Simple og Elektriske Maskiner

Frihjul

Undersøg de videnskabelige begreber masse, friktion og potentiel og kinetisk energi.

45-90 min.
Let øvet
5.-8. klasse
freewheeling-connect

Identifikation

(5-10 Minutter)

Ida og Mads skændes som sædvanlig. De bygger vogne for at se, hvem der kan trille længst ned ad Trillebakken i Grønneparken.
Ida siger, at hvis hun lægger ekstra vægt i sin vogn, vil hun trille længere, fordi hendes vogn er tungere. Mads mener, at han vil nå længst, fordi det er sværere at flytte en tung last. Han vil hellere satse på store hjul, men Ida er nu ikke så sikker på, at det vil hjælpe.

Hvem kommer længst? Tunge eller lette vogne med store eller små hjul?
Lad os finde ud af det!

freewheeling-connect

Konstruktion

(20-25 Minutter)

Byg Trillebakken
Tegn en startlinje 1 meter fra den ene ende af brættet. Understøt brættet, så startlinjen er hævet 15 cm over gulvet.

Hvorfor skal der være en startlinje?
Den er nødvendig for at gøre forsøgene ens. Alle vogne ruller ned ad præcis den samme rampe.

ramp-freewheeler

Tip:
Hvis brættet er så tykt, at vognene ikke kan køre jævnt ned på gulvet, kan man bruge et stykke karton til at lave en jævn overgang til gulvet.

Byg frihjuleren
(Hele hæfte 3A og hæfte 3B til og med trin 12 på side 6).

freewheeling-building-instructions-front-page

Test frihjuleren på rampen. Kører modellen let? Ellers skal du kontrollere alle aksler og bøsninger for at sikre, at hjulene drejer let. Kontrollér også, at alle elementer sidder godt fast.

freewheeler-hand

Inddel skalaen
Inddel den blå plastskive, eller tegn skiven af for at lave en papirkopi. Inddel skalaen, og sæt den oven på den blå plastskive.

freewheeler-scale-drawing

Refleksion

(20-25 minutter)

Mål, hvor langt de tomme vogne kører. Mål med en tavlelineal, og sammenlign med viseren og skalaen. Skriv afstanden ned, og brug en LEGO® klods til at markere, hvor den standsede. Test mindst 3 gange for at være sikker på, at resultatet er videnskabeligt korrekt.

En tom vogn bør køre ca. 160 cm. Det er mere end én omdrejning på skalaen. Skalaens fejlmargin er +/- et par centimeter.

Markér 1 meter-punkterne på plastskalaen med en whiteboard-marker, der kan viskes ud. Send frihjuleren ned ad rampen igen, og læg mærke til, om den kører ca. 160 cm ved at holde øje med skalaen og viseren (en hel omdrejning på skalaen plus lidt mere end en halv omdrejning). Gennemfør flere test. Der er ingen grund til at bruge tavlelinealer eller målebånd – bare aflæs skalaskiven.

Tip:
Læg mærke til, hvor langt vognen kører ned ad brættet. Viseren på plastskiven passerer nul første gang, lige når vognen når gulvet. Det vil sige, at én omdrejning på skalaen svarer næsten præcist til 1 meter.

freewheeler-small-wheels

Sæt en vægtklods fast i vognen (side 7, trin 13). Forudsig, hvor langt den vil køre denne gang ved at lægge en markeringsklods mere ved siden af banen. Test derefter vognen.

Vognen kører næsten dobbelt så langt. Vægt
klodsen, der “falder” sammen med vognen, giver den næsten dobbelt så stor bevægelsesenergi. Men læg også mærke til, at den ekstra vægt giver akslerne mere gnidningsmodstand, og det sætter vognens fart ned.

Hvad sker der med viseren?
Viseren drejer mere end én gang rundt. Du bliver nødt til at tælle, hvor mange gange den drejer rundt.

Test flere gange for at være helt sikker på, at resultaterne er korrekte.

Vidste du det?
Den tomme vogn vejer 58 g og vægtklodsen vejer 53 g.

freewheeler-small-wheels-weight

Mads’ store hjul
Vil store hjul få vognen til at køre længere end mindre hjul? Sæt dem på bagakslen, og test vognen på rampen (side 7, trin 14).

freewheeler-big-wheels

Test først uden last (side 7, trin 14), og test derefter med last (side 8, trin 15).
Vognen kører som regel længere. Det er der to grunde til: større vægt = mere energi, og bagakslen roterer langsommere, hvilket giver mindre gnidningsmodstand.

Vidste du det?
De store hjul vejer 16 g hver, og de små kun 6 g hver.

freewheeler-big-wheels-weight

Inspiration

(25-30 minutter)

Superscala
Superskala Byg modellen i hæfte 3B til og med trin 12 på side 12. Brug tandhjulet med 24 tænder i stedet for tandhjulet med 8 tænder! Forudsig og test, hvor langt vognen vil køre, før viseren har gennemført en omdrejning.
Den kører 3 meter. Det nye tandhjul har 3 gange så mange tænder som det lille.
Snekken skal dreje 3 gange så ofte for at få tandhjulet med 24 tænder til at dreje én omgang. Nu bliver du nødt til at kalibrere skalaen, så den måler en afstand på 3 meter præcist.

Superbakken
Forudsig først og test derefter, hvad der sker, hvis du fordobler bakkens højde.
Du fordobler den potentielle energi og bevægelsesenergien, men ikke akslens gnidningsmodstand.

freewheeler-super-slope

Hjælp til lærere

Eleverne lærer:

Konstruktion og teknologi
• Bruge mekanismer – hjul og aksler
• Samle komponenter

Fysik
• Måle afstand
• Aflæse og kalibrere skalaer
• Kræfter
• Bevægelsesenergi
• Potentiel energi
• Friktion og luftmodstand
• Videnskabelige undersøgelser

Ordforråd
• Masse
• Position
• Friktion/Gnidningsmodstand
• Effektivitet

Sættet 9686 Simple og Elektriske Maskiner (ét sæt til to elever anbefales)

Andre materialer
• 4 meter jævnt gulv
• Afmaskningstape
• Tavlelineal eller målebånd
• Et bræt af træ eller en hylde, der er mindst 1 meter lang
• En stak bøger eller kasser til at hæve brættet
• Ekstra LEGO® klodser til at måle med
• Whiteboard-marker
• Saks
• Eventuelt: Kopier af kalibrerede skalaer

Elevmateriale

Elevark

Download to view and share the student worksheet.

LEGO, the LEGO logo, the Minifigure, DUPLO, the SPIKE logo, MINDSTORMS and the MINDSTORMS logo are trademarks and/or copyrights of the LEGO Group. ©2020 The LEGO Group. All rights reserved. Use of this site signifies your agreement to the terms of use.