Dragkraft

• Läs igenom de allmänna förberedelserna i kapitlet ”Hantering i klassrummet”.
• Läs igenom projektinformationen så du får en uppfattning om vad som ska göras.
• Bestäm hur du vill introducera projektet: Använd videoklippet för projektet i WeDo 2.0-programvaran eller använd material som du väljer själv.
• Fastställ ett slutresultat för projektet: parametrar som ska presenteras och skapat dokument.
• Se till att det finns tid för eleverna att uppfylla förväntningarna.

Inför projektet kan introduktionsvideon vara en utgångspunkt för att undersöka och diskutera följande områden med eleverna.

Introduktionsvideo
Sedan urminnes tider har människor försökt hitta bra sätt att flytta stora föremål. Genom hela människans historia, fram till modern tid, har olika verktyg använts för att flytta föremål genom att dra eller trycka dem i olika riktningar.

1. Om du misslyckas med att dra något i en viss riktning beror det på att det dras i motsatt riktning med lika stor eller större kraft än den du själv använder.
2. När ett föremål börjar förflytta sig innebär det att en större kraft verkar på föremålet i förflyttningsriktningen.
3. På jorden finns en kraft som heter ”friktion” och som har en viktig roll i kraftsystemet.
4. På en yta med lägre friktion är det lättare ett dra en viss vikt än om denna vikt finns på en skrovligare yta (som har högre friktion).

Den här teorin kring krafter och rörelse utforskades och beskrevs i detalj av Sir Isaac Newton på 1600-talet. De fysikaliska lagar som han definierade upplever du dagligen.

Diskussionsfrågor

1. På vilka sätt kan du få ett föremål att förflyttas?
   Genom att dra eller trycka det i olika riktningar, dvs. genom att utöva en kraft på föremålet.
2. Kan du förklara hur friktion fungerar? Är det lättare att dra ett föremål på en normal yta än på en glatt yta?
   Frågan handlar om friktion. Det är lättare att dra ett föremål på en glatt yta än på en sträv yta. Beroende på ett föremåls massa kan det också vara svårare att få det att förflyttas på en glatt yta eftersom drag- eller tryckkraftens grepp försämras.
3. Förutsäg vad som händer om dragkraften i en riktning är högre än dragkraften i motsatt riktning.
   Svaret bör baseras på elevernas förutsägelser i början. Det innebär att elevernas svar i det här skedet inte behöver vara rätt. Efter lektionen ska eleverna kunna diskutera utifrån det faktum att föremålet förflyttas i den riktning dit drag- eller tryckkraften är störst.

Låt eleverna använda dokumentationsverktyget för att sammanställa sina svar i text eller bild.

Fler frågor

1. Kan du dra en slutsats om föremålets förflyttning när balanserade krafter verkar på det? Obalanserade krafter kan förändra föremålets rörelse (ökad eller minskad hastighet osv.)

Bygga och programmera en dragrobot
Eleverna skapar en dragrobot genom att följa bygginstruktionerna. Dragroboten drar föremål som är placerade i en korg. Undersökningen kan utföras på olika typer av ytor, till exempel på träunderlag eller en matta. Använd samma yta i hela projektet.

1. Bygg en dragrobot.
För projektets vickmodul används ett koniskt kugghjul. Kugghjulet överför rörelsen från motorn till hjulen genom att ändra rotationsaxeln från lodrät till vågrät. Korgen har ett antal glidbrickor som minskar friktionen.

2. Programmera roboten att dra.
Programmet visar siffrorna 3, 2, 1 innan motorn startar i 2 sekunder med motorstyrka 10.

Förslag
Innan eleverna börjar med undersökningen bör du låta dem experimentera med att ändra programinställningarna, så att de förstår hur programmet fungerar.

Testa dragroboten
Eleverna ska använda modellen för att undersöka dragkrafter.

1. Undersök dragkrafter genom att lägga i små föremål i korgen, ett i taget, tills enheten slutar röra sig.
Roboten stannar när vikten är ca 300 gram och den befinner sig på en yta med normala egenskaper. Eleverna kan använda valfria föremål men skillnaden mellan föremålens vikt får inte vara för stor, eftersom målet är att nå jämvikt. När jämvikt råder har eleverna ett konkret exempel på balanserade krafter framför sig. Du kan använda pilar för att visa krafternas riktningar.

De små däcken kan användas som föremål att lägga i korgen. De ger ökad friktion på korgsidan.

