679359
11
Verklein
Vergroot
Pagina terug
1/41
Pagina verder
HANDLEIDING
LEERKRACHT
WIELEN & ASSEN EN
HELLENDE VLAKKEN
ENKELVOUDIGE MACHINES
Education
®
78620
WIELEN & ASSEN EN
HELLENDE VLAKKEN
Handleiding Leerkracht
Een opmerking over
veiligheid
Veiligheid is belangrijk in een klas waar natuur en
techniek gedaan wordt. Er wordt aanbevolen om
duidelijke regels en afspraken te maken in het
algemeen en voor het gebruik van K’NEX in het
bijzonder.
Speciale aandacht:
Met het elastiek moet voorzichtig worden
omgegaan, dus niet te ver uitrekken of opdraaien.
Een brekend elastiek kan letsel veroorzaken.
Iedere beschadiging moet gelijk bij de leerkracht
gemeld worden. Inspecteer ook de elastieken
voor gebruik.
Let op dat leerlingen handen en haar uit de buurt
van de bewegende onderdelen houden. Stop ook
nooit vingers tussen
bewegende onderdelen.
ENKELVOUDIGE MACHINES
96265-V3-10/14
© 2014 K’NEX Limited Partnership Group
and its licensors.
K’NEX Limited Partnership Group
P.O. Box 700
Hatfield, PA 19440-0700
www.knexeducation.com
abcknex@knex.com
1-888-ABC-KNEX
K’NEX Education zijn gedeponeerde
handelsmerken van K’NEX Commanditaire
vennootschap Groep.
Conforms to the Requirements of ASTM
Standard Consumer Safety Specification
on Toy Safety, F963-03.
Manufactured under U.S. Patents 5,061,219;
5,199,919; 5,350,331; 5,137,486.
Other U.S. and foreign patents pending.
Protected by International Copyright.
All rights reserved.
www.knexeducation.com
Education
®
! WAARSCHUWING:
INSLIKKINGSGEVAAR – Kleine onderdelen.
Niet geschikt voor kinderen jonder dan 3 jaar.
Voorwoord:
Overzicht
Deze handleiding voor de leerkracht is ontwikkeld om de leerlingen te kunnen begeleiden als ze werken aan
de K’NEX Education Intro Enkelvoudige Machines: Wielen & Assen en Hellende Vlakken. De combinatie van
het K’NEX-materiaal, het lesmateriaal voor de individuele leerling en de informatie uit deze handleiding stelt
leerlingen in staat om wetenschappelijke concepten te ontwikkelen en hun onderzoeken in zinvolle leerzame
ervaringen om te zetten.
K’NEX intro van Enkelvoudige machines: Wielen, assen en hellende vlakken
Als onderdeel van een serie is deze K’NEX Education constructie-set ontworpen om leerlingen kennis te
laten maken met de wetenschappelijke benadering van twee soorten enkelvoudige machines – wielen en
assen en hellende vlakken. Leerlingen kunnen zo onderzoekende vaardigheden verwerven door het uitvoeren
van concrete activiteiten. Door het werken in tweetallen worden leerlingen gestimuleerd om met elkaar
wetenschappelijke principes te onderzoeken, bouwen, overleggen, bediscussiëren en evalueren.
Handleiding leerkracht
Omdat de handleiding dient als bronnenboek biedt deze een schat aan sleutelwoorden en definities, bevat
deze een overzicht van begrippen die te maken hebben met wielen, assen en hellende vlakken, formuleert
doelstellingen bij elke eenheid voor de leerling en geeft een beschrijving en bouwtekening voor elke machine
en bijbehorende activiteit. De meeste activiteiten vragen niet meer dan 30-45 minuten. Er zijn ook meer
omvattende activiteiten voor een grondiger bestudering van de begrippen. Het verdient aanbeveling dat de leer-
krachten de Kerndoelen en de Leerlijn Techniek raadplegen om te kijken welke activiteiten hieraan het
beste voldoen.
Verslag leerlingen
Er wordt verwacht dat de leerlingen altijd een schrift bij de hand hebben voor het maken van aantekeningen.
Ze moeten worden aangemoedigd om hun eerste gedachten bij het begin van een onderzoek te noteren – wat
“denken”ze dat er zal gebeuren. Deze vooronderstellingen kunnen, afhankelijk van hun bevindingen bij het
onderzoek, gewijzigd worden totdat de leerlingen zich zeker genoeg voelen om conclusies te trekken.
Hun eerste aantekeningen helpen om een verbinding te leggen tussen de modellen die ze gebouwd hebben,
de experimenten die ze hebben uitgevoerd en de toepassing in echte machines die ze regelmatig gebruiken.
Het verslag geeft de leerling ook een mogelijkheid om te oefenen in het maken van tekeningen en schema’s.
Tenslotte dienen de verslagen als een naslagwerk voor het onderdeel Eenvoudige Machines. In de handleiding
voor de leerkracht is bij elk model en de bijbehorende activiteiten een checklist opgenomen.
