα λειτουργούν καλύτερα και θα είναι τα φθηνότερα, θα αντέχουν στις καιρικές συνθήκες σε διάφορες περιοχές του κόσμου

Μηχανικοί μεταφορών: Είναι παρόμοιο με το σχεδιασμό ενός πολύ καμπυλωτού, περίπλοκου δρόμου

 

Η μηχανική είναι η συνεργασία! Όλα αυτά τα διαφορετικά είδη ανθρώπων εργάζονται για να δημιουργήσουν κάτι διασκεδαστικό που θα το απολαύσουν οι άνθρωποι. Πρόκειται για την εξεύρεση λύσεων σε προβλήματα που βοηθούν τους ανθρώπους και βελτιώνουν τη ζωή τους..

Differentiation strategies to meet diverse learning needs

  • Σχεδιάστε το μάθημα με βάση τα μαθησιακά στυλ των μαθητών.
  • Ομαδοποιήστε τους μαθητές ανάλογα με το κοινό ενδιαφέρον, το θέμα ή την ικανότητα για τις εργασίες.
  • Αξιολογήστε τη μάθηση των μαθητών χρησιμοποιώντας διαμορφωτική αξιολόγηση.
  • Διαχειριστείτε την τάξη για να δημιουργήσετε ένα ασφαλές και υποστηρικτικό περιβάλλον.
  • Δημιουργία ατομικών μαθησιακών διαδρομών για την υποστήριξη των μοναδικών αναγκών κάθε μαθητή.
  • Καθοδήγηση από ομότιμους

 

Σχέδιο μαθήματος

Οχτώ 40 λεπτα μαθήματα

Χρόνος ολοκλήρωσης μαθήματος

Οι μαθητές κατασκευάζουν τα δικά τους μοντέλα τρενάκια σε μικρή κλίμακα χρησιμοποιώντας μόνωση σωλήνων και μπίλιες και στη συνέχεια τα αναλύουν χρησιμοποιώντας τις αρχές της φυσικής που διδάσκονται στο σχετικό μάθημα. Εξετάζουν τις μετατροπές μεταξύ κινητικής και δυνητικής ενέργειας και τα φαινόμενα τριβής για να σχεδιάσουν τρενάκια που κινούνται πλήρως από τη βαρύτητα.

Σύνδεση Μηχανικής

Κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού μοντέλων τρενάκι του τρόμου, οι μαθητές αντιμετωπίζουν πολλά από τα ίδια ζητήματα που αντιμετωπίζουν οι μηχανικοί τρενάκι του πραγματικού κόσμου. Προκειμένου να κατασκευάσουν λειτουργικά τρενάκια, οι μαθητές πρέπει να αναγνωρίσουν τους περιορισμούς που θέτουν οι θεμελιώδεις νόμοι της φυσικής στα δικά τους σχέδια και στο σχεδιασμό πραγματικών τρενάκια. Οι μαθητές μαθαίνουν ότι η ικανότητά τους να κατανοούν και να εργάζονται μέσα σε αυτούς τους περιορισμούς είναι υψίστης σημασίας για την επιτυχία των δικών τους τρενάκιων.

Μετά από αυτό το έργο, οι μαθητές θα πρέπει να είναι σε θέση να:

  • Εξηγήστε γιατί είναι σημαντικό για τους μηχανικούς να κατανοήσουν πώς λειτουργούν τα τρενάκια.
  • Να εξηγήσουν με όρους φυσικής πώς λειτουργούν τα μοντέλα τους με τρενάκια.
  • Συζητούν τις επιδράσεις της βαρύτητας και της τριβής στο πλαίσιο των σχεδίων τους για το τρενάκι του τρόμου.
  • Χρησιμοποιούν την αρχή της διατήρησης της ενέργειας για να εξηγήσουν το σχεδιασμό και τη διάταξη των τρενάκι του λούνα παρκ.
  • Προσδιορίζουν τα σημεία της διαδρομής ενός τρενάκι του λούνα παρκ στα οποία ένα βαγόνι έχει τη μέγιστη κινητική και δυνητική ενέργεια.
  • Προσδιορίζουν τα σημεία σε μια πίστα τρενάκι όπου ένα βαγόνι δέχεται περισσότερη ή λιγότερη από 1 g-δύναμη.
  • Προσδιορισμός των σημείων σε μια πίστα τρενάκι του λούνα παρκ όπου ένα αυτοκίνητο επιταχύνει και επιβραδύνει.
  • να μιλήσουν για τα χαρακτηριστικά και τη φυσική που διέπουν τον τρόπο λειτουργίας ενός τρενάκι του τρόμου.
  • μαθαίνουν για την κινητική και τη δυνητική ενέργεια και πώς αλληλεπιδρούν με τη βαρύτητα, το ύψος και την ταχύτητα.
  • να προσδιορίσετε τους διάφορους τύπους μηχανικής που εμπλέκονται στην κατασκευή ενός τρενάκι του τρόμου.
  • να χρησιμοποιήσετε τη διαδικασία της μηχανικής: Να ρωτάτε, να φαντάζεστε, να σχεδιάζετε, να δημιουργείτε, να δοκιμάζετε, να βελτιώνετε.
  • Διεξάγουν έρευνες για τις σχέσεις μεταξύ παρατηρήσεων και μεταξύ παρατηρήσεων και συλλέγουν και καταγράφουν ποιοτικά και ποσοτικά δεδομένα.
  • Να εργάζονται συνεργατικά σε προβλήματα- και να χρησιμοποιούν την κατάλληλη γλώσσα και μορφές για να επικοινωνούν ιδέες, διαδικασίες και αποτελέσματα
  • Να απεικονίζουν την ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας περιγράφοντας, συγκρίνοντας και ερμηνεύοντας μηχανικές συσκευές που έχουν βελτιωθεί με την πάροδο του χρόνου.
  • Να διερευνούν και να περιγράφουν τη μετάδοση δύναμης και ενέργειας μεταξύ των μερών ενός μηχανικού συστήματος.
  • Να εξηγούν και να εφαρμόζουν έννοιες που χρησιμοποιούνται στις θεωρητικές και πρακτικές μετρήσεις της ενέργειας σε μηχανικά συστήματα.
  • Εφαρμόζουν τις έννοιες της δύναμης, της μάζας και του νόμου διατήρησης της ορμής για να διερευνήσουν μονοδιάστατες συγκρούσεις δύο αντικειμένων.
  • Εφαρμόζουν τις αρχές που διέπουν την κίνηση των αντικειμένων για να εξηγήσουν την ανάγκη για συσκευές και πρακτικές ασφαλείας.
  • Να περιγράφουν τη μονοδιάστατη κίνηση αντικειμένων με όρους μετατόπισης, χρόνου, ταχύτητας και επιτάχυνσης.
  • Να προσδιορίζουν καταστάσεις στις οποίες η κινητική ενέργεια μετατρέπεται σε δυναμική ενέργεια και αντίστροφα.
  • Να εφευρίσκουν ένα προϊόν για να καλύψουν μια ανάγκη.
  • Να δημιουργούν ένα πρωτότυπο και ένα τελικό μοντέλο, λαμβάνοντας υπόψη τα κριτήρια σχεδιασμού.
  • Να χρησιμοποιούν τις αρχές της επιστήμης, των μαθηματικών και της μηχανικής για να σχεδιάσουν και να βελτιστοποιήσουν ένα προϊόν.

Αναμενόμενα μαθησιακά αποτελέσματα

Οι πολιτικοί μηχανικοί σχεδιάζουν κατασκευές όπως τρενάκια, γέφυρες και κτίρια..

Ενέργεια: Η ικανότητα να προκαλεί αλλαγές στην ύλη

Δυνητική ενέργεια: Η ενέργεια που έχει ένα αντικείμενο λόγω της θέσης του ή της κατάστασής του

Κινητική ενέργεια: Η ενέργεια που έχει ένα αντικείμενο λόγω κίνησης

Κίνηση: Η μεταβολή της θέσης ενός αντικειμένου

Δύναμη: Μια ώθηση ή μια έλξη, η οποία μπορεί να προκαλέσει αλλαγή στην κίνηση ενός αντικειμένου

Βαρύτητα: Η δύναμη έλξης μεταξύ δύο αντικειμένων

Τριβή: Μια δύναμη που δρα μεταξύ δύο αντικειμένων που αγγίζονται και που αντιτίθεται στην κίνηση

Επιτάχυνση: Ικανότητα του οχήματος να αναπτύσσει ταχύτητα
Ισορροπημένες και μη ισορροπημένες δυνάμεις:
Μια ισορροπημένη δύναμη προκύπτει όταν δύο ή περισσότερες δυνάμεις δρουν πάνω σε ένα αντικείμενο με τέτοιο τρόπο ώστε να αντισταθμίζουν ακριβώς η μία την άλλη. Καθώς κάθεστε στο κάθισμά σας αυτή τη στιγμή, το κάθισμα ωθεί προς τα πάνω με μια δύναμη ίση σε δύναμη και αντίθετη σε κατεύθυνση από τη δύναμη της βαρύτητας. Αυτές οι δύο δυνάμεις λέγεται ότι εξισορροπούν η μία την άλλη, με αποτέλεσμα να παραμένετε σε ηρεμία. Εάν το κάθισμα τραβηχτεί ξαφνικά από κάτω σας, τότε βιώνετε μια μη ισορροπημένη δύναμη. Δεν υπάρχει πλέον η ανοδική δύναμη του καθίσματος για να εξισορροπήσει την καθοδική έλξη της βαρύτητας, οπότε επιταχύνεστε προς το έδαφος.

Κεντρομόλος δύναμη: Η κεντρομόλος δύναμη είναι μια καθαρή δύναμη που δρα σε ένα αντικείμενο για να το κρατήσει να κινείται κατά μήκος μιας κυκλικής διαδρομής..

g: Το g είναι μια μονάδα επιτάχυνσης ίση με την επιτάχυνση που προκαλείται από τη βαρύτητα. Η βαρύτητα προκαλεί την ελεύθερη πτώση αντικειμένων στη Γη να αλλάζουν την ταχύτητά τους με ρυθμούς περίπου 10 m/s κάθε δευτερόλεπτο.

Αδράνεια: Αδράνεια είναι η τάση ενός αντικειμένου να αντιστέκεται στην αλλαγή της κατάστασης κίνησής του. 

Μάζα: Η μάζα ενός αντικειμένου είναι η μέτρηση της ποσότητας του υλικού μιας ουσίας.

Ορμή: Η ορμή αφορά την ποσότητα κίνησης που διαθέτει ένα αντικείμενο. Κάθε μάζα που βρίσκεται σε κίνηση έχει ορμή. 

Πρώτος νόμος του Νεύτωνα για την κίνηση: Ένα αντικείμενο σε ηρεμία ή σε ομοιόμορφη κίνηση σε ευθεία γραμμή θα παραμείνει σε ηρεμία ή στην ίδια ομοιόμορφη κίνηση, εκτός αν του επιδράσει μια μη ισορροπημένη δύναμη. Αυτό είναι επίσης γνωστό ως νόμος της αδράνειας.

