Od momentu narodzin człowiek doświadcza ruchu i ruchu. Dowolne ruchy, takie jak poruszanie palcami lub otwieranie i zamykanie szczęki, aby płakać, mówić lub jeść; mimowolne ruchy, takie jak oddychanie i czynność serca; a siły naturalne, takie jak grawitacja, wiatr, orbity planet i pływy, są tak powszechne, że są uważane za oczywiste. Większość małych dzieci nigdy nie myślała o fizyce, która pozwala na ruch, ani nie zastanawiała się, jak wyglądałoby życie bez ruchu. Plany lekcji pierwszej klasy dotyczące siły i ruchu powinny wprowadzać proste demonstracje naukowych praw rządzących ruchem i umożliwiających codzienne czynności.
Pchać i ciągnąć
Prosta definicja siły to pchanie lub ciągnięcie przedmiotu w celu wywołania ruchu. Poproś dzieci, aby przeprowadziły burzę mózgów na przykładach codziennych rzeczy, które są poruszane przez pchanie lub ciągnięcie, takich jak pedał rowerowy, chwianie się lub otwieranie i zamykanie drzwi. Pokaż zdjęcia obiektów w ruchu, takich jak wystrzeliwanie rakiety, otwarcie spadochronu, piłka baseballowa opuszczająca rękę miotacza lub dotykająca kija, taczki lub dziecięcego wózka. Poproś ich, aby określili, które siły działają, aby spowodować, że obiekt zacznie lub przestaje się poruszać lub zmienić kierunek lub prędkość: pchanie, ciągnięcie, czy jedno i drugie?
Grawitacja i siła normalna
Grawitacja ściąga ludzi i przedmioty w dół w kierunku Ziemi. Ale ludzie, samochody i budynki nie są wciągane w ziemię, a obiekt leżący na stole nie wykazuje żadnego ruchu. Dlatego musi istnieć siła skierowana w górę, która utrzymuje rzeczy na powierzchni i w spoczynku, gdy nie są zakłócane przez siły zewnętrzne. Ta przeciwstawna siła nazywana jest „siłą normalną”. Połóż miarę na przestrzeni między dwoma krzesłami lub biurkami. Zrównoważ ciężką książkę pośrodku i obserwuj, jak drewno się wygina. Niech uczniowie spróbują popchnąć książkę, aby poczuć opór normalnej siły, która próbuje wyprostować miarę. Daj dzieciom pojedynczą kartkę papieru i poproś je, aby zbudowały papierowy most między dwiema grubymi książkami, które pomieszczą ładunek groszy. Pozwól im zginać, skręcać, rozdzierać i składać papier, aby znaleźć wzór, który najlepiej równoważy normalną siłę z grawitacją, aby pomieścić jak najwięcej pensów.
Siły Oporu
Bez sił oporu nie byłoby nic, co mogłoby zatrzymać obiekt w ruchu. Niech dzieci przeprowadzą burzę mózgów na temat problemów, które może to spowodować, takich jak niemożność zatrzymania samochodu lub spowolnienie ciała do siedzenia lub snu. Przypływy ustałyby i prawdopodobnie wylewały się z lądu, gdy woda poruszała się w jednym kierunku, nie mając nic, co mogłoby ją odwrócić lub zatrzymać. Na szczęście tarcie i ciśnienie powietrza wywierają siły, które pozwalają obiektom zwalniać, zatrzymywać się lub zmieniać kierunek. Roztocz marmur po różnych powierzchniach, takich jak dywan, linoleum lub kafelki. Wypróbuj papier ścierny, mokrą, piaszczystą lub kamienistą powierzchnię. Zmierz, jak daleko kulka toczy się po różnych powierzchniach i porównaj, jak tarcie lub jego brak wpływa na ruch kulki.
Bezwładność
Prawo bezwładności mówi, że gdy wprawisz obiekt w ruch, będzie on poruszał się tak samo prędkość i kierunek, aż zadziała na niego inna siła, aby przyspieszyć, spowolnić, zatrzymać lub zmienić jego kierunek. Podobnie obiekt, który się nie porusza, ma tendencję do pozostawania w takim stanie, dopóki inna siła nie wprawi go w ruch. Na przykład stos pięciocentówek na stole pozostanie dokładnie tam, gdzie go położysz, dopóki nie zostanie naruszony. Jeśli jednak ostrożnie wycelujesz i wystrzelisz kolejną pięciocentówkę w dolną monetę, siła monety w ruchu wprawi moneta uderza w ruch, powodując, że wystrzeliwuje z dołu stosu, podczas gdy górne warstwy po prostu spadają spokojny. Wahadło jest również dobrą demonstracją bezwładności, która utrzymuje coś w ruchu w nieskończoność, dopóki grawitacja i tarcie nie spowalniają.