INHOUD
Wielen en assen ...................................................................................................................... 3-22
Doelen ..................................................................................................................................................... 3
Sleutelwoorden en definities ............................................................................................................... 3-4
Sleutelbegrippen ................................................................................................................................... 4-6
De put ................................................................................................................................................ 7-13
De raderboot .................................................................................................................................... 14-18
Het stuurwiel ..................................................................................................................................... 19-22
Hellende vlakken .................................................................................................................... 23-39
Doelen ................................................................................................................................................... 23
Sleutelwoorden en definities ............................................................................................................. 23-24
Sleutelbegrippen ............................................................................................................................... 24-25
Steile en lange hellingen ................................................................................................................. 26-30
Wiggen ............................................................................................................................................ 31-34
De handboor .................................................................................................................................... 35-39
ENKELVOUDIGE MACHINES
1
www.knexeducation.com
Education
®
2
Wielen en assen
Achtergrondinformatie
SLEUTELWOORDEN en DEFINITIES voor de leerkracht
Het volgende is bedoeld als achtergrondinformatie voor de leerkracht. Leeftijd, kennisniveau, vaardigheden en
de Kerndoelen zijn bepalend voor de manier waarop deze sleutelwoorden en definities worden aangeboden in
de klas.
Enkelvoudige machines:
Een eenvoudig gereedschap dat het werk vergemakkelijkt. De meeste enkelvoudige machines hebben slechts
één bewegend onderdeel. Enkelvoudige machines maken het werk makkelijker door het veranderen van de
manier waarop het werk gedaan wordt. Zij verminderen niet de hoeveelheid werk.
Wiel met as:
Een ronde schijf(wiel) met een staaf(as) die stevig in het midden aan elkaar bevestigd zijn en niet
onafhankelijk van elkaar kunnen draaien. Wordt gebruikt om kracht over te brengen. Sommige exemplaren
lijken echt op een wiel met as, maar andere hebben een wiel dat op een handel lijkt, zoals bijvoorbeeld de
molen van een werphengel, een deurkruk of de volumeknop op de radio. Alle wiel en as-systemen werken
als hefbomen die rond een vast punt draaien.
Kracht:
Elke vorm van duwen of trekken aan een voorwerp.
Arbeid:
De taak die wordt uitgevoerd met gebruik van wiel en as. In de wetenschap wordt met arbeid bedoeld, het
verplaatsen van een last(voorwerp) over een afstand. Of in een formule:
A = K x W
Arbeid = Kracht x Weg(afgelegde afstand)
Let op: Als het voorwerp niet verplaatst is, is er geen arbeid verricht.
Inspanning:
De kracht die is gebruikt om een onderdeel van een machine te bewegen (dat wil zeggen, de kracht die
wordt toegepast om arbeid te verrichten). De gebruikte kracht bij een enkelvoudige machine wordt toegepaste
kracht genoemd. Als het wiel een as laat draaien, is de toegepaste kracht maatgevend voor de kracht die is
uitgeoefend op het wiel over de afstand dat het wiel draait. De machine brengt de kracht over op de as die
de last verplaatst.
DOELSTELLINGEN
De leerlingen:
1. Bestuderen de eigenschappen van wielen en assen om te begrijpen hoe deze werken.
2. Beschrijven de relatie tussen de onderdelen van een wiel en assen systeem.
3. Maken verschillende typen systemen van wielen en assen en demonstreren de werking.
4. Stellen vast of het wiel de as laat draaien of de as het wiel en bepalen hoe dit de werking
van het systeem beïnvloedt.
5. Stellen vast hoe het gebruik van een wiel en as-systeem werkt in relatie tot kracht, weg,
snelheid en richting.
6. Begrijpen hoe de maat van wiel en as invloed hebben op de te verrichten arbeid.
7. Analyseren in hoeverre systemen van wielen en assen van toepassing zijn op voorwerpen en
gereedschap.
WIELEN EN ASSEN
3
www.knexeducation.com
Education
®
4
Weerstand:
De kracht die het voorwerp(last) uitoefent als deze arbeid probeert te verrichten. Het werkt de inspanning tegen.
Last:
Het voorwerp(gewicht) dat bewoog of de weerstand die overwonnen is bij het gebruik van een wiel en as. Het
roept een weerstand op tegen de beweging van wiel en as.
Wrijving:
De kracht die wordt veroorzaakt door de wrijving van twee oppervlakken als een voorwerp beweegt.
Rendement:
De verhouding die aangeeft hoeveel keer de enkelvoudige machine de kracht van de inspanning vergroot.Voor
een systeem van wiel en as kan deze als volgt berekend worden:
Radius inspanning (RI)
Radius weerstand (RW)
RI = de radius van wiel of as dat de inspanning levert
RW = de radius van wiel of as dat geen inspanning levert
Rendement wordt weergegeven als enkelvoudig getal zonder eenheid. Bijv. Rendement = 2
SLEUTEL BEGRIPPEN
Bij het verplaatsen van een last met een wiel en as systeem wordt de inspanning OF op het wiel OF op de
as overgebracht.
Een wiel en as systeem gedraagt zich alsof het een draaiende hefboom is met het centrum van de as
als steunpunt en de buitenkant van het wiel als het eind van de hefboom. Voor hefbomen geldt dat hoe
verder de kracht van het steunpunt wordt uitgeoefend, hoe makkelijker de last verplaatst. Dit geldt ook
voor wiel en as. Een groot wiel vraagt minder inspanning om een last te verplaatsen, dan een kleinere as.
Een wiel en as systeem maken het werk makkelijker omdat dingen makkelijker te verplaatsen zijn. Dit kan
op de volgende manieren:
Vergroten van de kracht die nodig is om het werk uit te voeren.
Omdat wiel en as zich gedragen als een draaiende hefboom, legt de rand van een draaiend wiel een
grotere afstand af als de draaiende as, maar het vereist minder inspanning om het te laten draaien.
