MINDSTORMS EV3 coreset

Zwaartekrachtversnelling

In die leermodule Vrije val komt de tijd-afstandsvergelijking bij het versnellen van een voorwerp aan bod.

90-120 min.
Gevorderd
Groep 8 tot het tweede jaar
acceleration-of-gravity-connect

Combineren

5 Min.

acceleration-of-gravity-connect

Vrije val beschrijft een toestand waarbij voorwerpen zoals stenen, munten, fruit enz. vallen als gevolg van de zwaatekracht.

Interessante beschouwingen hierbij zijn onder meer:
de afstand die wordt afgelegd door een voorwerp in vrije val;
hoe lang een voorwerp valt voor het de grond raakt;
de snelheid waaraan een voorwerp valt;
hoe snel een voowerp versnelt.

In het volgende experiment wordt er een valtoren gebouwd die uigerust is met sensoren voor het observeren var zwaartekrachtfenomener die inwerken op een stalen bal in vrije val.

Aantekeningen over de inleidende overwegingen
Leg uit waarom het gevaarlijk is om onder een boom met daarin rijpe appels te zitten.
De appels kunnen vallen en het is onmogelijk om snel genoeg te reageren om deze te ontwijken.

Leg uit waarom iemand die op grote hoogte uit een vliegtuig springt een parachute nodig heeft.
Omdat die persoon te snel zou vallen en de impact met de grond veel te groot zou zijn.

Noem alledaagse gebeuirtenissen waarbij de zwaartekracht een rol speelt.
Alles wat valt, lopend water, bewegen/rennen over het aardoppervlak enz.

Construeren

20 Min.

Bouwnotities
Zorg ervoor dat de studenten de valtoren correct bouwen en het voorziene programma correct downloaden.

acceleration-of-gravity-bi

Download programma "10"

DOWNLOAD HET VOORBEELDPROGRAMMA23 KB, desktopversie van de EV3-software vereist

Contempleren

20 Min.

Opmerkingen over het gebruik van het model
De Tastsensor wordt aan de achterkant van de valtorengemonteerd. Deze sensor wordt gebruikt om een valexperiment te starten.
De Sterke grijpers sluiiten automatisch in het volgende experiment.
Op het scherm van de E/3-steen wordt de valtijd getoond.

  • Zorg ervoor dat het model correct gebouwd is.
  • Plaats het model stevig op een stabiele en vlakke ondergrond.
  • Zorg ervoor dat de toren niet wiebelt wanneer u de bal loslaat.
  • De Tastsensor kan indien gewenst ook vastgehouden en gebruikt worden als een handmatige afstandsbediening. Op die manier vermijdt u dat de toren gaat wiebelen, wat ongeldige resultaten zou kunnen veroorzaken.
acceleration-of-gravity-fullmodel

Experimenteren - meten

  1. Start programma "10".
  2. Plaats de bal in de Sterke grijpers.
  3. Start een test met behulp van de Tastsensor op devaltoren.

Dit is wat er gebeurt:
De bal valt op de Tastsensor aan de onderkant van de valtoren.
De valtijd wordt weergegeven op het scherm.
De Sterke grijpers sluiten en u kunt het experiment herhalen.

Er wordt een boos gezicht getoond als de testresultaten niet geldig zijn.

Voer het experiment minstens drie keer uit.
Noteer de getallen van het experimenten en de valtijden in de tabel. Maak de tabel indien nodig groter.

Continueren

15 Min.

Analyseren
U kent de valafstand d en de valtijden t.

  1. Bereken aan de hand van de gemeten valtijden de gemiddelde snelheid v van de vallende bal.
  2. Voer de resultaten in de tabel in.
    Ter herinnering: v = d/t.
    Overeenkomstig de wet van vallende lichamen: d = 0,5 * g * t².
    g is een natuurlijke constante die de zwaartekrachtversnelling aangeeft.
  3. Los voor g de vergelijking van de wet van vallende lichamen op.
  4. Berken de zwaartekrachtversnelling (g) aan de hand van de gemeten waarden uit de experimenten.
  5. Voer de berekende waarden voor g in de tabel in.

Laat de studenten extra berekeningen uitvoeren aan de hand van de gemeten waarden.
De berekende snelheid is de gemiddelde snelheid en nie de impactsnelheid.
Verschillende gemeten waarden resuIteren in verschillende waarden voor de zwaartekrachtversnelling. Wijs de studenten op mogelijke meetfouten.
Wijs de studenten erop dat er voor de vastgestelde waarde van de zwaartekrachtversnelling op aarde uitgegaan wordt van vrije va in een perfect vacuüm.

Beoordeling
Zorg ervoor dat de studenten de bevindingen die afgeleid kunnen worden uit de uitgevoerde experimenten invoeren in het invoerveld.

  • Achtergrond en vraag (onderwerp)
  • Antwoorden (leg verbanden)
  • Conclusies
  • Toepassing op het dagelijkse leven (Waar zien of gebruiken wij hetgeen wij hier gezien hebben in het dagelijkse leven?)

Ondersteuning voor de leraar

De studenten weten
hoe ze de zwaartekrachtconstante kunnen bepalen;
dat er zwaartekrachtwetten zijn die van toepassing zijn op alle voorwerpen.

De studenten kunnen
gemeten waarden optekenen;
gemeten waarden analyseren;
resultaten interpreteren;
verbanden tussen gebruikte materialen en de impact ervan op de resultaten uitleggen.

Vaardigheden nodig voor het experiment
Kunnen werken met de LEGO Tastsensor
Vrijevalversnelling kunnen afleiden uit de experimenten

LEGO MINDSTORMS EV3 coreset
EV3 Lab of EV3 Programmeren
Een meetlint

Materiaal voor de leerlingen

Download, bekijk of deel het leerlingenwerkblad als HTML-pagina of als PDF om zelf te printen.

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.