Δεύτερος νόμος του Νεύτωνα για την κίνηση: Η επιτάχυνση ενός αντικειμένου είναι ευθέως ανάλογη της συνολικής μη ισορροπημένης δύναμης που ασκείται στο αντικείμενο και αντιστρόφως ανάλογη της μάζας του αντικειμένου (με άλλα λόγια, καθώς αυξάνεται η μάζα, η επιτάχυνση πρέπει να μειώνεται). Η επιτάχυνση ενός αντικειμένου κινείται προς την ίδια κατεύθυνση με τη συνολική δύναμη. Αυτό είναι επίσης γνωστό ως νόμος της επιτάχυνσης.

Τρίτος νόμος του Νεύτωνα για την κίνηση: Αν ένα αντικείμενο ασκεί μια δύναμη σε ένα δεύτερο αντικείμενο, το δεύτερο αντικείμενο ασκεί μια δύναμη ίση σε μέγεθος και αντίθετη σε κατεύθυνση στο σώμα του αντικειμένου. Αυτό είναι επίσης γνωστό ως νόμος της αλληλεπίδρασης.

Περίοδος: Μια κίνηση που επαναλαμβάνεται κυκλικά λέγεται περιοδική. Ο χρόνος για έναν πλήρη κύκλο είναι γνωστός ως περίοδος της κίνησης. Η κίνηση ενός δευτερολέπτου έχει περίοδο 60 δευτερολέπτων. Η περιοδική περιστροφή της γης γύρω από τον άξονά της είναι 24 ώρες. 

Ταχύτητα: Η ταχύτητα είναι μια μέτρηση του πόσο γρήγορα κινείται ένα αντικείμενο.

Υπόβαθρο

Τα τρενάκια στα λούνα παρκ χρησιμοποιούν δυνητική και κινητική ενέργεια. Συνήθως, ένας κινητήρας τραβάει το βαγόνι του τρενάκι του λούνα παρκ για να αποκτήσει την αρχική του δυναμική ενέργεια. Μόλις φτάσει στο σημείο αιχμής, κανένας κινητήρας δεν συνδέεται με το βαγόνι με οποιονδήποτε τρόπο. Το βαγόνι αρχίζει την περιελισσόμενη και ελικοειδή αξιοπρεπή πορεία του κατά μήκος μιας πίστας που έχει σχεδιαστεί για να μετατρέπει με ασφάλεια τη δυνητική ενέργεια σε κινητική ενέργεια, ενώ παράλληλα κάνει μια συναρπαστική διαδρομή.

Εάν το αυτοκίνητο περάσει από έναν βρόχο-δε-βρόχο και δεν έχει αρκετή κινητική ενέργεια, δεν θα παραμείνει στην πίστα καθώς φτάνει στην κορυφή του βρόχου. Η κινητική ενέργεια μετριέται ως KE=(mv2)/2, όπου m είναι η μάζα του αντικειμένου και v η ταχύτητα. Η δυνητική ενέργεια μετριέται ως PE=mgh, όπου m είναι η μάζα, g είναι η βαρυτική δύναμη και h είναι η απόσταση πάνω από το σημείο αναφοράς όπου ξεκινά η μάζα.

Ιδανικά, όλη η δυνητική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια, αλλά στην πραγματικότητα αυτό δεν ισχύει ποτέ, καθώς μέρος της ενέργειας χάνεται λόγω τριβής. Λόγω της απώλειας ενέργειας, η κορυφή των βρόχων πρέπει να είναι χαμηλότερη από το αρχικό σημείο εκκίνησης του αυτοκινήτου. 

  • Η κορυφή του πρώτου λόφου πρέπει να είναι το υψηλότερο σημείο του τρενάκι του λούνα παρκ.
  • Τα βαγόνια κινούνται ταχύτερα στο κάτω μέρος των λόφων και πιο αργά στην κορυφή των λόφων.
  • Η τριβή μετατρέπει τη χρήσιμη ενέργεια σε θερμότητα και πρέπει να ελαχιστοποιηθεί.
  • Δυνάμεις G μεγαλύτερες από 1 εμφανίζονται στους πυθμένες των λόφων.
  • Δυνάμεις G μικρότερες από 1 εμφανίζονται στις κορυφές των λόφων.
  • Για να αποφύγουν την πτώση, τα αυτοκίνητα πρέπει να έχουν μια ορισμένη ταχύτητα στις κορυφές των βρόχων.

Κινητική Ενέργεια: https://www.ducksters.com/science/physics/kinetic_energy.php

Κινητική Ενέργεια: https://www.physicsclassroom.com/class/energy/Lesson-1/Kinetic-Energy

Δυνητική Ενέργεια: https://www.physicsclassroom.com/class/energy/Lesson-1/Potential-Energy

Δυνητική Ενέργεια: https://www.ducksters.com/science/physics/potential_energy.php

Μετατροπή Ενέργειας σε ένα Τρενάκι του Λούνα Παρκ: https://www.physicsclassroom.com/mmedia/energy/ce.cfm

Διαδραστικό Μοντέλο Τρενάκι του Λούνα Παρκ: https://www.physicsclassroom.com/Physics-Interactives/Work-and-Energy/Roller-Coaster-Model/Roller-Coaster-Model-Interactive

Προηγούμενες γνώσεις και λεξιλόγιο

Χρησιμοποιήστε το μοντέλο της Επιστημονικής Έρευνας και το πρότυπο “Δοκιμάστε την ιδέα σας” για να σας βοηθήσουν με το ερευνητικό σας ερώτημα. Βλέπε παράρτημα I. και II.

Επιστήμη και Μηχανική/Μαθηματικές πρακτικές

F.7.3. Δύναμη και Ενέργεια / Φυσικά Γεγονότα

F.7.3.2. Σχέση Δύναμης, Έργου και Ενέργειας

F.7.3.2.2. Συνδέοντας την ενέργεια με την έννοια του έργου, την ταξινομεί σε κινητική και δυνητική ενέργεια.

  1. Η δυνητική ενέργεια ταξινομείται σε βαρυτική δυνητική ενέργεια και ελαστική δυνητική ενέργεια.
  2. Αναφέρεται ότι η δυναμική ενέργεια εξαρτάται από τη μάζα και το ύψος, ενώ η κινητική ενέργεια εξαρτάται από τη μάζα και την ταχύτητα.

F.7.3.3. Μετατροπές Ενέργειας

F.7.3.3.1. Με βάση τη μετατροπή των τύπων κινητικής και δυναμικής ενέργειας, συμπεραίνει ότι η ενέργεια διατηρείται.

F.7.3.3.2. Εξηγεί την επίδραση της δύναμης τριβής στην κινητική ενέργεια με παραδείγματα.

 

ΦΥΣΙΚΗ

9.3.1. ΚΙΝΗΣΗ ΚΑΙ ΔΥΝΑΜΗ

9.3.1.1. Ταξινομεί τις κινήσεις των αντικειμένων.

9.3.1.2. Συσχετίζει τις έννοιες της θέσης, της απόστασης, της μετατόπισης, της ταχύτητας και της ταχύτητας μεταξύ τους.

9.3.1.3. Συσχετίζει τις έννοιες της θέσης, της ταχύτητας και του χρόνου για ομοιόμορφη γραμμική κίνηση.

α) Παρέχεται η δυνατότητα στους μαθητές να συλλέγουν δεδομένα με πειράματα ή προσομοιώσεις, να σχεδιάζουν διαγράμματα θέσης-χρόνου και ταχύτητας-χρόνου, να τα ερμηνεύουν και να κάνουν μετατροπές μεταξύ των διαγραμμάτων που σχεδιάζονται.

β) Παρέχεται η δυνατότητα στους μαθητές να σχεδιάζουν και να ερμηνεύουν μαθηματικά μοντέλα που σχετίζονται με την κίνηση με τη χρήση γραφικών.

9.3.1.4. Να εξηγούν την έννοια της μέσης ταχύτητας.

9.3.1.5. Συσχετίζει την έννοια της επιτάχυνσης με γεγονότα επιτάχυνσης και επιβράδυνσης.

9.3.1.6. Εξηγεί την κίνηση ενός αντικειμένου σύμφωνα με διαφορετικά σημεία αναφοράς.

9.3.2. ΔΥΝΑΜΗ

9.3.2.1. Εξηγήστε την έννοια της δύναμης με παραδείγματα.

9.3.3. ΟΙ ΝΟΜΟΙ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΤΟΥ ΝΕΥΤΩΝΑ

9.3.3.1. Εξηγεί τις καταστάσεις κίνησης των αντικειμένων υπό την επίδραση ισορροπημένων δυνάμεων με παραδείγματα.

9.3.3.2. Εξηγεί τη σχέση μεταξύ των εννοιών της δύναμης, της επιτάχυνσης και της μάζας.

9.3.3.3. Εξηγεί τις δυνάμεις δράσης-αντίδρασης με παραδείγματα.

9.3.4. ΔΥΝΑΜΗ ΤΡΙΒΗΣ

9.3.4.1. Αναλύει τις μεταβλητές από τις οποίες εξαρτάται η δύναμη τριβής.

9.4. ΕΝΕΡΓΕΙΑ

9.4.2. ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

9.4.2.1. Αναλύει τις μεταβλητές από τις οποίες εξαρτώνται η μεταφορική κινητική ενέργεια, η βαρυτική δυναμική ενέργεια και η ελαστική δυναμική ενέργεια.

9.4.3ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

9.4.3.1. Συμπεραίνει ότι η συνολική ενέργεια διατηρείται κατά τον μετασχηματισμό της ενέργειας από μια μορφή σε μια άλλη (όπως μηχανική, θερμότητα, φως, ήχος).

11.1.3. ΟΙ ΝΟΜΟΙ ΤΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ ΤΟΥ ΝΕΥΤΩΝΑ

11.1.3.1. Υπολογίζει το μέγεθος της καθαρής δύναμης προσδιορίζοντας την κατεύθυνση.

11.1.4.6. Αναλύει τις κινήσεις αντικειμένων με αρχική ταχύτητα στην κατακόρυφη κατεύθυνση και με σταθερή επιτάχυνση.

11.1.6.2. Αναλύει την κίνηση αντικειμένων χρησιμοποιώντας τη διατήρηση της μηχανικής ενέργειας.

11.1.6.3. Αναλύει τη διατήρηση της ενέργειας και τους μετασχηματισμούς σε επιφάνειες τριβής.

11.1.7.4. Υπολογίζει τη διατήρηση της γραμμικής ορμής.

Ευθυγράμμιση του προγράμματος σπουδών

Εμπλακείτε: Ο δάσκαλος βοηθά τους μαθητές να προβληματιστούν σχετικά με το τι γνωρίζουν ήδη και να εντοπίσουν τυχόν κενά γνώσεων. Είναι σημαντικό να ενισχυθεί το ενδιαφέρον για τις επερχόμενες έννοιες, ώστε οι μαθητές να είναι έτοιμοι να μάθουν. Οι εκπαιδευτικοί μπορεί να αναθέσουν στους μαθητές να κάνουν εισαγωγικές ερωτήσεις ή να καταγράψουν τι γνωρίζουν ήδη για το θέμα. Αυτή είναι επίσης η στιγμή κατά την οποία η έννοια παρουσιάζεται στους μαθητές για πρώτη φορά.