De as, daarentegen, die maar een kleine draaicirkel heeft, vergaart de kracht die verloren gegaan is
bij het draaien van het grote wiel. De kracht is vergroot dankzij het verschil in grootte van wiel en as.
RW
RI
RW
RI
Wiel dat inspanning
levert
As die inspanning
levert
= Rendement
ENKELVOUDIGE MACHINES
HANDLEIDING LEERKRACHT
Education
®
5
Het openen van deur zonder deurknop valt bijvoorbeeld niet mee. De deurknop
vergemakkelijkt dit omdat het de benodigde inspanning om het slot te openen vermindert.
De deurknop moet over een grotere afstand bewogen worden dan de as, maar dat vraagt
minder inspanning. Tegelijkertijd oefent de as, door de kleinere doorsnede, meer kracht uit.
AXLE
AS
AXLE:
AS
AS: kleine draaicirkel
levert grotere kracht.
WHEEL
WIEL
WHEEL
WIEL
WIEL: kleine inspanning
verdeeld over een grote
draaicirkel.
Vergroten van de afstand waarover het werk gedaan wordt.
Bij het draaien van de as legt het wiel een grotere afstand af. Bij een raderboot bijvoorbeeld, maakt
het wiel een grote cirkel voor iedere keer dat de as een keer ronddraait. De as draait in een kleine
cirkel, maar daarvoor is een grote kracht nodig. Het draaien van de as gaat zwaar, maar je hoeft niet
ver te draaien. De buitenkant van het wiel draait lichter, maar legt een grotere afstand af en gaat
daarom sneller dan de buitenkant van de as.
Veranderen van de richting van een kracht.
Als je de slinger van de wensput draait beschrijft je hand een verticale cirkel. De emmer, daarentegen,
beweegt recht op en neer. Het is makkelijker om de slinger te draaien dan de emmer met je blote
handen op te halen.
Andere enkelvoudige wiel en as- machines, zoals de schroevendraaier, veranderen de richting van
een kracht niet. De metalen as van de schroevendraaier draait de schroef in dezelfde richting als het
handvat(wiel).
5
WIELEN EN ASSEN
www.knexeducation.com
Education
®
6
Let op. Sommige wiel en as systemen van voertuigen verschillen van andere enkelvoudige wiel en as-
machines. Deze hebben wielen die niet vast zitten aan hun as. Deze vergemakkelijken het verplaatsen door
het verminderen van de wrijving. Ze geven geen beter rendement. (Bijvoorbeeld de rollende boomstammen
onder de steen van een Hunebed.)
Als eerder opgemerkt, enkelvoudige machines maken het werk makkelijker. Dit doen ze door of de gebrui-
kte kracht of de weg van de weerstand te verlengen. Dit omdat je niet tegelijkertijd kracht en
afstand kunt vergroten. Als de een groter wordt, moet de ander kleiner worden omdat de hoeveelheid
arbeid hetzelfde blijft.
ALLEDAAGSE VOOBEELDEN VAN WIELEN en ASSEN
Kraan:
Het handvat van de kraan is het wiel. Als je het handvat draait, waarvoor weinig kracht nodig is, maakt
het een grote draaicirkel. De as, met de kleine draaicirkel, draait over een kleinere afstand met een grotere
kracht. Hierdoor wordt de kraan geopend of gesloten.
Schroevendraaier:
Het handvat van de schroevendraaier is het wiel, het metalen deel de as. Het dikkere handvat en het
dunne metalen deel draaien samen de schroef. De kracht die bij het draaien op het handvat wordt
uitgeoefend legt een grotere afstand af dan die van het metalen deel. Maar deze kracht is vergroot door
de kleinere draaicirkel. Hierdoor kan de schroef makkelijker ingedraaid worden. Een groot wiel draait
makkelijker dan een klein wiel. Deze veronderstelling kan verduidelijkt worden door te proberen een
schroef uit te draaien en daarbij alleen het metalen gedeelte vast te houden.
WIEL
AS
HANDLEIDING LEERKRACHT
ENKELVOUDIGE MACHINES
Education
®
7
De Put
Een voorbeeld van een wiel dat een as draait
WERKWIJZE
Introductie
Als dit de eerste kennismaking met enkelvoudige machines is kunt u het begrip arbeid uitleggen door
3 of 4 leerlingen een minuut lang zo hard mogelijk tegen de muur te laten duwen. Vraag dan een andere
groep om een boek over hun tafel te schuiven. Vraag dan de rest van de klas wie er nu arbeid verricht
heeft.
Aansluitend behandelt u met de leerlingen de
begrippen: arbeid, kracht, inspanning, weerstand en last.
( zie sleutelwoorden en definities op pag.3). Vraag waar
de inspanning vandaan kwam en wat de last en weerstand
waren in beide activiteiten.
Vraag de leerlingen of de muur of de boeken bewogen.
Leg uit dat, hoewel de groep die tegen de muur duwde
veel energie en kracht gebruikt had, deze , bezien vanuit
de wetenschap, geen arbeid verrichtte. De groep die het
boek verschoof verrichtte wel arbeid. De leerlingen maken
aantekeningen van hun waarnemingen..
DOELSTELLINGEN
De leerlingen:
1. Begrijpen de wetenschappelijke term arbeid en het idee dat eenvoudige
(enkelvoudige) machines arbeid kunnen vergemakkelijken.
2. Demonstreren de eigenschappen van wielen en assen.
3. Onderzoeken hoe arbeid makkelijker wordt als een wiel een as draait.
4. Ontdekken hoe het veranderen van de maat van het wiel invloed heeft op de
hoeveelheid inspanning om de arbeid te verrichten.