2. Använd lika många klossar men montera stora däck på modellen och se vad som händer.
Eleverna monterar däck på dragroboten. Friktionen mellan hjulen och underlaget ökar, vilket innebär att kraften ökar i dragriktningen. Systemet har nu blivit obalanserat.

Det här konkreta beviset ger stöd för teorin att föremål förflyttas när dragkraften är högre än den kraft som verkar i motsatt riktning.

3. Identifiera det tyngsta föremål som modellen kan dra när den är utrustad med hjul.
Här beror resultatet på underlagets friktion.

Undersök mer
Använd avsnittet ”Undersök mer” i elevprojektet om du vill utöka uppgiften. Kom ihåg att de här uppgifterna är en utökning av uppgifterna i avsnittet ”Undersöka”, och att de är utformade för äldre elever eller elever med avancerade kunskaper.

Den dragrobot som eleverna arbetar med har ett koniskt kugghjul som används för att ändra motorrotationens riktning. Rörelsens styrka ändras inte avsevärt.

1. Bygg en ny dragrobot.
Låt eleverna utforska nya utföranden av dragmaskinen. Låt dem bygga egna modeller, genomföra samma tester som med den ursprungliga dragroboten och jämföra resultaten av de två undersökningarna. Tips för inspiration finns i designbiblioteket.

Samarbetsförslag
När grupperna är klara med att testa kan du organisera en dragkamp:

• Dela in grupperna två och två.
• Använd LEGO^® kedjan för att koppla ihop robotarna med ryggarna mot varandra.
• Låt var och en av de två grupperna lägga i lika många föremål av samma vikt i korgarna.
• Låt dem starta motorerna när du ger signal, så att robotarna drar i motsatta riktningar. Vilken robot är starkast?

Dokumentera
Låt eleverna dokumentera projektet på olika sätt. Några förslag:

• Låt dem ta en skärmdump av resultatet.
• Låt dem jämföra bilderna med bilder från verkligheten.
• Föreslå att eleverna spelar in en video när de beskriver sina projekt inför klassen.

Förslag
Eleverna kan samla data i en tabell eller ett kalkylblad. Eleverna kan också rita en graf av resultaten från testerna.

Presentera resultaten
I slutet av projektet ska eleverna presentera resultatet av undersökningen.

Förslag för bättre presentationer:

• Eleverna ska använda uttrycken ”balanserad kraft”, ”obalanserad kraft”, ”tryck”, ”drag”, ”friktion” och ”vikt”.
• Be dem att använda pilar för att representera kraft.
• Be dem att sätta sina förklaringar i ett sammanhang.
• Be dem att analysera sina projekt utifrån verkliga situationer där de har observerat balanserade och obalanserade krafter.
• Diskutera sambandet mellan resultaten och sådana verkliga situationer.

Projektutvärdering för naturvetenskapliga ämnen
Följande utvärderingspåståenden kan användas tillsammans med observationsmatrisen i kapitlet ”Utvärdera med WeDo 2.0”.

Fasen Undersöka
I fasen Undersöka ska eleven ta aktiv del i diskussionen, ställa och besvara frågor och använda termerna drag, tryck, krafter och friktion korrekt.

1. Eleven kan inte på ett adekvat sätt svara på frågor, delta i diskussioner eller beskriva grundläggande teori om drag och tryck och att dessa är krafter.
2. Eleven kan på uppmaning besvara frågor eller delta i diskussioner eller kan – med hjälp – beskriva att drag och tryck är exempel på krafter.
3. Eleven kan besvara frågor korrekt och delta i klassens diskussioner eller beskriva drag och tryck som exempel på krafter.
4. Eleven kan utveckla förklaringarna i diskussionen eller utförligt beskriva att drag och tryck är två exempel på krafter.

Fasen Skapa
I fasen Skapa ska eleven vara en del av en grupp. Eleven ska kunna förutspå vad som kommer att hända och ska kunna använda den information som har samlats in i fasen Undersöka.

1. Eleven kan inte arbeta så bra i grupp eller göra förutsägelser om vad som ska hända, och kan inte använda insamlad information.
2. Eleven kan arbeta i grupp och, med hjälp, förutsäga vad som kan hända i undersökningen.
3. Eleven kan samla in och använda information med viss vägledning, kan arbeta i grupp och bidra i gruppens diskussioner, förutsäga resultat och samla information för att förklara
   innehållet i en presentation.
4. Eleven kan arbeta i grupp, ha en ledarroll, motivera förutsägelser och förklara drag- och tryckkrafter med insamlad/tillgänglig information.