1ο Μάθημα

  1. Παρουσίαση Roller Coaster (20 min) https://docs.google.com/presentation/d/1tJuYLTSrXoq7QtT7oCUGtauLHfs2fiZtpE04Dh9wDuU/edit?usp=sharing

 

  1. Ζητήστε από τους μαθητές να σκεφτούν το αγαπημένο τους τρενάκι του λούνα παρκ ή την αγαπημένη τους βόλτα με συγκινήσεις (δώστε χρόνο στους μαθητές να το μοιραστούν με έναν συνεργάτη). 
  2. Ρωτήστε “Ποια χαρακτηριστικά έκαναν το τρενάκι τόσο διασκεδαστικό;”. 
  3. Παρουσιάστε τη δραστηριότητα που βασίζεται σε έργο:  “Είστε μέλος μιας εταιρείας πολιτικών μηχανικών, από την οποία ζητήθηκε να υποβάλει ένα έργο για το επόμενο μεγάλο τρενάκι του τρόμου. Το τρενάκι σας θα πρέπει να είναι γρήγορο, διασκεδαστικό και ασφαλές. Θα χρησιμοποιήσουμε αυτή τη μόνωση σωλήνων (δείχνουν) για την πίστα και μια μπίλια για το βαγόνι”.

Υλικά: Υπολογιστής και βιντεοπροβολέας

Προετοιμασία: [5 ] λεπτά 

Διευκόλυνση της μαθησιακής εμπειρίας: [20 ] λεπτά 

Μετάβαση: [15 ] λεπτά

Ο δάσκαλος θα: Δείχνει στους μαθητές την παρουσίαση, ıπαρουσιάζει τη δραστηριότητα που βασίζεται στο έργο , παρουσιάζει τη σχεδιαστική σκέψη του μηχανικού και πώς χρησιμοποιείται για τη δημιουργία του τρενάκι του λούνα παρκ, εμπλέκει τους μαθητές κάνοντάς τους ερωτήσεις, αφήνει χρόνο στους μαθητές να απαντήσουν ή τους βάζει να μαντέψουν, , παρουσιάζει την επόμενη δραστηριότητα

Οι μαθητές θα: Παρακολουθήσουν την παρουσίαση ,κρατήσουν σημειώσεις , κάνουν ερωτήσεις και συζητούν για το τρενάκι του τρόμου

 

Εξερευνήστε: Κατά τη φάση της διερεύνησης, οι μαθητές εξερευνούν ενεργά τη νέα έννοια μέσω συγκεκριμένων μαθησιακών εμπειριών. Μπορεί να τους ζητηθεί να ακολουθήσουν την επιστημονική μέθοδο και να επικοινωνήσουν με τους συμμαθητές τους για να κάνουν παρατηρήσεις. Αυτή η φάση επιτρέπει στους μαθητές να μάθουν με πρακτικό τρόπο.

2ο Μάθημα

Προσομοιώσεις Σχεδιασμού (40 λεπτά)

Οι μαθητές θα εργαστούν ανεξάρτητα στις προσομοιώσεις σχεδιασμού. Θα πρέπει να δοκιμάσουν κάθε προσομοίωση, καθώς εστιάζουν σε διαφορετικές αρχές σχεδιασμού. Αυτοί είναι δωρεάν ιστότοποι στους οποίους μπορούν επίσης να επισκεφθούν στον ελεύθερο χρόνο τους. 

https://www.learner.org/exhibits/parkphysics/coaster/

Μετά από περίπου 15-20 λεπτά, βάλτε τους μαθητές να σχηματίσουν ζευγάρια και να συζητήσουν τι έμαθαν από τοπροσομοιώσεις. Παραπέμψτε τους μαθητές να απαντήσουν στις ερωτήσεις.

  1. Τι λειτούργησε, τι όχι;
  2. Πώς αποφασίσατε να ελέγξετε τις διάφορες μεταβλητές;
  3. Κρατήσατε ένα πράγμα σταθερό;  Αλλάξατε όλες τις μεταβλητές ταυτόχρονα;
  4. Ποια μεταβλητή φάνηκε να έχει το μεγαλύτερο αντίκτυπο;

 

3rd Μάθημα

Οικοδομική Δραστηριότητα

  • Χωρίστε τους μαθητές σε ομάδες των τριών ή τεσσάρων ατόμων. 
  • Συγκεντρώστε ξανά τους μαθητές και ζητήστε τους να σκεφτούν τις ακόλουθες ερωτήσεις:

Ποια δύναμη αναγκάζει το αυτοκίνητο (μπίλια) να κινηθεί;

-Ποια δύναμη κάνει τη μπίλια να επιβραδύνει και τελικά να σταματήσει;

-Πώς θα μπορούσατε να αυξήσετε ή να μειώσετε την ταχύτητα της μπίλιας;

-Σε ποιο σημείο της πίστας η μπίλια έχει τη μεγαλύτερη δυνητική ενέργεια;

-Σε ποιο σημείο της πίστας η μπίλια έχει τη μεγαλύτερη κινητική ενέργεια;

  • Βάλτε τις ομάδες να αρχίσουν να σχεδιάζουν τα τρενάκια τους, κάνοντας καταιγισμό ιδεών, ανταλλάσσοντας ιδέες και συμφωνώντας σε ένα σχέδιο. Βάλτε τους μαθητές να σχεδιάσουν τα τρενάκια τους σε χαρτί, να τους δώσουν όνομα και να φτιάξουν πινακίδες. Αφήστε μέχρι 30 λεπτά γι’ αυτό. Κοιτάξτε τα σχέδιά τους για να βεβαιωθείτε ότι τα προτεινόμενα σχέδιά τους είναι φυσικά εφικτά. Αν όχι, επισημάνετε τις πτυχές εκείνες του σχεδίου του τρενάκι του τρόμου που ίσως θέλουν να επανεξετάσουν. Δώστε τους χρόνο να επαναλάβουν τα σχέδιά τους..

4th Lesson

  • Μοιράστε σε κάθε μαθητή το φυλλάδιο σχεδιασμού του τρενάκι του λούνα παρκ (Παράρτημα 3.). Επανεξετάστε την πρόκληση και παρουσιάστε τους περιορισμούς του σχεδιασμού. Πείτε στους μαθητές ότι μπορούν να κολλήσουν με ταινία σε τοίχους, καρέκλες και άλλα υλικά στην αίθουσα, αλλά δεν μπορούν να κρατήσουν το τρενάκι του λούνα παρκ κατά τη διάρκεια της δοκιμής – πρέπει να είναι ελεύθερο. 
  • Εισάγετε τη διαδικασία σχεδιασμού μηχανικής . Επανεξετάστε κάθε βήμα (Ask,Imagine,Plan, Create, Test, Improve) και πείτε στους μαθητές ότι θα χρησιμοποιήσουν αυτή τη διαδικασία για να εργαστούν στο έργο.
  • Χωρίστε τους μαθητές σε ομάδες των τριών ή τεσσάρων ατόμων (μπορεί να είναι οι ίδιες ή διαφορετικές από την 1η ημέρα). Αφήστε 15 λεπτά στους μαθητές να συζητήσουν τις ιδέες τους και να αναπτύξουν ένα σχέδιο.
  • Μοιράστε σε κάθε ομάδα δύο μήκη μόνωσης σωλήνων, ένα ρολό κολλητικής ταινίας, ένα μάρμαρο και ένα πλαστικό ποτήρι. Αφήστε ακριβώς 30 λεπτά στις ομάδες να κατασκευάσουν ένα τρενάκι του λούνα παρκ και να το ελέγξουν σε σχέση με τους περιορισμούς του σχεδιασμού. 
  • Στο τέλος των 30 λεπτών, σταματήστε όλες τις ομάδες και ολοκληρώστε έναν τελικό έλεγχο ασφαλείας (1 διαδρομή). Στις ομάδες που δεν είναι επιτυχείς μπορεί να δοθεί χρόνος για επανασχεδιασμό πριν από την ολοκλήρωση των δοκιμών χρόνου στο επόμενο μάθημα.

5ο  Μάθημα

  • Μόλις το τρενάκι της ομάδας περάσει τον έλεγχο ασφαλείας, πείτε στην ομάδα να ολοκληρώσει 10 δοκιμές χρόνου, καταγράφοντας το χρόνο από την κορυφή έως το κάτω μέρος με ακρίβεια εκατοστού του δευτερολέπτου.
  • Η ομάδα θα υπολογίσει και θα καταγράψει τον μέσο χρόνο της μπίλιας (προαιρετικά με αριθμομηχανές).
  • Η ομάδα θα υπολογίσει και θα καταγράψει τη μέση ταχύτητα της μπίλιας (m/sec).
  • Αναπτύξτε ένα διάγραμμα της τάξης για να συγκρίνετε τη μέση ταχύτητα της μπίλιας κάθε ομάδας. 
  • Αναλύστε τα δεδομένα – ζητήστε από τους μαθητές να εξετάσουν τους πιθανούς λόγους για τις διαφορές (π.χ. Ποια είναι η σχέση μεταξύ της μέσης ταχύτητας ενός τρενάκι του λούνα παρκ και του αριθμού των βρόχων;).

Υλικά:

Κάθε ομάδα χρειάζεται:

  • σωλήνας αφρού μήκους 2 μέτρων (μόνωση σωλήνων 1/2″) κομμένος στη μέση κατά μήκος (Συνήθως, η μία πλευρά του σωλήνα είναι διάτρητη, καθιστώντας εύκολη τη χρήση ενός ψαλιδιού ή ενός μαχαιριού για να κόψετε μέσα από τη διάτρηση και την άλλη πλευρά του σωλήνα για να σχηματίσετε δύο μισά, κάνοντας ουσιαστικά δύο μακρόστενα κανάλια σε τέλειο σχήμα για να συγκρατήσουν μπίλιες- έτσι, ένας κομμένος σωλήνας παρέχει το υλικό για δύο ομάδες.
  • γυάλινο μάρμαρο
  • Ξύλινο μάρμαρο
  • ατσάλινο μάρμαρο
  • χάρτινο ή πλαστικό κύπελλο
  • ρολό κολλητικής ταινίας
  • σετ μαρκαδόρων, κραγιόν ή μολυβιών
  • κενό φύλλο χαρτί
  • χρονόμετρο

 

Προετοιμασία: [ 10 ] Λεπτά 

Διευκόλυνση της μαθησιακής εμπειρίας: [ 20 ] Λεπτά 

Μετάβαση: [110 ] Λεπτά

Ο Δάσκαλος θα: Παρουσιάστε τη δραστηριότητα και τι θα κάνουν οι μαθητές. Παρακολουθήστε και καθοδηγήστε τους μαθητές καθώς κατασκευάζουν ένα τρενάκι του λούνα παρκ.