MATERIALEN
Elke groep van twee leerlingen heeft nodig:
- K’NEX Education bouwset
Wielen, assen en hellende
vlakken met instructieboek
- Merkstift
- Bekertje
- Munten of paperclips
- Liniaal of stok
- Werkschriften
- Unster(veerweegschaal)
voor 200 gram of 5N (optio-
neel)
De leerkracht heeft
nodig:
- Foto’s en voorbeelden van
verschillende soorten wielen
en assen. (suggestie:
deurknop, schroevendraaier)
De put
WIELEN EN ASSEN
www.knexeducation.com
Education
®
8
Begin de les met het definiëren van wiel en as. (zie pagina 3 van deze handleiding). Wijs erop dat een
wiel en as een eenvoudige (enkelvoudige) machine zijn. Gebruik hierbij een voorbeeld gemaakt van een
potlood en een garenklosje om de onderdelen en werking uit te leggen. Maak een bordtekening met
naam-aanduiding (zie tekening hieronder).
Vraag de leerlingen om voorbeelden te noemen van wielen en assen in het dagelijks leven. Waarschijnlijk
zullen ze de wielen en assen van een auto of bus noemen.Dit biedt gelegenheid om uit te leggen hoe deze
verschillen van wielen en assen in eenvoudige machines. Bij een voertuig draaien de wielen om een as
en verminderen zo alleen de wrijving, maar vergroten niet de kracht. Ga door met minder voor de hand
liggende voorbeelden als kranen, deurkrukken en schroevendraaiers.
Laat de klas bedenken op welke manier het gebruik van eenvoudige machines hun leven beïnvloedt.
Stimuleer ze te bedenken op welke manier wielen en assen hun werk iedere dag makkelijker maken.
Vraag om met alternatieven te komen voor de deurknop en schroevendraaiers. Laat de mogelijkheden
thuis onderzoeken.
Laat op internet zoeken naar aanvullende informatie over wielen en assen door bijvoorbeeld de
sleutelwoorden: wielen en assen bij de Google-zoekmachine.
Verdeel de klas in groepen van twee (maximaal 3) en deel linialen uit.
Onderzoek acitiviteit
Wij zijn Susan Frazier en de directie van het SMILE-programma van het illinois Institute of Technology erkentelijk voor hun
toestemming om de volgende activiteit op te nemen. ©1990 (zie http://www.iit.edu/~smile/ph9005.html voor meer informatie)
Leg uit dat elk team eerst de kenmerken van wiel en as onderzoekt met gebruikmaking van hun armen
en een liniaal of stok.
Vraag een lid van elk team (A) de liniaal in het midden vast te houden en voor zich uit te houden.
Leerling B plaats de handen aan weerszijde dicht tegen de handen van leerling A en probeert de liniaal te
draaien, terwijl leerling A dat probeert te verhinderen. Leerling B verplaatst de handen geleidelijk steeds
verder naar buiten totdat de liniaal gemakkelijk gedraaid kan worden. (zie tekening)
Vraag de leerlingen wat in deze opstelling het wiel en de as waren. (handen leerling A de as, de liniaal
het wiel)
Laat het experiment met een tekening in hun schrift opnemen.
AS
WIEL
HANDLEIDING LEERKRACHT
ENKELVOUDIGE MACHINES
Education
®
9
De put
Bouw Activiteit
Geef iedere groep een set K’NEX Education Wielen, Assen en Hellende Vlakken. Laat de doos
openen en het boekje met bouwinstructies pakken. Als de klas voor het eerst met K’NEX werkt
wijs ze dan op de pagina met tips voor het bouwen met K’NEX. Ter voorkoming van latere
frustraties is het essentieel dat de leerlingen de manier van bouwen begrijpen.
Stel gedragsregels voor het compleet houden van de set in de toekomst.
Herinner ze eraan dat er aan het eind van elke les 5 minuten nodig zijn om de materialen schoon
te maken.
Leg uit dat ze een model gaan bouwen van een put met een wiel/as-systeem. Het model wordt
gebruikt om te onderzoeken hoe een wiel en as hen kunnen helpen arbeid te verrichten.
Laat de leerlingen de put bouwen(pagina 2-3 van het instructieboek). Aanbevolen wordt dat één
leerling stap 1-3 bouwt en de andere de stappen 4-7. De onderdelen worden daarna in elkaar
geschoven om de put compleet te maken.
Onderzoeksactiviteit: Hoe helpen wiel en as je met het werk?
Geef elke groep een bekertje gevuld met munten of paperclips en laat ze voelen hoe zwaar dit is. Zet dan het
bekertje in de emmer van het model van de put. Gebruik de volgende tekst om de leerlingen de werking van
wiel en as te laten ontdekken.
Stappen
1. Schuif twee tafels op een zodanige afstand dat het model van de put op beide tafels rust met voldoende
tussenruimte om de emmer te kunnen laten zakken. Leg een boek op de zijkanten om de put stevig te
laten staan. Laat de emmer op de grond zakken.
WIELEN EN ASSEN
www.knexeducation.com
Education
®
10
Laat in het model eerst het wiel en de as onderzoeken. (De slinger is het wiel en het touw zit vast aan
de as.)
De leerlingen noteren het verschil in omtrek van wiel en as. Ze moeten opschrijven welke afgelegde
afstand het grootst is bij een enkele omwenteling.
Stel de volgende vragen:
(a) Draai je de slinger om de as
rond te draaien? Zo ja, dan
helpt de machine jou door de
kracht die je uitoefent te ver-
sterken.
