פעילויות מדעיות מהנות לכוח ולתנועה

בשנת 1666 הצהיר סר אייזק ניוטון על שלושת חוקי התנועה. חוקי תנועה אלה יכולים להיות קשים לילדים להבין. עם זאת, בכך שהם מאפשרים לתלמידים להשתתף בשיעורים ובפעילויות מבוססות חקירה, הם יכולים להתחיל להבין את החוקים על ידי גיבוש ידע חדש על סמך חקירותיהם. עם הכנה מועטה, מחנך יכול להפוך את הכיתה למעבדת מדע בה מתרחשת למידה אמיתית ונולדים מדענים.

למדו את התלמידים שחוק התנועה הראשון של ניוטון קובע כי אובייקט במנוחה נשאר במנוחה, ו אובייקט בתנועה נשאר בתנועה במהירות קבועה ובקו ישר, עד לכוח חיצוני משפיע על זה. זה מכונה אחרת אינרציה. כדי לעזור לתלמידים להבין את האינרציה, יש להם להשתתף בפעילות הנקראת "עצירת ריצה".

סמן שטח של עשרים וחמישה מטרים עם מסקוטייפ או גיר. צור נקודות אמצע בגובה של עשרה ועשרים מטר. לאחר שדיברנו על האינרציה עם התלמידים, אפשרו להם לרוץ עשרים וחמישה מטרים כדי להתחמם. התחל את הפעילות בכך שהוא מאפשר לכל תלמיד לרוץ עשרים וחמישה מטרים אך בקש מהם לעצור לחלוטין בסימני עשרה ועשרים מטר.

לאחר סיום הפעילות, שוחח עם התלמידים על אינרציה וכיצד היא הציגה את עצמה במהלך פעילותם. אפילו התלמיד הצעיר ביותר יוכל להבין שפלג גופו העליון ניסה להמשיך ולנוע למרות שרגליהם עצרו, וכך להבין את מושג האינרציה.

למדו את התלמידים שחוק התנועה השני של ניוטון קובע שככל שמופעל יותר כוח על אובייקט, ככל שהוא מאיץ וככל שיש לאובייקט יותר מסה, כך הוא מתנגד לתאוצה.

מקמו את התלמידים בקבוצות של שלוש או ארבע והעניקו לכל קבוצה גלגלת, חבל, כד גלון מים וכד גלון חצי מלא מים. תלו את הגלגלת והשחילו דרכה את החבל והשאירו אורכים שווים מכל צד. בקש משני תלמידים לקשור את קנקני המים לכל צד, ולהקפיד לשמור אותם באותו הגובה. כדי להתחיל בניסוי, התלמידים צריכים לשחרר את הכדים בו זמנית ולבחון מה קורה לקנקני המים שלהם. קנקן הגלון המלא השתמש בכוח כדי למשוך את חצי ליטר המים גבוה יותר באוויר.

בקשו מהתלמידים לרוקן את הכד המכיל חצי ליטר מים ולנסות את הניסוי שוב. שוחח עם התלמידים כיצד הכד הריק הכיל פחות מסה ונמשך כלפי מעלה בקצב מהיר יותר. בניסוי זה ברור לתלמידים כיצד משפיעה המסה על כוח ותאוצה.

למדו את חוק התנועה השלישי של ניוטון הקובע כי לכל כוח יש כוח שווה אך מנוגד. כדי לעזור לתלמידים להבין את החוק הזה, אפשרו להם ליצור ולחקור באמצעות רקטות בלון.

מקמו את התלמידים בזוגות וספקו את החומרים הבאים: חוט ארוך, סרט, קש ובלון. התלמידים יקשרו את המיתר לידית הדלת, לרגל השולחן או לחפץ נייר מכתבים אחר בחדר. הורה לתלמידים למשוך בחוט בחוזקה, להיזהר שלא לשבור אותו, ולהשחיל את הקצה הרופף דרך הקש. תלמיד אחד בזוג צריך להחזיק את הקש ואת הקו, ואילו השני מפוצץ בלון ומחזיק את הפה סגור כדי לשמור על האוויר. לאחר מכן על התלמידים להדביק את הבלון המפוצץ שלהם לקשית ולשחרר אותו.

בקשו מהתלמידים לנסות את הפעילות מספר פעמים, ואז לדון כיצד רקטת הבלון הציגה את חוק התנועה השלישי של ניוטון. כוח האוויר שנמלט מהכדור הפורח יצר את הכוח שלקח לקש כדי להשיג תנועה למרות שהיה במנוחה.