Οι Μαθητές θα: Οι μαθητές θα εργαστούν σε ομάδες των 3-4 ατόμων για να κατασκευάσουν ένα τρενάκι του λούνα παρκ που θα λειτουργεί σωστά (να μεταφέρουν τη μπίλια από την αρχή στο τέλος του τρενακιού με σταθερή

κίνηση)

Οι μαθητές θα καταγράψουν τα αποτελέσματά τους, τι λειτούργησε και τι δεν λειτούργησε για το τρενάκι τους.

 

Εξηγήστε: Πρόκειται για μια φάση που καθοδηγείται από τον εκπαιδευτικό και βοηθά τους μαθητές να συνθέσουν τις νέες γνώσεις και να κάνουν ερωτήσεις αν χρειάζονται περαιτέρω διευκρινίσεις. Για να είναι αποτελεσματική η φάση “Εξηγήστε”, οι εκπαιδευτικοί θα πρέπει να ζητούν από τους μαθητές να μοιραστούν αυτά που έμαθαν κατά τη φάση “Εξερευνήστε”, προτού εισαγάγουν τεχνικές πληροφορίες με πιο άμεσο τρόπο, σύμφωνα με το ” Το Εκπαιδευτικό Μοντέλο 5E: Μια Προσέγγιση του Κύκλου Μάθησης για τη Διδασκαλία των Φυσικών Επιστημών με βάση τη Διερεύνηση”. Τότε είναι επίσης που οι εκπαιδευτικοί χρησιμοποιούν βίντεο, λογισμικό υπολογιστή ή άλλα βοηθήματα για να ενισχύσουν την κατανόηση.

6ο Μάθημα

Η βαρύτητα είναι μια δύναμη χωρίς επαφή που ενεργεί στο αυτοκίνητο (μπίλια), τραβώντας το προς τη γη. 

-Ο 1ος νόμος της κίνησης του Νιούτον ορίζει ότι ένα αντικείμενο που βρίσκεται σε κίνηση θα παραμείνει σε κίνηση, προς την ίδια κατεύθυνση και με την ίδια ταχύτητα, εκτός αν επιδράσει πάνω του μια άλλη δύναμη.

-Η τριβή μεταξύ του αυτοκινήτου και της πίστας είναι μια δύναμη επαφής που επιβραδύνει την κίνηση. 

-Το ποσό της δυνητικής ενέργειας ενός τρενάκι του λούνα παρκ σχετίζεται με τη θέση του. Το τρενάκι έχει τη μεγαλύτερη δυνητική ενέργεια στο υψηλότερο σημείο. Έχει τη μεγαλύτερη κινητική ενέργεια στο σημείο με την υψηλότερη ταχύτητα.

Ερωτήσεις Αναστοχασμού

  1. Πώς επηρεάζει η αρχική θέση της μπίλιας την ταχύτητα της μπίλιας στο τέλος του πρώτου λόφου;
  2. Τι συμβαίνει στην ενέργεια της μπίλιας καθώς ανεβαίνει έναν λόφο και επιβραδύνει;
  3. Θα μπορούσε ποτέ μια μπίλια να περάσει έναν λόφο ψηλότερα από το αρχικό αρχικό της ύψος; Γιατί;
  4. Πώς θα επηρέαζε η χρήση μίας μπίλιας διαφορετικού μεγέθους την αρχική δυνητική της ενέργεια;
  5. Αν κατασκευαζόταν μια έκδοση του τρενάκι σας σε φυσικό μέγεθος, θα το οδηγούσατε; Γιατί;

Υλικά:

Προετοιμασία: [0 ] λεπτά 

Διευκόλυνση της μαθησιακής εμπειρίας: [ 15] λεπτά 

Μετάβαση: [ 25] λεπτά

Ο δάσκαλος θα: Ρωτήσει τους μαθητές γιατί ή γιατί δεν λειτούργησε σωστά το τρενάκι τους;

Οι μαθητές θα: Οι μαθητές θα σκεφτούν τρόπους για να κάνουν το τρενάκι του τρόμου καλύτερο. 

Θα θέσουν στην ομάδα ερωτήσεις σχετικά με το γιατί κατασκεύασαν το τρενάκι με τον τρόπο που το έφτιαξαν.

 

Επεξεργαστείτε: Η φάση της επεξεργασίας του μοντέλου 5E επικεντρώνεται στο να δοθεί χώρος στους μαθητές να εφαρμόσουν αυτά που έμαθαν. Αυτό τους βοηθά να αναπτύξουν μια βαθύτερη κατανόηση. Οι εκπαιδευτικοί μπορούν να ζητήσουν από τους μαθητές να δημιουργήσουν παρουσιάσεις ή να διεξάγουν πρόσθετες έρευνες για να ενισχύσουν τις νέες δεξιότητες. Αυτή η φάση επιτρέπει στους μαθητές να εδραιώσουν τις γνώσεις τους πριν από την αξιολόγηση. 

7οΜάθημα

-Επισκεφθείτε http://discovere.org/discover-engineering/engineering-careers/

 για μια φιλική προς τους φοιτητές περιγραφή της πολιτικής μηχανικής και για να εξερευνήσετε άλλους τομείς της μηχανικής. 

Εξερευνήστε τους Νόμους του Νεύτωνα για την Κίνηση στο http://www.physics4kids.com/files/motion_laws.html.

 

Materials: Υπολογιστές, φορητοί υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα

Προετοιμασία: [5] Λεπτά 

Διευκόλυνση της μαθησιακής εμπειρίας: [5] Λεπτά

Μετάβαση: [30] λεπτά

Ο Δάσκαλος θα: Κάντε ερωτήσεις σχετικά με το πώς κατασκευάζονται τα πραγματικά τρενάκια στην πραγματική ζωή.

Οι Μαθητές θα:  Απαντήσουν τις ερωτήσεις

 

Αξιολογήστε: Το Μοντέλο 5E επιτρέπει τόσο την επίσημη όσο και την άτυπη αξιολόγηση. Κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, οι εκπαιδευτικοί μπορούν να παρατηρούν τους μαθητές τους και να βλέπουν αν έχουν κατανοήσει πλήρως τις βασικές έννοιες. Είναι επίσης χρήσιμο να παρατηρήσουν αν οι μαθητές προσεγγίζουν τα προβλήματα με διαφορετικό τρόπο με βάση αυτά που έμαθαν. Άλλα χρήσιμα στοιχεία της φάσης Αξιολόγηση περιλαμβάνουν την αυτοαξιολόγηση, την αξιολόγηση από ομότιμους, τις γραπτές εργασίες και τις εξετάσεις. 

8ο Μάθημα

Έντυπο σχεδιασμού του Roller Coaster (Παράρτημα 3.)

Ατομική γραπτή απάντηση του Roller Coaster (Παράρτημα 5.)

Κουίζ αξιολόγησης (Παράρτημα 8.)

Υλικά:

Προετοιμασία: [10] Λεπτά 

Διευκόλυνση της μαθησιακής εμπειρίας: [5] Λεπτά 

Μετάβαση: [35] Λεπτά

Ο Δάσκαλος θα: Διαχειρίζεται κουίζ αξιολόγησης που οι μαθητές θα συμπληρώσουν μόνοι τους.

Οι Μαθητές θα: Συμπληρώστε μόνοι σας το κουίζ αξιολόγησης.

 

Ανεξάρτητες Μαθησιακές Εργασίες (ILT): Δώστε στους μαθητές δύο-τρεις προκλήσεις που πρέπει να ολοκληρώσουν πριν από το επόμενο μάθημα. 

Μάθημα

Στο τέλος κάθε μαθήματος, ζητήστε από τους μαθητές να συμπληρώσουν μια περίληψη του μαθήματος υπό τους εξής τίτλους:

    • Τι κάναμε σήμερα
    • Τι μου άρεσε περισσότερο
    • Τι δεν μου άρεσε
  • Τι θέλω να κάνω στη συνέχεια

 

Ανατροφοδότηση μαθητών

Επιστήμη : Δυνάμεις και κίνηση, ενέργεια – Ανακάλυψη

Μαθηματικά : Εκτίμηση και επίλυση προβλημάτων – Καινοτομία

Κοινωνικές σπουδές : Ιστορικές προοπτικές – Ένταξη

Πληροφορική : Λογική σκέψη – Ομαδική εργασία

ΣΥΝΔΕΣΗ ΚΑΡΙΕΡΑΣ ΜΕ ΤΟ STEM:

  1. Πολιτικός Μηχανικός: https://www.youtube.com/watch?v=-xbtnz4wdaA
  2. Τι κάνουν οι πολιτικοί μηχανικοί; https://www.youtube.com/watch?v=cJaRjI7K-Lw
  3. Αυτός ο μηχανικός τρενάκι δημιουργεί παγκοσμίου φήμης βόλτες σε λούνα παρκ: https://www.youtube.com/watch?v=0gnjYG1OoYk

 

Δεδομένου ότι οι περισσότεροι μαθητές έχουν πραγματική εμπειρία με τα λούνα παρκ, το έργο αυτό βασίζεται σε αυτή την εμπειρία, ενώ διερευνά την κατασκευή και τη φυσική πίσω από τα τρενάκια.

Χαρτογράφηση του προγράμματος

Οι μαθητές θα έχουν επιτύχει/κατανοήσει τον συγκεκριμένο μαθησιακό στόχο εάν κάνουν ερωτήσεις, χρησιμοποιούν τη μηχανική διαδικασία κατά τη διάρκεια της δραστηριότητας, εφαρμόζουν τις αρχές της φυσικής από το powerpoint στο σχέδιό τους, εργάζονται για να δημιουργήσουν ένα λειτουργικό τρενάκι, εργάζονται καλά σε ομαδικό περιβάλλον και βελτιώνουν συνεχώς το σχέδιό τους.

Αξιολόγηση πριν από τη δραστηριότητα

Συζήτηση: Παρατηρήστε τη συμμετοχή των μαθητών στη συζήτηση στην τάξη για τη δυναμική και την κινητική ενέργεια.

Ενσωματωμένη αξιολόγηση δραστηριότητας

Παρατήρηση: Παρατηρήστε τη συμμετοχή και τη συνεισφορά των μαθητών στις ομάδες κατά τη διάρκεια του προκαταρκτικού και του τελικού σχεδιασμού.

Αξιολόγηση μετά τη δραστηριότητα

Εκτίμηση της ταχύτητας: Ζητήστε από τους μαθητές να εκτιμήσουν την ταχύτητα στο σημείο όπου η κινητική ενέργεια είναι η υψηλότερη (το χαμηλότερο σημείο της πίστας). Ξεκινήστε με την εκτίμηση της δυναμικής ενέργειας στην αρχή (PE = m*g*h ) και στη συνέχεια υποθέστε ότι όλη αυτή η ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια. Λύστε την εξίσωση KE = (1/2)mv2 για την ταχύτητα. 

Γραφική παράσταση: Ως τάξη, δημιουργήστε ένα διάγραμμα διασποράς του μέγιστου ύψους κάθε τροχιάς σε σχέση με την υπολογισμένη θεωρητική ταχύτητα. Συζητήστε τη σχέση μεταξύ των μεταβλητών. 