(b) Draai je de as om het wiel te
laten draaien? Zo ja, dan helpt
de machine je om met het wiel
een grotere afstand met een
hogere snelheid af te leggen.
(c) Laat de leerlingen nauwkeurig
beschrijven hoe de put werkt.
Het grote wiel draait met weinig inspanning door de grote
doorsnede. Om de kleinere as te draaien is meer kracht nodig.
De kleine as draait over een kleinere afstand met een grote
kracht. Het grote wiel maakt een grote draaicirkel met een ger-
inge inspanning.
De leerlingen moeten ontdekken dat de as beweegt
door het draaien van het wiel.
Je oefent kracht uit door de slinger te draaien en dan draait
de as. Hierdoor wind je het touw op en hijst de emmer op. Dit
is de weerstand van de last. Deze eenvoudige machine maakt
het ophijsen van een emmer makkelijker dan met de hand.
Wiel
(slinger)
Kleine as
HANDLEIDING LEERKRACHT
ENKELVOUDIGE MACHINES
Education
®
11
De put
2. (a) Begin met de blauwe staaf boven en draai de emmer helemaal omhoog. Pas op dat je de
slinger niet loslaat, want dan rolt het touw weer af.
(b) Tel het aantal omwentelingen dat je nodig had om de emmer van de vloer naar tafelhoogte
te hijsen.
(c) Hoe ver stijgt de emmer bij elke keer dat je draait?
(d) Hoe kunnen een wiel en een as
het makkelijker maken om een
emmer op te hijsen?
3. (a) Haal de gele staven weg en maak het touw vast aan de rode as. (zie tekening kleine as op pagina 3
van het instructieboekje)
(b) Laat de emmer weer op de vloer zakken.
(c) Tel en schrijf het aantal omwenteling op dat je nodig hebt om de emmer op te hijsen.
(d) Wat merk je als je het wiel draait om de emmer op te hijsen?
(e) Vergelijk het aantal omwentelingen dat je beide keren nodig had.
(f) Welke as draaide lichter?
(g) Waarom?
Afhankelijk van de tafelhoogte heb je 5-7 keer nodig om de
emmer op te hijsen. Bij iedere omwenteling legt de emmer
de afstand af van de omtrek van de as. De leerlingen
moeten begrijpen dat het bij een echte put makkelijker is
om met een wiel/as-systeem te hijsen dan met de hand.
Afhankelijk van de tafelhoogte zijn er nu 20-22 omwentelingen nodig om de emmer
op te hijsen. De leerlingen moeten opmerken dat je veel meer omwentelingen nodig
hebt als je met de kleine as hijst. Ze moeten ook opmerken dat het dan wel veel lichter
gaat. Er was minder inspanning nodig, maar ze moesten wel het wiel vaker draaien.
Een groot wiel maakt het makkelijker om een kleine as te draaien.
Idee voor de klas.
Laat de helft van de klas de put maken met de gele staven en de andere helft de put met de rode as. Laat dan
de leerlingen hijsen en daarna wisselen om te ontdekken welk systeem het meeste inspanning vraagt om de
emmer op te hijsen.
Kleine as
Grote as
WIELEN EN ASSEN
www.knexeducation.com
Education
®
12
4. (a) Maak het wiel (slinger) groter en kleiner met langere en kortere staven en herhaal het experiment.
(b) Vergelijk de blauwe staaf met de andere staven?
(c) Gaat het makkelijker of moeilijker om de emmer op te tillen?
(d) Maakt het uit of je
een groot of een klein
wiel gebruikt?
Het idee toepassen
Laat de leerlingen voor- en nadelen van
beide systemen in hun schrift opschrijven.
Laat ze bespreken wanneer je welke manier
moet gebruiken.
Vraag de leerlingen welke combinatie
van wiel en as het best is om de emmer
op te hijsen.
Laat de leerlingen andere maten wielen en assen maken en testen om te zien of hun bevindingen kloppen.
De kleine as draait makkelijker maar je moet vaker
draaien om een voorwerp op te tillen. De grote as draait
zwaar maar je hebt minder omwentelingen nodig. Hoe
groter het wiel, hoe makkelijker de as draait. Maar de
weg is langer
Het is slim om een kleine as te gebruiken als je iets
zwaars moet hijsen en het wiel makkelijk moet draaien.
Je gebruikt een grote as als je vlug iets op moet hijsen
dat niet zo zwaar is.
Het grootste wiel met de kleinste as.
Het idee uitbreiden
1. (a) Meet met een unster(veerweegschaal) de krachten van de inspanningen die geleverd zijn bij
de verschillende hijswerkzaamheden. Meet ook de kracht voor het hijsen zonder gebruik van het
wiel/as-systeem.
(b) Bevestig een grijs verbindingsstuk aan het eind van de rode staaf die de slinger van de put vormt.
Trek met de unster de slinger recht omhoog in verschillende standen.
(c) Schrijf de resultaten op en vergelijk deze met elkaar. Zoek uit welk wiel/as-systeem het meeste en
welk het minste inspanning kost. Licht de antwoorden toe.
(d) Bereken de door de eenvoudige machine verrichte arbeid met de volgende formule:
Arbeid = gewicht van de emmer x afgelegde weg
HANDLEIDING LEERKRACHT
ENKELVOUDIGE MACHINES
Education
®
Leerlingen moeten opmerken dat het wiel makkelijker draait met
langere staven en zwaarder met korte staven.Als de klas al eerder met
hefbomen gewerkt heeft kunt u uitleggen dat een wiel met een as net
zo werkt en helpen herinneren dat je met een langere hefboom minder
kracht hoeft te zetten.
