Kreisel für Wissenschaftsprojekte

Einfache, aber anspruchsvolle Kreisel haben eine 4.000-jährige Geschichte, die bis ins alte Ägypten zurückreicht. Lehrer, Studenten und Wissenschaftler staunen über die Demonstration komplexer Theorien und abstrakter Konzepte in den Ingenieurwissenschaften, Physik, Geowissenschaften und sogar Biologie, die dieses kleine Spielzeug vorführt. Impuls, Trägheit, Masse, Kreiselpräzession, Reibung und Energie werden beim Experimentieren mit einem Kreisel deutlich.

Ein umfassendes wissenschaftliches Projekt umfasst eine Forschungsfrage, Hypothese, Vorgehensweise, Ergebnisse und Schlussfolgerung. Um zu beginnen, müssen Sie einige Fragen stellen, z. B. "Wie funktioniert das?" und "Was passiert, wenn ich eine Sache ändere und die anderen Bedingungen gleich halten?" Sie sagen dann die Auswirkungen der Änderungen voraus, betrachten die Bedingungen und denken wie ein Wissenschaftler. Nachdem Sie experimentiert haben, um verschiedene Ergebnisse zu sehen, beobachten und notieren Sie Ihre Ergebnisse.

Ein einfaches wissenschaftliches Projekt über additive Primärfarben fügt ein Kreisdiagramm – mit mindestens drei gleich großen Dreiecken in Grün, Rot und Blau – an die Oberfläche der Oberseite an. (Dies unterscheidet sich von den Primärfarben für Pigmente, die Rot, Gelb und Blau sind.) Wenn sich der Kreisel mit der höchsten Geschwindigkeit dreht, sehen Sie ein grelles Weiß anstelle einzelner Farben. Für ein wissenschaftliches Projekt können Sie die Farben des Regenbogens verwenden und demonstrieren, wie sich Farben vermischen und wie das von ihnen ausgehende Licht reflektiert wird. Auch das Ausprobieren von mehr Farbmustern, Schwarz-Weiß-Wirbeln und verschiedenen Mustern kann die Frage beantworten: "Ändert dies die Wirkung auf das menschliche Auge?"

Wenn Sie die Masse eines Kreisels manipulieren, erzielen Sie unterschiedliche Ergebnisse für den Schwung und die Langlebigkeit des Kreisels. Ein wissenschaftliches Projekt könnte der Unterseite der Oberseite oder in der Nähe des Umfangs mehr Gewicht verleihen, indem Materialien wie Modelliermasse oder Unterlegscheiben verwendet werden. Ihr Projekt würde die Frage beantworten: "Wie wirkt sich das auf den Spin aus und warum?"

Wenn Sie das gleiche Gewicht auf den Kreisel legen, ihn aber zunehmend vom Umfang wegbewegen, werden Sie weniger Rotation bemerken Trägheit in der Nähe des Zentrums, da die Rotationsträgheit nicht nur von der Masse des Kreisels abhängt, sondern auch von der Lage des Masse. Sie können auch die kinetische und potenzielle Energie im Zusammenhang mit der Reibung untersuchen, die dazu führt, dass sich der Kreisel verlangsamt und schließlich stoppt.

Im Rahmen des Upward Bound Math and Science-Programms im August 2010 nutzten Gymnasiasten in Georgetown, Delaware, die Abteilung für technische Technologien am Delaware Technical & Community College, um die effizienteste Spinnerei zu bauen oben. Als dreiteiliges Projekt können Sie die angewandten physikalischen Konzepte Gewicht, Schwerpunkt und Rotationsträgheit erarbeiten. Um einen Kreisel zu bauen, experimentieren Sie mit verschiedenen Materialien – wie Aluminium, Pappe, Ton, Schaumstoff, Holz oder sogar einer CD – und vergleichen die Wirkung auf den Kreisel. Die Upward Bound-Studenten verwendeten ein computergestütztes Design- oder CAD-Programm, um ein 3D-Modell ihres Oberteils zu erstellen.