Ανακεφαλαίωση: Αναθέστε στους μαθητές να περιγράψουν ατομικά τα σχέδια του τρενάκι τους με σκίτσα, εξηγώντας τι λειτούργησε και τι δεν λειτούργησε. Επανεξετάστε τις ανακεφαλαιώσεις τους για να μετρήσετε το βάθος της κατανόησής τους.

Αφήστε κάθε ομάδα να παρουσιάσει το μοντέλο του τρενάκι της στην τάξη. Χρησιμοποιήστε τη ρουμπρίκα βαθμολόγησης του roller coaster για να αξιολογήσετε τα roller coaster για τον διαγωνισμό της τάξης. Συζητήστε τα αποτελέσματα ως τάξη, ρωτώντας τους μαθητές:

  • Ποια τρενάκια ήταν πιο συναρπαστικά; Ποια ήταν τα ασφαλέστερα;
  • Ποια κέρδισαν για τη δημιουργικότητα; Ποια κέρδισαν για τις επιδόσεις και την ασφάλεια;
  • Ποιο μοντέλο ανταποκρίθηκε καλύτερα στη συνολική πρόκληση τόσο για τον συναρπαστικό σχεδιασμό όσο και για την ασφάλεια; Ποια ήταν τα συμβιβαστικά αποτελέσματα; (Σημείο που πρέπει να επισημανθεί: Οι μηχανικοί το αποκαλούν αυτό βελτιστοποίηση, εξισορρόπηση των ανταγωνιστικών απαιτήσεων του έργου).
  • Τι μάθατε από τη δοκιμή του μοντέλου σας;
  • Αν ξανασχεδιάζατε το τρενάκι σας, ποιες βελτιώσεις θα κάνατε και γιατί;
  • Τι θα συνέβαινε αν εσείς/οι μηχανικοί αγνοούσατε τους θεμελιώδεις νόμους της φυσικής στα σχέδιά σας/τους;
  • Πόσο σημαντικό είναι για εσάς να δοκιμάζουν οι μηχανικοί τα σχέδιά τους (για συσκευές, αυτοκίνητα, γέφυρες, σκάλες, τρενάκια κ.λπ.) πριν κατασκευαστούν και τα χρησιμοποιήσουν οι άνθρωποι;
  • Ποια βήματα και τεχνικές σχεδιασμού μηχανικών χρησιμοποιήσαμε σήμερα; Απάντηση: Καταιγισμός ιδεών, μοντελοποίηση, προσομοίωση, δοκιμή, ανάλυση, επανασχεδιασμός, βελτιστοποίηση).

Λογική: Ζητήστε από τους μαθητές να προβληματιστούν σχετικά με τα επιστημονικά φαινόμενα που διερεύνησαν και/ή τις επιστημονικές και μηχανικές δεξιότητες που χρησιμοποίησαν, συμπληρώνοντας το Αξιολόγηση Λογικής (Παράρτημα 6).

Jump to:

Υλικά

Υλικά που χρησιμοποιήθηκαν για το μάθημα : 

Για να κάνετε αυτό το πείραμα θα χρειαστείτε τα ακόλουθα υλικά και εξοπλισμό:

Τουλάχιστον δύο τμήματα 183 εκατοστών από μονωτικό σωλήνα αφρού διαμέτρου 1-1/2 in (περίπου 4 cm)

σετ μαρκαδόρων, κραγιόν ή μολυβιών

Γυάλινες, ξύλινες, ατσάλινες μπίλιες

χάρτινο ή πλαστικό κύπελλο

Μαχαίρι γενικής χρήσης

Ταινία κάλυψης

Μετροταινία

Βιβλιοθήκη, τραπέζι ή άλλο στήριγμα για το σημείο εκκίνησης του roller coaster

Χρονόμετρο

Ζυγαριά για το ζύγισμα του μαρμάρου, όπως η ψηφιακή ζυγαριά τσέπης 

Μήκος από Μασονίτη (λείο σκληρό χαρτόνι) για να ταξιδέψει ο μάρμαρος (για τη μέτρηση της ταχύτητας σε διάφορα σημεία κατά μήκος της διαδρομής). Μπορείτε να κολλήσετε το Μασονίτη σε σχήμα V και να το βάψετε με εναλλασσόμενες λωρίδες ανά 5 ή 10 εκατοστά. Το σχήμα V κρατάει τη μπίλια να πηγαίνει ευθεία και οι λωρίδες σας επιτρέπουν να μετράτε εύκολα την απόσταση που έχει διανύσει η μπίλια κατά τη διάρκεια ενός χρονομετρημένου διαστήματος.

Προαιρετικά: βιντεοκάμερα

Διαδικτυακοί πόροι:

Παρουσίαση του μαθήματος: https://docs.google.com/presentation/d/1tJuYLTSrXoq7QtT7oCUGtauLHfs2fiZtpE04Dh9wDuU/edit?usp=sharing

 

  1. Πρώτη ιστοσελίδα προσομοίωσης: https://www.learner.org/exhibits/parkphysics/coaster/

Αυτός ο ιστότοπος είναι σαν ένα τεστ πολλαπλών επιλογών.  Δείξτε το στους μαθητές. Πρώτα διαβάστε την εισαγωγική σελίδα. Στο κάτω μέρος της σελίδας, κάντε κλικ στο σύνδεσμο The Roller Coaster. 

Κάντε κλικ στο “Σχεδιάστε ένα τρενάκι του λούνα παρκ” και “ξεκινήστε” για να ξεκινήσετε.

  1. Δεύτερη ιστοσελίδα προσομοίωσης: http://www.physicsclassroom.com/Physics-Interactives/Work-and-Energy/Roller-Coaster-Model/Roller-Coaster-Model-Interactive

Αυτός ο ιστότοπος είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να δείτε τη σχέση μεταξύ κινητικής και δυναμικής ενέργειας σε σχέση με το τρενάκι του τρόμου. Μπορείτε να αλλάξετε το ύψος του λόφου, να προσθέσετε έναν λόφο ή να δημιουργήσετε μια ομαλή διαδρομή και να δείτε πώς διαφέρουν η δυνητική και η κινητική ενέργεια. Αυτή είναι μια πολύ καλή ευκαιρία να παρατηρήσετε πώς το ύψος επηρεάζει τη δυνητική ενέργεια.

  1. Τρίτη ιστοσελίδα προσομοίωσης: http://www.funderstanding.com/educators/coaster/

Αυτός ο ιστότοπος σας επιτρέπει να φτιάξετε το δικό σας τρενάκι του τρόμου. Μπορείτε να προσθέσετε λόφους και βρόχους, να ρυθμίσετε τα ύψη των λόφων, την ταχύτητα του rollercoaster σας, τη βαρύτητα, την τριβή και τη μάζα.

 Διαβάστε περισσότερα για το πώς λειτουργούν τα Roller Coasters

 Μάθετε περισσότερα για τον τρόπο λειτουργίας του τρενάκι του λούνα παρκ και δείτε μερικές πρόσθετες δραστηριότητες στο σπίτι για να μάθετε για την αδράνεια και την κεντρομόλο δύναμη.

 παρακολουθήστε ένα βίντεο σχετικά με τη φυσική του τρενάκι του λούνα παρκ

 Δραστηριότητα τρενάκι του λούνα παρκ

 Χάρτινο τρενάκι του λούνα παρκ

 

Ιστορία του τρενάκι του λούνα παρκ

Rollercoaster!

http://www.ultimaterollercoaster.com/

Information about roller coaster history and selected rides.

Πώς λειτουργούν τα τρενάκια

http://tlc.howstuffworks.com/family/roller-coaster.htm

TLC article on how rollercoasters work.

Βάση δεδομένων Roller Coaster

 http://www.rcdb.com/

A searchable database of roller coaster statistics, covering more than 450 rides.

Προετοιμασία

Στόχος: Ο στόχος αυτού του έργου είναι να κατασκευάσετε ένα τρενάκι του τρόμου για μπίλιες χρησιμοποιώντας μόνωση από αφρώδη σωλήνα και άλλα υλικά για να προσδιορίσετε και να υπολογίσετε τις θέσεις της δυναμικής και κινητικής ενέργειας σε διάφορα σημεία κατά μήκος της διαδρομής.

-Μοιραστείτε/δείξτε τι πρόκειται να μάθουν οι μαθητές σήμερα και ρωτήστε/εξηγήστε ΓΙΑΤΙ αυτή είναι μια πολύτιμη δεξιότητα.

-Μοιραστείτε το γενικό περίγραμμα του έργου, ώστε οι μαθητές να γνωρίζουν τι να περιμένουν. Προσπαθήστε να προκαλέσετε ένα αίσθημα περιέργειας. (Τι κάνει το τρενάκι του λούνα παρκ διασκεδαστικό; /Σήμερα, είστε μηχανικοί!)

-Επανεξετάστε τυχόν κανόνες και προσδοκίες.

– Πριν από την έναρξη του μαθήματος η τάξη θα συμμετάσχει στην εκδήλωση εισόδου, η οποία περιλαμβάνει μια συζήτηση στην τάξη. Η τάξη θα συζητήσει τις γνώσεις της για τα τρενάκια και τους όρους της Φυσικής. Αυτή η συζήτηση θα βοηθήσει να καθοριστεί ποιες γνώσεις έχει ήδη η τάξη.

– Πριν από την έναρξη της εργασίας για το τρενάκι του λούνα παρκ, θα ζητηθεί από τους μαθητές να παρακολουθήσουν ως τάξη το ακόλουθο βίντεο στο YouTube. https://youtu.be/khRTNdEgZqg

– Ο δάσκαλος θα προτρέψει την τάξη με την ερώτηση: “Πώς σχετίζονται τα τρενάκια με την επιστήμη;”.

– Στη συνέχεια, ο εκπαιδευτικός θα ζητήσει από την τάξη να μοιραστεί τις προσωπικές της εμπειρίες με τα τρενάκια και τα λούνα παρκ. Κάντε ερωτήσεις όπως: 

Ποιος έχει ανέβει ποτέ σε τρενάκι του λούνα παρκ; 

Ποιο είναι το πιο τρομακτικό σημείο; 

Επιστήμη…. roller coaster…….ποια είναι η σύνδεση;

Τι επιτρέπει στο τρενάκι του λούνα παρκ να περνάει μέσα από τους βρόχους και τους λόφους;

Πώς σχεδιάζουν οι μηχανικοί τρενάκια που είναι γρήγορα, διασκεδαστικά και ασφαλή;

Τι είναι η δυνητική ενέργεια;

Τι είναι η κινητική ενέργεια;

Πώς επηρεάζουν οι διάφορες δυνάμεις την κίνηση των αντικειμένων;

Πώς η ενέργεια προκαλεί κίνηση ή δημιουργεί αλλαγή;

Ομαδική εργασία

Το πρόγραμμα RollerCoaster είναι το έργο όπου οι μαθητές έρχονται μαζί ως ομάδα για να κατασκευάσουν ένα πλήρες τρενάκι του λούνα παρκ. Αυτή η δραστηριότητα που βασίζεται στο έργο έχει ως στόχο να κινητοποιήσει και να ενεργοποιήσει τους μαθητές. Μαθαίνουν για τη διαχείριση έργων και τη σημασία της αποτελεσματικής συνεργασίας ως ομάδα. Αυτή η κατανόηση εφαρμόζεται και στο εργασιακό σενάριο. Το Roller Coaster είναι μια συναρπαστική δραστηριότητα όπου οι μαθητές πρέπει να κατασκευάσουν ένα ολόκληρο τρενάκι με τα υλικά που τους παρέχονται. Θα πρέπει να σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε η μπίλια να μπορεί να τρέξει κατά μήκος της διαδρομής αποκλειστικά με τη βοήθεια της βαρύτητας.