13
De put
2. Laat de leerlingen het Rendement van het wiel/as-systeem uitrekenen van de put die ze
gebouwd hebben. Gebruik de volgende aanwijzingen:
(a) Meet de diameter(doorsnede) van wiel of as die de inspanning levert. Neem dan de helft
om de straal(radius) te berekenen. (IR=Inspannings Radius)
(b) Meet de diameter van wiel of as die niet de inspanning levert. Neem daar de helft van om de
Weerstand Radius te berekenen. (WR=Weerstand Radius)
(c) Deel de IR door de WR om het rendement uit te rekenen.
IR : WR = Rendement
In het voorbeeld van de put, waar het wiel de as draait is het
Rendement = wielradius : asradius. De berekening moet een getal
groter dan 1 opleveren omdat de eenvoudige machine het werk lichter
maakt door de kracht te vergroten.
CHECKLIST VERSLAG
Laat de leerlingen bij iedere test een verslag maken van hun bevindingen. Dit moet de volgende experimenten,
metingen en tekeningen met benoemde onderdelen bevatten:
4
Benoemen van wiel en as, met een tekening.
4
beschrijving van het hijsmechanisme van de put.
4
Aantal omwentelingen nodig om de emmer op te hijsen met verschillende assen.
4
De kracht van de inspanning om de emmer op te hijsen met verschillende assen.
4
Een schema als hieronder om de resultaten samen te vatten.
Kleine as grote as klein wiel groot wiel
Meer omwentelingen
om de emmer te tillen
minder omwentelingen
om de emmer te tillen
korte weg lange weg
Minder kracht nodig meer kracht nodig draait zwaar draait licht
WIELEN EN ASSEN
www.knexeducation.com
Education
®
14
15
De raderboot
Voorbeeld van een as dat een wiel draait
DOELSTELLINGEN
De leerlingen:
1. Ontdekken hoe een as dat een wiel draait de afgelegde afstand en snelheid vergroot.
2. Onderzoeken de relatie tussen de vergroting van het wiel en de afgelegde afstand.
WERKWIJZE
Introductie
Breng in de herinnering dat bij de put een wiel een as draaide en daardoor de kracht vergrootte.
Leg uit dat de leerlingen nu een nieuwe toepassing gaan onderzoeken. Ze gaan een raderboot bouwen en
ontdekken hoe wiel en as de arbeid van de boot- varen door water- makkelijker maken. Wijs de klas op de
foto van de raderboot in het instructieboek.
Vraag de klas of ze weten waar
raderboten gebruikt worden. Laat
iemand uitleggen hoe deze werken.
MATERIALEN
Materialen per 2-3 leerlingen:
- 1 set K’NEX Education Wielen,
Assen en Hellende Vlakken
met instructieboek
- 2 blokjes hout of piepschuim
- werkschriften
- stevig elastiek
- watertafel of bak
een machine draait de as, die het grote wiel laat draaien.
De raderboot
WIELEN EN ASSEN
www.knexeducation.com
Education
®
16
Bouw Activiteit
Geef elke groep een set K’NEX Education wielen, assen en hellende vlakken.
(Let op: Wijs de leerlingen er op dat te ver uitgerekt elastiek kan breken.)
Laat de raderboot van pagina 4 bouwen. De ene leerling bouwt de stappen 1-5, de andere de stappen
6-8. Daarna de twee delen samenvoegen.
Onderzoek Activiteit: Hoe helpen wiel en as jou arbeid te verrichten?
Vraag de leerlingen het wiel (witte en grijze spaken) en de as (gele staaf) in hun model aan te wijzen.
Leg uit dat ze moeten ontdekken op welke manier wiel en as helpen de boot te laten varen en zich de
volgende vragen moeten stellen:
(a) Draai je het wiel om de as
te laten draaien? Zo ja, dan
helpt de machine je door jouw
kracht te vergroten.
(b) Of draai je de as om het
wiel te laten draaien? Zo ja,
dan helpt de machine om
sneller te varen over een
grotere afstand.
Stappen
1. Houd het model in je hand. Wind het elastiek om de gele staaf aan de achterkant van de boot.
Het elastiek is de energiebron die de kracht levert voor het draaien van wiel en as. Pas op dat je niet
te strak opdraait.. Laat dan het elastiek los en let op het waterrad.
2. (a) Wat merk je op bij de snelheid en draairichting van het rad?
(b) Heeft dit te maken met de manier van opwinden?
(c) Welk deel van de boot levert
de inspanning en laat dit de
as of het waterrad draaien?
Bespreek de bevindingen op
het bord.
3. (a) Maak de raderboot met elastiek vast op de houtblokken of piepschuim. (Eventueel kun je de boot
hullen in aluminiumfolie.)
(b) Wind de motor op en laat de boot te water in een teil of watertafel. Observeer wiel en as als de
boot vaart.
(c) Let op hoe de boot beweegt. Schrijf je observatie op in je schrift.
Het grote wiel legt een grotere afstand af met een kleine
inspanning. De kleinere as legt een kleinere afstand af met
een grotere krachtsinspanning.
De kleine as legt een kleinere afstand af met een grote krachtsin-
spanning. Deze inspanning wordt overgebracht op het grote wiel
dat weer verbz e velg(buitenkant) van het waterrad. Deze bepaalt
afstand en snelheid.
