Τα απλά μηχανήματα είναι μηχανικά κατασκευάσματα που αυξάνουν μια απλή δύναμη όταν εφαρμόζεται σε ένα φορτίο ή αλλάζουν την κατεύθυνση αυτής της δύναμης. Όλες οι σύνθετες μηχανές αποτελούνται από συνδυασμούς απλών μηχανών. Παραδοσιακά, οι έξι βασικές απλές μηχανές είναι το κεκλιμένο επίπεδο, μοχλός, τροχαλία, βίδα, σφήνα και ο τροχός και ο άξονας. Οι μαθητές τρίτης τάξης είναι σε θέση να κατανοήσουν αυτές τις μηχανές και πώς λειτουργούν εκτελώντας επιστημονικά πειράματα που τα εμπλέκουν.
Το κεκλιμένο επίπεδο
Για να βοηθήσετε τους τρίτους μαθητές να μάθουν για το κεκλιμένο επίπεδο, ζητήστε τους να μετακινήσουν βάρη με και χωρίς τη βοήθεια κεκλιμένου επιπέδου. Συνδέστε ένα μέτρια βαρύ βάρος σε μια κλίμακα άνοιξη και ζητήστε από τα παιδιά να σηκώσουν το βάρος απευθείας από το πάτωμα σε ένα χαμηλό τραπέζι. Η κλίμακα ελατηρίου μετρά την ποσότητα δύναμης που απαιτείται για να μετακινήσετε το βάρος ευθεία προς τα πάνω χωρίς βοήθεια. Στη συνέχεια, συνδέστε μια ράμπα από βαριά χαρτόνι ή ξύλο από το τραπέζι στο πάτωμα. Χρησιμοποιήστε τη ζυγαριά ελατηρίου για να τραβήξετε το βάρος προς τη ράμπα στο τραπέζι και να μετρήσετε τη μικρότερη απαιτούμενη δύναμη.
Ο μοχλός
Οι μοχλοί είναι απλές μηχανές τοποθετημένες σε υπομόχλιο που βοηθούν στην ενίσχυση της δύναμης για να μετακινήσετε το φορτίο που βρίσκεται στο άκρο του μοχλού. Οι τρίτοι μαθητές μπορούν να απολαύσουν την κατανόηση του μοχλού δημιουργώντας έναν απλό καταπέλτη που πυροβολεί κέρματα ή άλλα ελαφριά αντικείμενα στον αέρα. Για να το κάνετε αυτό, ισορροπήστε έναν χάρακα με ένα μολύβι και τοποθετήστε ένα νόμισμα στο τέλος του χάρακα για να χρησιμεύσετε ως φορτίο. Ρίξτε ένα ελαφρύ βάρος ή άλλο νόμισμα στο υψηλό άκρο του χάρακα και παρακολουθήστε το άλμα του φορτίου. Δοκιμάστε το ίδιο πείραμα με βάρη διαφορετικού μεγέθους, ρίχνοντας βάρη από διαφορετικά ύψη και με το υπομόχλιο σε διαφορετικές θέσεις.
Η τροχαλία
Πολλά παιδιά σχολείου βλέπουν μια τροχαλία στη δουλειά κάθε μέρα όταν η σημαία του σχολείου τους υψώνεται και κατεβαίνει. Μπορείτε να βοηθήσετε τους τρίτους μαθητές να συνειδητοποιήσουν το ρόλο που παίζει η τροχαλία μεταφέροντάς τους στο κοντάρι σημαίας. Ζητήστε τους να μεταβούν στην κορυφή του κοντάρι σημαίας για να επισυνάψουν τη σημαία. Φυσικά, δεν θα μπορέσουν να το κάνουν, αλλά θα διασκεδάσουν προσπαθώντας. Ζητήστε τους να συνδέσουν τη σημαία και να την τραβήξουν προς τα πάνω, σημειώνοντας ότι καθώς τραβούν προς τα κάτω, η σημαία ανεβαίνει, δείχνοντας πώς η τροχαλία αλλάζει την κατεύθυνση της δύναμης.
Η βίδα
Οι τρίτοι μαθητές μπορούν να καταλάβουν ότι μια βίδα είναι απλώς ένα κεκλιμένο επίπεδο τυλιγμένο γύρω από έναν κεντρικό πόλο δημιουργώντας το δικό του σχήμα βίδας. Ζητήστε τους να κόψουν μακριά λεπτά τρίγωνα χαρτιού. Εάν έχουν ήδη κάνει ένα έργο για το κεκλιμένο επίπεδο, θα πρέπει να είναι σε θέση να εξηγήσουν πώς το χαρτί θα μπορούσε να είναι κεκλιμένο επίπεδο. Ζητήστε τους να τυλίξουν το χαρτί γύρω από ένα μολύβι και, στη συνέχεια, τραβήξτε έξω το μολύβι. Το χαρτί θα σχηματίσει μια βίδα.
Η σφήνα
Μέχρι την τρίτη τάξη, τα παιδιά είναι ήδη εξοικειωμένα με τη σφήνα ως μια απλή μηχανή, λόγω των δομικών στοιχείων με τα οποία παίζουν. Ζητήστε από τα παιδιά να στέκονται δύο ορθογώνια μπλοκ στην άκρη δίπλα-δίπλα, αγγίζοντας το ένα το άλλο. Στη συνέχεια, ζητήστε τους να σπρώξουν ένα μπλοκ σε σχήμα σφήνας μεταξύ των δύο μπλοκ και να δουν τι θα συμβεί καθώς χωρίζονται. Δοκιμάστε το πείραμα με διαφορετικά πλάτη σφηνών για να δείτε τις διαφορετικές αντιδράσεις.
Ο τροχός και ο άξονας
Τα παιδιά βλέπουν τροχούς και άξονες στη δουλειά κάθε μέρα, είτε με τη μορφή των ποδηλάτων τους είτε ως πόμολο που γυρίζουν για να φύγουν από τα υπνοδωμάτια τους. Για να τους βοηθήσουν να δουν πώς λειτουργεί ένας τροχός και ένας άξονας με έναν απλό τρόπο, δώστε σε κάθε μια βίδα, ένα κατσαβίδι και ένα κομμάτι μαλακού ξύλου. Ζητήστε τους να πιέσουν τη βίδα στο ξύλο με τα χέρια τους. δεν θα φτάσουν πολύ μακριά και θα χρειαστεί πολλή προσπάθεια. Στη συνέχεια, ζητήστε τους να χρησιμοποιήσουν το κατσαβίδι, εξηγώντας ότι η λαβή του κατσαβιδιού είναι ένας τροχός. Όταν περιστρέφουν τον τροχό, ο άξονας, που είναι το ίδιο το κατσαβίδι, ασκεί αυξημένη δύναμη στη βίδα, καθιστώντας εύκολη την ώθηση στο ξύλο.