Ρουμπρίκες

Κλίμακα Ανεξάρτητων Εργασιών
Μηδενική Ανεξαρτησία Πολλή βοήθεια με Κάποια Ανεξαρτησία Ημιανεξάρτητη Πλήρως Ανεξάρτητη
Ο δάσκαλος δίνει στους μαθητές μια πλήρη μέθοδο με σαφείς οδηγίες για τον τρόπο διεξαγωγής των πειραμάτων & του μηχανολογικού σχεδιασμού. Ο δάσκαλος δίνει στους μαθητές ένα περίγραμμα της διαδικασίας, αλλά επιτρέπει επιλογές* στα διάφορα βήματα. Ο δάσκαλος δίνει στους μαθητές ένα περίγραμμα της διαδικασίας για τη διεξαγωγή των πειραμάτων& μηχανικός σχεδιασμός αλλά με κάποιες επιλογές στην τεχνική και τον εξοπλισμό. Ο δάσκαλος καθορίζει τις διαδικασίες. Οι μαθητές ερευνούν τη μέθοδο που πρέπει να εφαρμόσουν για την προετοιμασία του πειράματος & του μηχανολογικού σχεδιασμού. Οι μαθητές ερευνούν τις μεθόδους για την εκτέλεση των πειραμάτων & του μηχανολογικού σχεδιασμού, χρησιμοποιώντας τον εξοπλισμό που παρέχεται. Οι μαθητές ερευνούν τις μεθόδους για τη διεξαγωγή του πειράματος & του μηχανολογικού σχεδιασμού και επιλέγουν τις μεθόδους και τον εξοπλισμό που θα χρησιμοποιήσουν.
Παρατήρηση και Αξιολόγηση των Ικανοτήτων
Ακολουθήστε γραπτές και προφορικές διαδικασίες Οι μαθητές ακολουθούν γραπτές και προφορικές οδηγίες. Οι μαθητές ακολουθούν γραπτές και προφορικές οδηγίες, κάνοντας ατομικές επιλογές στην τεχνική ή τον εξοπλισμό. Οι μαθητές ακολουθούν μια μέθοδο που έχουν ερευνήσει Οι μαθητές ακολουθούν μια μέθοδο που έχουν ερευνήσει
Χρησιμοποιεί με ασφάλεια μια σειρά από πρακτικό εξοπλισμό και υλικά Οι μαθητές πρέπει να χρησιμοποιούν με ασφάλεια τον εξοπλισμό. Οι μαθητές πρέπει να χρησιμοποιούν με ασφάλεια τον εξοπλισμό. Οι μαθητές ελαχιστοποιούν τους κινδύνους με ελάχιστη προτροπή. Οι μαθητές πρέπει να διεξάγουν πλήρη αξιολόγηση των κινδύνων και να ελαχιστοποιούν τους κινδύνους.
Εφαρμόζει ερευνητικές προσεγγίσεις και μεθόδους κατά τη χρήση οργάνων και εξοπλισμού Οι μαθητές πρέπει να χρησιμοποιούν σωστά τον κατάλληλο εξοπλισμό. Η διαδικασία πρέπει να ακολουθείται μεθοδικά και οι κατάλληλες μεταβλητές να μετρώνται ή να ελέγχονται. Οι μαθητές πρέπει να χρησιμοποιούν σωστά τον κατάλληλο εξοπλισμό. Η διαδικασία πρέπει να ακολουθείται μεθοδικά και οι κατάλληλες μεταβλητές να προσδιορίζονται, να μετρώνται και να ελέγχονται. Οι μαθητές επιλέγουν και χρησιμοποιούν σωστά τον κατάλληλο εξοπλισμό. Τα διαδικαστικά βήματα πρέπει να έχουν καλή αλληλουχία και να προσαρμόζονται όπου χρειάζεται. Προσδιορίζονται, μετρώνται και ελέγχονται οι κατάλληλες μεταβλητές. Οι μαθητές πρέπει να επιλέξουν την κατάλληλη μεθοδολογική προσέγγιση, εξοπλισμό και τεχνικές. Τα διαδικαστικά βήματα πρέπει να έχουν καλή αλληλουχία και να προσαρμόζονται όπου χρειάζεται. Πρέπει να προσδιοριστούν κατάλληλες μεταβλητές για μέτρηση και έλεγχο. Όταν οι μεταβλητές δεν μπορούν να ελεγχθούν εύκολα, οι προσεγγίσεις θα πρέπει να σχεδιάζονται ώστε να λαμβάνονται υπόψη.
Κάνει και καταγράφει παρατηρήσεις Οι μαθητές καταγράφουν τα δεδομένα με καθορισμένους τρόπους. Οι μαθητές καταγράφουν ακριβή δεδομένα με καθορισμένους τρόπους. Οι μαθητές καταγράφουν ακριβή και ακριβή δεδομένα, μεθοδικά χρησιμοποιώντας κατάλληλες μονάδες, με καθορισμένους τρόπους. Οι φοιτητές πρέπει να επιλέξουν τον πιο αποτελεσματικό τρόπο καταγραφής ακριβών και ακριβών δεδομένων με μεθοδικότητα και με τη χρήση κατάλληλων μονάδων.
Ερευνά, κάνει αναφορές και εκθέσεις Τα δεδομένα αναφέρονται και εξάγονται συμπεράσματα. Οι μαθητές πραγματοποιούν παρουσιάσεις σχετικά με τις πρακτικές δραστηριότητες με μεγάλη καθοδήγηση. Τα δεδομένα αναφέρονται και εξάγονται συμπεράσματα. Οι μαθητές συγκρίνουν τα αποτελέσματα και εντοπίζουν τους λόγους για τις διαφορές. Οι μαθητές πραγματοποιούν παρουσιάσεις για τις πρακτικές δραστηριότητες με κάποια καθοδήγηση. Οι μαθητές πρέπει να ερευνούν τις διαθέσιμες μεθόδους. Συγκρίνουν τα αποτελέσματα και αναφέρουν τις διαφορές. Χρησιμοποιούν κατάλληλα γραφικά & πίνακες για την επεξεργασία των δεδομένων και την αναφορά των ευρημάτων. Οι μαθητές πραγματοποιούν παρουσιάσεις σχετικά με τις πρακτικές δραστηριότητες με ελάχιστη βοήθεια από τον εκπαιδευτικό.  Οι μαθητές πρέπει να διερευνήσουν εναλλακτικές λύσεις για να σχεδιάσουν την εργασία τους. Η υποβολή εκθέσεων καλύπτει το σχεδιασμό, την εκτέλεση και την ανάλυση των αποτελεσμάτων τους. Χρησιμοποιούνται κατάλληλα γραφικά, πίνακες και/ή εργαλεία για την επεξεργασία των δεδομένων και την αναφορά των ευρημάτων. Οι μαθητές πραγματοποιούν παρουσιάσεις για τις πρακτικές δραστηριότητες χωρίς τη βοήθεια του καθηγητή.

Επιλογές: Όσο περισσότερες επιλογές, τόσο μεγαλύτερη αυτονομία των μαθητών. Οι εκπαιδευτικοί δίνουν στους μαθητές επιλογές, ώστε ο μαθητής να αναπτύξει τις ικανότητές του στην επίλυση προβλημάτων. Όσο περισσότερες επιλογές δίνει ο δάσκαλος στους μαθητές, ο μαθητής έχει μεγαλύτερες ευκαιρίες για μάθηση με βάση το πρόβλημα και ανεξάρτητη μάθηση. Αυτό μετράται με βάση τις πρακτικές ρουμπρίκες από μηδενική ανεξάρτητη έως πλήρως ανεξάρτητη μάθηση

 

ROLLER COASTER RUBRIC:

ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΠΙΘΑΝΟΙ ΠΟΝΤΟΙ ΠΟΝΤΟΙ ΠΟΥ ΣΚΟΡΑΡΑΝ

Πρώτος Λόφος 10
Δεύτερος λόφος ή βρόχος 10
Η μπίλια ολοκλήρωσε τη διαδρομή 15
Σημειώθηκε η μεγαλύτερη δυνητική ενέργεια στα σχέδια 5
Σημειώθηκε η μεγαλύτερη κινητική ενέργεια στα σχέδια 5
Συνεργατική στάση, υπεύθυνη συμπεριφορά, ακολούθησε όλους τους κανόνες και τις προσδοκίες 10
ΔΗΛΩΣΗ 5
ΑΠΟΔΕΙΞΕΙΣ 10
ΑΙΤΙΟΛΟΓΗΣΗ 10
ΕΞΤΡΑ ΠΟΝΤΟΙ
Λόφοι  +2
Βρόγχοι +5
Στάση μπίλιας εντός 15 cm από την τροχιά +5
Το τρενάκι έχει ένα δημιουργικό θέμα που σχετίζεται με το πρόγραμμα σπουδών του ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ-ΛΥΚΕΙΟΥ τάξης του σχολικού έτους +5
ΣΥΝΟΛΙΚΟΙ ΠΟΝΤΟΙ

Παράρτημα

Print or Download

Παράρτημα. I.

Επιστημονική Έρευνα

 

Παράρτημα II. 

Δοκιμάστε το Πρότυπο της Ιδέας σας

 

Δοκιμή του Οργανωτή Ιδεών σας   
  1. Ερευνητική ερώτηση  

Η ερώτησή σας θα πρέπει να συσχετίζει τη μεταβλητή χειρισμού με τη μεταβλητή ανταπόκρισης. 

Ερευνητική ερώτηση: Ποια είναι η Φυσική ενός τρενάκι του λούνα παρκ;
  1. Υπόθεση  

Η υπόθεσή σας θα πρέπει να γράφεται ως δήλωση “ΕΑΝ, ΤΟΤΕ, ΓΙΑΤΙ”. 

  

  

  

  

  1. Μεταβλητές   
  • Χειραγωγούμενη μεταβλητή (Τι θα αλλάξετε)  
  • Ανταποκρινόμενη μεταβλητή (Τι θα μετρήσετε)  
  • Ελεγχόμενες μεταβλητές (Τι θα παραμείνει σταθερό καθ’ όλη τη διάρκεια της δοκιμής) 
  
4.  Υλικά

Δημιουργήστε μια λίστα με όλα τα υλικά που χρειάζεστε. 

