Vrtavke za znanstvene projekte

Preprosti, a zahtevni vrtavki imajo zgodovino že 4.000 let, vse do starodavnega Egipta. Učitelji, študentje in znanstveniki se čudijo predstavitvi te majhne igrače zapletenih teorij in abstraktnih konceptov v inženirstvu, fiziki, znanosti o zemlji in celo biologiji. Zagon, vztrajnost, masa, giroskopska precesija, trenje in energija postanejo jasni z eksperimentiranjem z vrtavko.

Celovit znanstveni projekt vključuje raziskovalno vprašanje, hipotezo, postopek, rezultate in zaključke. Za začetek morate zastaviti nekaj vprašanj, na primer "Kako to deluje?" in "Kaj se bo zgodilo, če spremenim eno stvar in ohrani ostale pogoje enake? "Nato napoveš učinke sprememb, pogledaš na razmere in razmišljaš kot znanstvenik. Po eksperimentiranju, da bi videli različne rezultate, opazujete in beležite svoje rezultate.

Preprost znanstveni projekt o aditivnih primarnih barvah na površino vrha pritrdi tortni grafikon - z vsaj tremi enako velikimi trikotniki v zeleni, rdeči in modri barvi. (To se razlikuje od primarnih barv za pigmente, ki so rdeča, rumena in modra.) Ko se vrh vrti s svojo najhitrejšo hitrostjo, namesto ločenih barv vidite bleščanje bele barve. Za znanstveni projekt lahko uporabite mavrične barve in pokažete, kako se barve mešajo in odsev svetlobe, ki izhaja iz njih. Tudi poskus več barvnih vzorcev, črno-belih vrtinčkov in različnih vzorcev lahko odgovori na vprašanje: "Ali to spremeni učinek na človeško oko?"

Če manipulirate z maso vrtavke, boste dosegli različne rezultate za zagon in dolgoživost vrtenja vrha. Znanstveni projekt bi lahko dodal večjo težo dnu vrha ali blizu oboda z uporabo materialov, kot so modelirna glina ali podložke. Vaš projekt bi odgovoril na vprašanje: "Kako to vpliva na vrtenje in zakaj?"

Če na vrtavko naložite enako količino uteži, a jo postopoma odmaknete od oboda, boste opazili manj vrtenja vztrajnosti blizu središča, ker vrtilna vztrajnost ni odvisna samo od mase vrtavke, temveč tudi od lokacije maso. Prav tako lahko raziščete kinetično in potencialno energijo, povezano s trenjem, zaradi katerega se vrh upočasni in sčasoma ustavi.

V okviru programa za matematiko in znanost navzgor avgusta 2010 so srednješolci v Georgetownu v Delawareju na oddelku za inženirske tehnologije na Delaware Technical & Community College za izdelavo najučinkovitejšega predenja vrh. Kot tridelni projekt lahko podrobneje predstavite uporabljene fizikalne koncepte teže, težišča in rotacijske vztrajnosti. Za izdelavo vrtavke boste eksperimentirali z več materiali - na primer aluminij, karton, glina, pena, les ali celo kompaktni disk - in primerjali učinek na vrtenju vrha. Študenti Upward Bound so s pomočjo računalniško podprtega programa (CAD) izdelali tridimenzionalni model svojega vrha.