Fasen Dela
I fasen Dela ska eleven kunna förklara vad som händer med modellen avseende kraft. Eleven ska testa olika kombinationer och kunna förutsäga resultatet för andra kombinationer, och eleven ska kunna skapa en slutrapport genom att använda viktig information från projektet.

1. Eleven kan inte delta i diskussionen om undersökningen, kan inte förklara modellen i termer av kraft eller använda informationen för att skapa ett slutprojekt.
2. Eleven kan på uppmaning delta i diskussionen om krafter; kan färdigställa flera testscenarier för att göra förutsägelser och använda begränsad information för att skapa ett slutprojekt.
3. Eleven kan delta i diskussioner om krafter och kraftundersökningen, och använda insamlad informationen från testningen för att skapa ett slutprojekt.
4. Eleven kan delta aktivt i klassens diskussioner om ämnet, och använda den insamlade informationen för att skapa ett slutprojekt som innefattar ytterligare obligatoriska element.

Projektutvädering för språk och studieteknik
Följande utvärderingspåståenden kan användas tillsammans med observationsmatrisen i kapitlet ”Utvärdera med WeDo 2.0”.

Fasen Undersöka
I fasen Undersöka ska eleven på ett tydligt sätt kunna förklara sina resonemang och sin förståelse av det ämnesområde som diskussionsfrågorna avser.

1. Eleven kan inte dela med sig av sina resonemang kring de frågor som ställs i fasen Undersöka.
2. Eleven kan på uppmaning dela med sig av sina resonemang kring de frågor som ställs i fasen Undersöka.
3. Eleven uttrycker på ett adekvat sätt sina resonemang kring de frågor som ställs i fasen Undersöka.
4. Eleven använder detaljer för att utveckla sina resonemang kring de frågor som ställs i fasen Undersöka.

Fasen Skapa
I fasen Skapa ska eleven välja lämpliga alternativ (skärmdump, bild, videoklipp, text) och uppfylla etablerade förväntningar avseende dokumentation av sina upptäckter.

1. Eleven dokumenterar inte de upptäckter som görs i undersökningen.
2. Eleven dokumenterar sina upptäckter men dokumentationen är ofullständig eller uppfyller inte samtliga av de fastställda förväntningarna.
3. Eleven dokumenterar på ett adekvat sätt sina upptäckter för varje komponent i undersökningen, och väljer lämpliga dokumentationsalternativ.
4. Eleven använder ett urval av lämpliga dokumentationsmetoder och överträffar de fastställda förväntningarna.

Fasen Dela
I fasen Dela ska eleven motivera sina resonemang genom att använda bevis från undersökningen. Eleven ska följa etablerade riktlinjer för att presentera upptäckterna inför publik.

1. Eleven använder inte bevis baserade på sina upptäckter för att dela med sig av sina resonemang under presentationen, eller följer inte fastställda riktlinjer.
2. Eleven använder vissa bevis baserade på sina upptäckter men motiveringen är inte fullständig. Etablerade riktlinjer följs i stort sett, eventuellt med brister inom ett eller flera områden.
3. Eleven presenterar adekvata bevis utifrån sina upptäckter och följer etablerade riktlinjer för presentationen.
4. Eleven diskuterar sina upptäckter utförligt och använder lämpliga bevis för att motivera sina resonemang. Alla etablerade riktlinjer följs.

För att vara säker på att nå ett lyckat resultat kan du överväga att ge mer vägledning inom byggande och programmering, till exempel:

• Förklara hur motorer används.
• Förklara enkla programsträngar.
• Förklara hur en undersökning genomförs.
• Definiera faktorer att fokusera på, till exempel drag- och friktionskrafter.

Du bör också vara specifik avseende hur du vill att eleverna ska presentera och dokumentera sina upptäckter (till exempel kan du överväga att låta grupperna dela sina resultat under en separat session).

Undersök mer
Som en extra utmaning kan du ge eleverna ytterligare tid för att experimentera med egna byggen, utformningar och program. På så sätt får de möjlighet att utforska drag- och tryckkrafter närmare.

Du kan också låta eleverna jämföra robotarnas styrka i en dragkamp mellan två robotar. Det kan bli riktigt spännande!

Möjliga missuppfattningar
En vanlig missuppfattning är att inga krafter verkar på ett stillastående föremål. Ett bra exempel som du kan använda för att förklara är en stillastående bil med ilagd handbroms. Eftersom bilen inte rör sig kanske eleverna tror att inga krafter verkar på den. Enligt vetenskaplig teori verkar dock flera balanserande krafter på bilen.