  
  1. Διαδικασία  

Θα πρέπει να περιλαμβάνει…  

  • Χειραγωγούμενη μεταβλητή  
  • Ανταποκρινόμενη μεταβλητή  
  • Ελεγχόμενες μεταβλητές  
  • Λογικά, επαναλαμβανόμενα βήματα  
  • Καταγραφή συγκεκριμένων δεδομένων  

Επαναλαμβανόμενες δοκιμές 

  
  1. Δεδομένα  
  • Σχεδιάστε έναν πίνακα για την οργάνωση των δεδομένων που θα συλλέξετε κατά τη διάρκεια της δοκιμής σας.  
  • Χρησιμοποιήστε τη διαδικασία σας για να συλλέξετε και να καταγράψετε δεδομένα.  
  • Παρουσιάστε τα δεδομένα σας χρησιμοποιώντας κατάλληλες γραφικές παραστάσεις ή/και διαγράμματα.    
  
  1. Συμπέρασμα   
  • Δηλώστε το συμπέρασμά σας που σχετίζεται με τη μεταβλητή που χειρίζεται τη μεταβλητή που απαντά.   
  • Χρησιμοποιήστε δεδομένα για να δικαιολογήσετε το συμπέρασμά σας.  
  • Δηλώστε αν η υπόθεσή σας μπορεί να γίνει αποδεκτή ή να απορριφθεί με βάση τα παρατηρούμενα δεδομένα. 

  

  
  1. Ανάλυση  
  • Συζητήστε τις πιθανές πηγές σφάλματος και την πιθανή επιρροή τους στα αποτελέσματά σας.  
  • Δώστε ιδέες για το πώς και γιατί θα μπορούσε να βελτιωθεί ο πειραματικός σχεδιασμός.  
  • Περιγράψτε τα εκπληκτικά δεδομένα.  
  • Αναφέρετε ιδέες για την αναθεώρηση της ιδέας της δοκιμής σας ή νέες σχετικές ιδέες προς δοκιμή.  
  
  • Παρουσιάστε τα ευρήματά σας στην τάξη σας. 
  

  

  

 

Παράρτημα 3.

                                          Σχεδιασμός Εγχειριδιού Roller Coaster

Όνομα:                                                          Μάλη Ομάδας:

Πρόκληση: Είστε πρόεδρος μιας εταιρείας μηχανικών που σχεδιάζει και κατασκευάζει τρενάκια. Η Vialand μόλις ανέθεσε σε εσάς και την ομάδα σας από άριστα εκπαιδευμένους και εξειδικευμένους μηχανικούς να σχεδιάσετε το νέο της τρενάκι του λούνα παρκ. Πρόκειται να είναι το κορυφαίο τρενάκι του κόσμου. Θα είναι ταχύτερο και πιο συναρπαστικό από οποιοδήποτε άλλο τρενάκι που υπάρχει σήμερα.. 

Περιορισμοί Σχεδίασης

  • Το κομμάτι πρέπει να είναι ελεύθερο- δεν μπορείτε να το κρατάτε ψηλά ή στη θέση του.
  • Το βαγόνι (μπίλια) πρέπει να φτάσει από την αρχή μέχρι το τέλος για 10 συνεχόμενες δοκιμές.
  • Η πίστα πρέπει να περιλαμβάνει τουλάχιστον 1 βρόχο και 1 στροφή.
  • Η μπίλια πρέπει να προσγειωθεί ή να αναποδογυρίσει το κύπελλο στο τέλος..

Σχέδιο

Υλικά: 2 μήκη μόνωσης σωλήνων, 1 μπίλια, κολλητική ταινία, κύπελλο, χρονόμετρο

Πώς θα χρησιμοποιήσετε τα παρεχόμενα υλικά για να σχεδιάσετε ένα τρενάκι του λούνα παρκ που θα είναι γρήγορο, διασκεδαστικό και ασφαλές;

 

 Σχεδιάστε μια πλευρική άποψη του σχεδιαζόμενου μοντέλου σας:

 

Σχεδίαση 

Συγκεντρώστε υλικά και χτίστε το τρενάκι σας! Αν κάνετε αλλαγές στο αρχικό σχέδιο, αλλάξτε το σκίτσο σας και στη συνέχεια τροποποιήστε το τρενάκι.

Έλεγχος

Ολοκληρώστε 10 διαδοχικές επιτυχείς δοκιμές. Χρονομετρήστε τη μπίλια από πάνω προς τα κάτω και καταγράψτε τα αποτελέσματα στον παρακάτω πίνακα δεδομένων (στο πλησιέστερο εκατοστό του δευτερολέπτου).

Δοκιμή 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ave
Χρόνος (sec)

 

Υπολογίστε τη μέση ταχύτητα του βαγονιού σας (μπίλια) χρησιμοποιώντας τον τύπο

ταχύτητα = απόσταση / χρόνος

απόσταση(d)  ,  μέσος χρόνος (t) , s = d / t 

Περιορισμοί Σχεδίασης Αυτοαξιολόγηση Ομάδας
Είναι το τρενάκι σας ελεύθερο; Ναι                                 Όχι
Είναι το τρενάκι σας ασφαλές; Τα κατάφερε από την αρχή έως το τέλος για 10 συνεχόμενες δοκιμές; Ναι                                 Όχι
Είναι το τρενάκι σας διασκεδαστικό; Περιλαμβάνει τουλάχιστον 1 βρόχο και 1 στροφή; Ναι                                 Όχι
Είναι το τρενάκι σας γρήγορο; Μέση Ταχύτητα ________

 

Μοιραστείτε

Τραβήξτε μια φωτογραφία του ολοκληρωμένου τρενάκι σας..

Σχεδιάστε μια πλάγια όψη του τελικού σας σχεδίου:

 

Παράρτημα 4.

Υπόθεση: 

 

Δοκιμή Χρόνος (s)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Μέσο

Δεδομένα:

Μήκος του Τρένου:_____________ (m)

 

Μάζα της Μπίλιας: ________________ (g)

 

Μέση Ταχύτητα: ___________________ (m/s)

 

Ύψος του Τρένου: ________________ (m)

 

Βαρύτητα: _______________ (m/s2)

 

Δυνητική Ενέργεια στο Σημείο 1: ____________________

 

Δυνητική Ενέργεια στο Σημείο 2: _____________________

 

Όνομα Τρένου: ____________________________________

 

Παράρτημα 5.

                                   Roller Coaster Ατομική Γραπτή Απάντηση

 Όνομα _____________________________  

Οδηγίες: Χρησιμοποιήστε το παρακάτω διάγραμμα για να περιγράψετε πώς οι δυνάμεις επηρεάζουν την κίνηση της μπίλιας καθώς ταξιδεύει κατά μήκος των γραμμών. 

 

Παράρτημα 6.

Όνομα:                                                            Ημερομηνία:                                             Τάξη:

                                                    Αξιολόγηση Λογικής
Δώστε νόημα στη δραστηριότητα, κάνοντας έναν σύντομο προβληματισμό σχετικά με τα επιστημονικά φαινόμενα που διερευνήσατε, τις επιστημονικές και μηχανικές δεξιότητες που χρησιμοποιήσατε και την ιδέα σας για την προσαρμογή της δραστηριότητας. Απαντήστε στις ακόλουθες οδηγίες με πλήρεις προτάσεις:
1 Τρεις επιστημονικές έννοιες που έμαθα και εφάρμοσα σε αυτή τη δραστηριότητα είναι οι εξής:
2 Δύο δεξιότητες επιστήμης και μηχανικής που χρησιμοποίησα σε αυτή τη δραστηριότητα είναι οι εξής:
Πρακτικές Φυσικής και Μηχανικής:

Θέτοντας ερωτήσεις (για την επιστήμη) και ορίζοντας προβλήματα (για τη μηχανική)

Ανάπτυξη και χρήση μοντέλων

Σχεδιασμός και διεξαγωγή ερευνών

Ανάλυση και ερμηνεία δεδομένων

Χρήση μαθηματικών και υπολογιστικής σκέψης

Κατασκευή εξηγήσεων (για την επιστήμη) και σχεδιασμός λύσεων (για τη μηχανική)

Επιχειρηματολογία με βάση τα αποδεικτικά στοιχεία

Λήψη, αξιολόγηση και επικοινωνία πληροφοριών

Διαδικασία Μηχανολογικού Σχεδιασμού:

Ρωτήστε: Προσδιορίστε την ανάγκη & τους περιορισμούς

Ερευνήστε το πρόβλημα

Φανταστείτε: Αναπτύξτε πιθανές λύσεις

Σχεδιάστε: Επιλέξτε μια υποσχόμενη λύση

Δημιουργήστε: Κατασκευάστε ένα πρωτότυπο

Δοκιμή και αξιολόγηση του πρωτοτύπου

Βελτίωση: Επανασχεδιασμός ανάλογα με τις ανάγκες

Μηχανική Σκέψη Σχεδιασμού:

Διατύπωση προβλημάτων

Αναζήτηση λύσεων

Ευδοκιμώντας στην αβεβαιότητα

Συνεχής συνεργασία

Δημιουργία πρωτοτύπων ιδεών

Επανάληψη επιλογών

Συχνός αναστοχασμός

3 Μια ιδέα που έχω για να εξερευνήσω περαιτέρω και να επεκτείνω αυτή τη δραστηριότητα είναι:

 

Παράρτημα 7.