Leerlingen moeten ontdekken dat het elastiek de as
laat draaien om de boot te laten varen.
Ze moeten opmerken dat het waterrad langzaam draait als het
elastiek om de as gedraaid werd. Het draaien van de as vraagt
veel inspanning. Maar als het elastiek wordt losgemaakt draaien
de wielen licht en snel. Het elastiek dient als energiebron die de
inspanning levert om de as te draaien, waardoor het waterrad
sneller draait.
HANDLEIDING LEERKRACHT
ENKELVOUDIGE MACHINES
Education
®
17
4. Vraag de klas te bedenken wat het
effect op het varen zou zijn als je
de bladen(groene staven) van het
waterrad zou afdekken. (Als dit te
moeilijk is vraag ze dan wat het nut
is van zwemvliezen.)
Het idee toepassen
Laat de leerlingen in hun schrift de voor- en nadelen van het gebruik van de as opschrijven. Stimuleer
ze te bedenken hoe de grote krachtsinspanning de kleine as liet draaien, die daardoor het waterrad een
grote cirkel liet maken. Hierdoor vergrootte de buitenkant van het rad en daarmee afstand en snelheid.
De buitenkant van het rad legde een grotere afstand af dan de as.
Vraag de leerlingen waarom
raderboten vooral op rustig water
varen. Hoe kunnen ze hun ideeën
onderzoeken?
Het idee uitbreiden
1. Zoek in de bibliotheek en op internet naar de Clermont, een van de eerste stoom-raderboten, gebouwd door
Robert Fulton. Te water gelaten in 1807. De Clermont was de eerste commerciële stoomboot. Stoomboten
bleken betrouwbaarder en sneller dan zeilschepen omdat ze niet van wisselende winden afhankelijk waren.
Bouw de Clermont met K’NEX en stel deze tentoon in de klas.
(www.ulster.net/~hrmm/steamboats/fulton.html voor meer informatie.)
2. Laat de leerlingen het rendement van het wiel/as-systeem uitrekenen. Geef de volgende aanwijzingen:
Meet de diameter van wiel of as – het onderdeel dat de inspanning leverde. Neem dan de helft om de
straal(radius) te berekenen van de inspanning. (IR=Inspannings Radius)
Meet de diameter van wiel of as – het onderdeel dat niet de inspanning leverde. Neem dan de helft om
de straal(radius) te berekenen van de weerstand. (WR=Weerstand Radius)
Deel de IR door de WR om het rendement uit te rekenen.
IR : WR = Rendement
De leerlingen moeten voorspellen dat de dichte
peddels de boot sneller laten varen. Ook als de
motor hetzelfde opgewonden is. Het afdekken
vergroot de oppervlakte van het waterrad (en
de hoeveelheid water die verplaatst wordt). Snelheid en
afstand nemen dan toe.
Er is al veel kracht nodig om een raderboot rustig te laten
varen. In ruw water zou een nog grotere kracht nodig zijn.
Bij het voorbeeld van de raderboot, waar de as het wiel
draait moet het rendement (IR : WR=)kleiner zijn dan 1.
Dit geeft aan dat je meer kracht nodig hebt om de as te
draaien dan het wiel. Maar de as hoeft over een kortere
afstand gedraaid te worden. De eenvoudige machine
helpt het werk uit te voeren door de afstand en snelheid
te vergroten.
De raderboot
WIELEN EN ASSEN
www.knexeducation.com
Education
®
18
CHECKLIST VERSLAG
Laat de leerlingen bij iedere test of experiment een verslag maken van hun bevindingen. Dit moet de
volgende onderdelen bevatten:
4
Benoemen van wiel en as mechanisme.
4
Aangeven of het wiel of de as de boot laat varen.
4
Uitleggen hoe het draaien van de as de boot sneller laat varen over een grotere afstand.
4
Een vergelijking van de werking van het rad, met en zonder bedekking van de bladen.
4
Uitleg waarom raderboten vooral gebruikt worden op rustig water. Dit gebaseerd op hun
ervaringen en onderzoek.
HANDLEIDING LEERKRACHT
ENKELVOUDIGE MACHINES
Education
®
19
Het stuurwiel:
Voorbeeld van een wiel dat een as draait
DOELSTELLINGEN
De leerlingen:
1. Onderzoeken hoe arbeid makkelijker wordt als een wiel een as draait.
2. Onderzoeken de relatie tussen stuurwiel, stuurkolom en de wielen van een voertuig.
MATERIALEN
Elke groep van 2-3 leerlingen heeft nodig:
- K’NEX Education bouwset Wielen, assen
en hellende vlakken met instructieboek
- Werkschriften
WERKWIJZE
Introductie
Breng in herinnering hoe bij de put een wiel een as liet draaien om de kracht te vergroten.
Leg uit dat de leerlingen een
andere toepassing van wiel en as
gaan onderzoeken: het gebruik van
een stuurwiel om de richting van een
voertuig te controleren. Vraag de klas
of ze weten hoe dit werkt.
Vraag waarin het wiel verschilt
van andere tot dusverre onderzochte
mechanismen.
Vraag de leerlingen om foto’s mee te nemen van voertuigen met stuurwielen. Of laat deze op internet
opzoeken. Maak een tentoonstelling van voertuigen met stuurwielen uit het dagelijks leven en vraag de
leerlingen hoe hun leven eruit zou zien zonder deze eenvoudige machine.
Het wiel draait een as in de stuurkolom die
de beweging overbrengt op het stuurmechanisme
van het voertuig.
