قمم الغزل لمشاريع العلوم

قمم الغزل بسيطة ، ولكنها صعبة ، لها تاريخ يعود إلى 4000 عام ، إلى مصر القديمة. يتعجب المدرسون والطلاب والعلماء من عرض هذه اللعبة الصغيرة للنظريات المعقدة والمفاهيم المجردة في الهندسة والفيزياء وعلوم الأرض وحتى علم الأحياء. يتضح الزخم ، والقصور الذاتي ، والكتلة ، والمبادرة الجيروسكوبية ، والاحتكاك والطاقة من خلال تجربة الجزء العلوي للغزل.

مشروع علمي شامل يشتمل على سؤال بحث وفرضية وإجراء ونتائج وخاتمة. للبدء ، تحتاج إلى طرح بعض الأسئلة ، مثل "كيف يعمل هذا؟" و "ماذا سيحدث إذا غيرت شيئًا واحدًا و الحفاظ على الشروط الأخرى كما هي؟ "ثم تتوقع آثار التغييرات ، والنظر إلى الظروف والتفكير مثل أ عالم. بعد إجراء التجارب لمعرفة النتائج المختلفة ، يمكنك مراقبة نتائجك وتسجيلها.

يقوم مشروع علمي سهل حول الألوان الأساسية المضافة بإرفاق مخطط دائري - به ثلاثة مثلثات متساوية الحجم على الأقل باللون الأخضر والأحمر والأزرق - بسطح الجزء العلوي. (هذا يختلف عن الألوان الأساسية للأصباغ ، وهي الأحمر والأصفر والأزرق.) عندما يدور الجزء العلوي بأقصى سرعته ، ترى وهجًا باللون الأبيض بدلاً من الألوان المنفصلة. بالنسبة لمشروع علمي ، يمكنك استخدام ألوان قوس قزح ، وشرح كيفية اختلاط الألوان معًا وانعكاس الضوء الذي يأتي منها. أيضًا ، يمكن أن تجيب تجربة المزيد من أنماط الألوان والدوامات بالأبيض والأسود والأنماط المختلفة على السؤال ، "هل يغير هذا التأثير على العين البشرية؟"

إذا كنت تتلاعب بكتلة قمة دوارة ، فستحقق نتائج مختلفة لزخم وطول عمر دوران الجزء العلوي. يمكن لمشروع علمي أن يضيف وزنًا أكبر إلى الجزء السفلي من الجزء العلوي أو بالقرب من المحيط ، باستخدام مواد مثل الصلصال أو الغسالات. سوف يجيب مشروعك على السؤال ، "كيف يؤثر ذلك على الدوران ، ولماذا؟"

إذا وضعت نفس القدر من الوزن على الجزء العلوي الدوار ، لكنك حركته تدريجياً بعيدًا عن المحيط ، فستلاحظ دورانًا أقل القصور الذاتي بالقرب من المركز ، لأن القصور الذاتي الدوراني لا يعتمد فقط على كتلة الجزء العلوي المغزلي ولكن أيضًا على موقع كتلة. يمكنك أيضًا استكشاف الطاقة الحركية والوضعية المرتبطة بالاحتكاك الذي يتسبب في إبطاء القمة وتوقفها في النهاية.

كجزء من برنامج Upward Bound Math and Science في أغسطس 2010 ، استخدم طلاب المدارس الثانوية في جورج تاون بولاية ديلاوير قسم التقنيات الهندسية في كلية Delaware Technical & Community College لبناء الغزل الأكثر كفاءة أعلى. كمشروع من ثلاثة أجزاء ، يمكنك توضيح مفاهيم الفيزياء التطبيقية للوزن ومركز الثقل والقصور الذاتي الدوراني. لبناء قمة دوارة ، ستختبر العديد من المواد - مثل الألومنيوم أو الورق المقوى أو الطين أو الرغوة أو الخشب أو حتى قرص مضغوط - وقارن التأثير على دوران الجزء العلوي. استخدم طلاب Upward Bound تصميمًا بمساعدة الكمبيوتر ، أو برنامج CAD ، لإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد لأفضلهم.