   Roller Coaster Project Ρούμπρικα

Εξαιρετικά
4 βαθμοί
Καλά
3 βαθμοί
Μη Ανεπτυγμένο
2 βαθμοί
Μη Συμμόρφωση
1 βαθμός
Δεν Επιχειρήθηκε0 βαθμοί
Ολοκλήρωση έργου  Το έργο ήταν 100% ολοκληρωμένο και λειτούργησε σύμφωνα με την περιγραφή της εργασίας.  Το έργο ήταν ολοκληρωμένο και λειτουργούσε, αλλά χρειαζόταν μικρές τροποποιήσεις. Απαιτήθηκαν μόνο 2-3 επαναδιασαφηνίσεις.  Το έργο ολοκληρώθηκε, αλλά δεν λειτούργησε- χρειαζόταν αρκετές μικρές τροποποιήσεις. Απαιτήθηκαν περισσότερες από 3 επαναδιασαφηνίσεις της εργασίας, αλλά δεν επηρέασε σοβαρά τους άλλους γύρω του για να κάνουν την εργασία.  Το έργο ολοκληρώθηκε αλλά δεν λειτούργησε- χρειαζόταν αρκετές σημαντικές τροποποιήσεις.  Ο μαθητής δεν ολοκλήρωσε το έργο στο χρονικό διάστημα που του δόθηκε, αρνήθηκε να ξεκινήσει το έργο ή εγκατέλειψε το έργο μόλις ξεκίνησε. 
Επίδειξη γνώσεων κατασκευής Ο μαθητής γνωρίζει και είναι σε θέση να προσδιορίσει και να εξηγήσει τις απαραίτητες θεωρίες/ εργασίες για την ολοκλήρωση του έργου. Βασίζεται στις δικές του δεξιότητες μνήμης για να φέρει εις πέρας την εργασία.  Ο μαθητής είναι σε θέση να προσδιορίσει και να εξηγήσει τις απαραίτητες θεωρίες/ εργασίες για την ολοκλήρωση του έργου με κάποια βοήθεια. Χρησιμοποιεί δικές του λέξεις για να περιγράψει την εργασία.  Ο μαθητής δεν είναι σε θέση να προσδιορίσει ή να εξηγήσει έννοιες χωρίς σημαντική προτροπή. Απαιτεί τη βοήθεια ενηλίκου για να κάνει τη δουλειά του. Χρησιμοποιεί πολύ λίγο λεξιλόγιο για να περιγράψει την εργασία.  Ο μαθητής δεν είναι σε θέση να προσδιορίσει και να εξηγήσει τις κύριες θεωρίες/εργασία. Χρησιμοποιεί τις απόψεις άλλων για να εξηγήσει την εργασία και δεν ολοκληρώνει την εργασία μόνος του για κανένα από τα βήματα.  Ο μαθητής δεν ενδιαφέρθηκε να επιδείξει τη γνώση του έργου ή/και της διαδικασίας. 
Ικανότητα παρακολούθησης οδηγιών (2 σταγόνες, 2 βρόχοι, 1 τιρμπουσόν και ένα “ειδικό” χαρακτηριστικό που επιδεικνύει τους 3 νόμους της κίνησης) Ακολούθησε τις οδηγίες κατά γράμμα. Χρησιμοποίησε άλλους για καθοδήγηση.  Ακολουθούσε τις οδηγίες. Άκουσε τους άλλους γύρω του όταν χρειάστηκε.  Ακολουθεί μέτρια τις οδηγίες. Εργάστηκε με ρυθμό που ήταν παραγωγικός αλλά δεν άκουσε τον ενήλικα που τον καθοδηγούσε ή τον πελάτη.  Δεν ακολούθησε τις οδηγίες για καμία από τις εργασίες και κατά καιρούς αρνήθηκε να επιβραδύνει για να κάνει καλά την εργασία.  Ο μαθητής δεν συμμορφώθηκε όταν του δόθηκαν οδηγίες 100% του χρόνου. 
Επίπεδο απαιτούμενης βοήθειας  Ο μαθητής ήταν σε θέση να ολοκληρώσει την εργασία χωρίς βοήθεια.  Ο μαθητής ήταν σε θέση να ολοκληρώσει την εργασία με λίγη βοήθεια.  Ο μαθητής ήταν σε θέση να ολοκληρώσει την εργασία με μέτρια βοήθεια.  Ο μαθητής δεν ήταν σε θέση να ολοκληρώσει την εργασία χωρίς σημαντική βοήθεια.  Ο μαθητής αρνήθηκε ή δεν μπόρεσε να ξεκινήσει το έργο όταν του προσφέρθηκε βοήθεια/ προσαρμογή. 
Προετοιμότητα του μαθητή  Ο μαθητής είχε/συγκέντρωσε όλα τα υλικά και ήταν απόλυτα έτοιμος να ξεκινήσει τη δουλειά.  Ο μαθητής είχε/συγκέντρωσε τα περισσότερα υλικά και άρχισε να εργάζεται.  Ο μαθητής είχε/συγκέντρωσε τα περισσότερα υλικά, ωστόσο χρειάστηκε υπερβολικό χρόνο για να το κάνει.  Ο μαθητής δεν είχε/συγκέντρωσε κάποια από τα απαραίτητα υλικά για να εκτελέσει την εργασία.  Ο μαθητής αρνήθηκε να συγκεντρώσει τα υλικά που απαιτούνται για την ολοκλήρωση του έργου. 
Διαχείριση χρόνου  Χρησιμοποιούσε συστηματικά τον χρόνο σωστά καθ’ όλη τη διάρκεια της εργασίας για να ολοκληρώσει την εργασία στην ώρα της.  Χρησιμοποίησε το χρόνο αρκετά καλά καθ’ όλη τη διάρκεια της εργασίας.  Αναβλήθηκε κάπως, αλλά ολοκλήρωσε την εργασία εγκαίρως.  Δεν μπόρεσε να ανταποκριθεί επαρκώς στο χρονοδιάγραμμα λόγω αδυναμίας. Ο μαθητής δεν έδειξε ενδιαφέρον για την έγκαιρη ολοκλήρωση του έργου.
Στάση του μαθητή κατά τη διάρκεια του έργου  Ο μαθητής παρέδωσε ένα έργο που θεωρούσε ότι αντικατοπτρίζει τις φιλότιμες προσπάθειές του.  Ο μαθητής παρέδωσε ένα έργο με το οποίο είναι ευχαριστημένος.  Ο μαθητής παρέδωσε μια εργασία που είναι ημι-αντάξια για να λάβει έναν δίκαιο βαθμό.  Ο μαθητής παρέδωσε την εργασία απλά για να λάβει μόρια.  Ο μαθητής αρνήθηκε να ολοκληρώσει το έργο. 
Χρήση τεχνολογίας Ο μαθητής χρησιμοποίησε το πρόγραμμα στο έπακρο και μπόρεσε να βοηθήσει τους άλλους. Οι μαθητές χρησιμοποίησαν το πρόγραμμα στο έπακρο. Ο μαθητής δυσκολεύτηκε με το πρόγραμμα και παρέλειψε αρκετά βασικά χαρακτηριστικά. Ο μαθητής απέτυχε να χρησιμοποιήσει το πρόγραμμα στο έπακρο και έχασε πολλά από τα βασικά χαρακτηριστικά. Ο μαθητής δεν χρησιμοποίησε το σωστό πρόγραμμα ή αρνήθηκε να το μάθει.
Έννοιες Φυσικής Οι μαθητές αναγνώρισαν και εξήγησαν με ακρίβεια τις ακόλουθες έννοιες: δύναμη, επιτάχυνση, νόμοι του Νεύτωνα για την κίνηση, ταχύτητα και διατήρηση της ενέργειας Οι μαθητές αναγνώρισαν και εξήγησαν με ακρίβεια ορισμένες, αλλά όχι όλες τις έννοιες της Φυσικής.   Οι μαθητές προσδιορίζουν με ακρίβεια αλλά δεν εξηγούν τις έννοιες της Φυσικής. Οι μαθητές αναγνώρισαν μερικές, αλλά όχι όλες τις έννοιες της Φυσικής. Οι μαθητές δεν αναγνώρισαν ή δεν εξήγησαν καμία από τις έννοιες της Φυσικής.
Προφορική παρουσίαση Είναι εμφανές το υψηλό επίπεδο προετοιμασίας.  Ο/οι παρουσιαστής/ες έχει/ουν κατανοήσει σε βάθος το θέμα που επέλεξε/αν.  Είναι σε θέση να απαντήσουν σε όλες τις ερωτήσεις που σχετίζονται με το έργο τους. Είναι εμφανές ένα ικανοποιητικό επίπεδο προετοιμασίας.  Ο/οι παρουσιαστής/ές έχει/ουν μια γενική κατανόηση του επιλεγμένου θέματος.  Είναι σε θέση να απαντήσουν στις περισσότερες ερωτήσεις σχετικά με το πρόγραμμά τους. Υπάρχει ένα χαμηλό-μέτριο επίπεδο προετοιμασίας.  Ο/οι παρουσιαστής/ες έχουν κάποια κατανόηση του θέματος που έχουν επιλέξει.  Είναι σε θέση να απαντήσουν σε λίγες ή και καθόλου ερωτήσεις σχετικά με το πρόγραμμά τους. Υπάρχει χαμηλό επίπεδο προετοιμασίας.  Ο/οι παρουσιαστής/ες έχει/ουν ρηχή κατανόηση του επιλεγμένου θέματος.  Είναι σε θέση να απαντήσουν σε λίγες ή και καθόλου ερωτήσεις σχετικά με το έργο τους. Η παρουσίαση δεν ήταν έτοιμη να παρουσιαστεί.

 

Παράρτημα 8.

Ερωτήσεις Αξιολόγησης: 

  1. Πώς η δυναμική και η κινητική ενέργεια επηρεάζουν ένα τρενάκι του λούνα παρκ;

 

  1. Ποιος είναι ο ρόλος της βαρύτητας στην κίνηση του τρενάκι του λούνα παρκ;

 

  1. Ποια είναι η επίδραση της ορμής στην κίνηση του τρενάκι του τρόμου; 
  1. Πώς εφαρμόζεται ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας στον τρόπο κίνησης ενός τρενάκι του τρόμου; 
  1. Εξηγήστε πώς οι τρεις νόμοι της κίνησης είναι ουσιώδεις για την κίνηση ενός τρενάκι του τρόμου:
  1. Όταν παρακολουθείτε την κίνηση ενός τρενάκι του τρόμου, πότε παρατηρείτε τον πρώτο νόμο του Νεύτωνα για την κίνηση; 
  1. Όταν παρακολουθείτε την κίνηση ενός τρενάκι του τρόμου, πότε παρατηρείτε τον δεύτερο νόμο της κίνησης του Νεύτωνα;
  1. Όταν παρακολουθείτε την κίνηση ενός τρενάκι του τρόμου, πότε παρατηρείτε τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα για την κίνηση;
  1. Εξηγήστε τη σχέση μεταξύ ταχύτητας και ταχύτητας όσον αφορά την κίνηση ενός τρενάκι του τρόμου. 
  1. Πώς αποδεικνύεται η δύναμη, μια ώθηση ή μια έλξη στην ύλη, στην κίνηση ενός τρενάκι του τρόμου; 
  1. Απαριθμήστε και εξηγήστε όλες τις παρατηρούμενες μορφές ενέργειας κατά την παρατήρηση της κίνησης ενός από τα τρενάκια

 

Παράρτημα 9.

Σχήμα 1. Σε αυτό το σχήμα: το τρενάκι ξεκινά στην κορυφή του πρώτου λόφου με μέγιστη δυνητική ενέργεια (PE) και σχεδόν καθόλου κινητική ενέργεια (KE) (1). Καθώς κατεβαίνει τον λόφο, κερδίζει KE και χάνει PE (2). Στο κάτω μέρος του λόφου, έχει μέγιστη KE αλλά σχεδόν καθόλου PE (3). Καθώς ανεβαίνει ξανά τον λόφο, χάνει KE αλλά κερδίζει πάλι PE (4). Δεν μπορεί ποτέ να φτάσει στην κορυφή του δεύτερου λόφου επειδή δεν έχει αρκετή ενέργεια (5). Αντ’ αυτού, θα κυλήσει πάλι προς τα κάτω και τελικά θα εγκατασταθεί στον πυθμένα (3).

Σχήμα 2. Σε αυτό το σχήμα, ο δεύτερος, ο τρίτος κ.ο.κ. λόφος είναι όλοι μικρότεροι από τον πρώτο λόφο (1). Ωστόσο, λόγω της τριβής, το τρενάκι του λούνα παρκ θα σταματήσει τελικά (4)