Het lijkt op een echt wiel.
Het stuurwiel
WIELEN EN ASSEN
www.knexeducation.com
Education
®
20
Bouw Activiteit
Geef elke groep een set K’NEX Education Wielen, Assen en Hellende Vlakken.
Laat het Stuurwiel van de pagina’s 6 – 8 uit het instructieboek maken. Een leerling bouwt stap 1 – 5
de andere stap 6 – 10. Verbind daarna de onderdelen (stap 11 – 14).
WIJS DE LEERLINGEN ER OP DAT ER DRIE INSTRUCTIEPAGINA’S ZIJN.
Onderzoek Activiteit: Hoe helpen wiel en as je met het werk/arbeid?
Laat de leerlingen rustig het model onderzoeken dat ze gemaakt hebben.
Laat de teams het wiel (geel wiel) en de as (blauwe staaf) opzoeken. Ze moeten hiervan in hun schrift
een schets met namen van maken.
Vraag ze hoe wiel en as helpen het voertuig te sturen. Hiervoor moeten ze zich eerst de volgende
vragen stellen:
(a) Draai je het wiel om de as te
draaien? Zo ja, dan helpt de
machine jou door het vergroten
van de kracht die je uitoefent.
(b) Of, draai je de as om het wiel
rond te draaien. Zo ja, dan helpt
de machine jou om afstand en
snelheid te vergroten.
Laat de leerlingen onderzoeken of
het stuurwiel de wielen van het
voertuig direct stuurt.
Stappen
1. (a) Haal het gele stuurwiel van de blauwe staaf. Draai de blauwe staaf om de wagen te sturen als je duwt.
(b) Is het gemakkelijk of moeilijk
de wagen op deze manier te
sturen?
(c) Wat zou de invloed zijn op
het rijden als dit een echte
auto was?
Het grote wiel draait over een grotere afstand met een
geringe kracht. De kleine as draait een kleine afstand met
een grote kracht.
Een kleine as draait een kleine afstand met een grote kracht
en laat het grote wiel een grote afstand draaien.
De leerlingen moeten ontdekken dat het moeilijk is de auto te
sturen met de as. De blauwe staaf heeft een kleine diameter
en draait daarom zwaar. Op deze manier is het moeilijk de
auto te keren en daarna recht te laten rijden. Vooral als je dit
vlug deed. De auto rijdt dan rondjes.
Leerlingen moeten ontdekken dat je het stuurwiel
moet draaien om de as te draaien.
Om het grote stuurwiel te draaien is een kleine kracht
nodig. Deze inspanning laat de kleine as draaien, die
een grote kracht uitoefent. Dit maakt de werking van het
stuurmechanisme makkelijker.
Het stuurwiel stuurt de wielen niet rechtstreeks. Het beweegt
de stuurkolom(as). Aan de as zit een oranje verbindingsstuk
dat beweegt als het stuurwiel draait. Het oranje stukje is zelf
met een wit staafje verbonden met het stuurmechanisme.
Als het stuurwiel draait beweegt het stuurmechanisme links
of rechts.
HANDLEIDING LEERKRACHT
ENKELVOUDIGE MACHINES
Education
®
21
2. (a) Zet het gele stuurwiel weer op de blauwe staaf. Duw de wagen weer en stuur met het
stuurwiel.
(b) Hoe gaat het sturen nu?
(c) Is het makkelijker of moeilijker dan
met de as?
De leerlingen moeten ontdekken dat de auto
makkelijker stuurt met het stuurwiel dan
met de as. Het stuurwiel is groter en daarop makkelijker te
draaien dan de as. Het wiel draait over een grotere
afstand, maar draait lichter.
Het idee uitbreiden
Vraag de leerlingen om in hun schrift
te schrijven waarom ze denken dat het
beter is om een stuurwiel in een auto te
gebruiken dan een slinger die helemaal
kan ronddraaien.
Stimuleer de leerlingen na te denken
over de vraag of grotere voertuigen –
bus, truck, etc. ook grotere stuurwielen
hebben. Hoe komen we hier achter? En
kun je een verklaring geven?
Laat de leerlingen een tekening maken
of met K’NEX een model bouwen van
een bus of truck met een bijpassend
groot stuurwiel.
De leerlingen moeten bedenken dat het beter is om
een zwaar, snel rijdend voertuig met twee handen onder
controle te houden.
Dit is een mooie gelegenheid voor de leerlingen om
echte informatie te verzamelen voordat ze een conclusie
trekken. Bussen en trucks hebben inderdaad grotere
stuurwielen dan auto’s. Dit omdat het stuurmecha-
nisme veel zwaarder is. Daarom is een groter stuurwiel
nodig omdat voor het draaien minder kracht nodig is.
Racewagens hebben een klein stuur omdat coureurs
maximale controle over de wagen moeten hebben. Het
sturen vraagt wel meer inspanning.
Uitdaging
Het K’NEX-model dat je gebouwd hebt maakt het principe van een stuurmechanisme duidelijk. Zoek
in de bibliotheek en op internet naar meer informatie over de werking van stuurmechanismen. Je
kunt bijvoorbeeld de ontwikkeling van auto’s en de manier van sturen onderzoeken. Of uitzoeken hoe
stuurbekrachtiging werkt.
www.howstuffworks.com/steering.htm
www.vintagecars.about.com/library/weekly/aa092698.htm
Bouw Uitdaging
Jij en je vrienden zijn een ontwerpbureau begonnen. Jullie krijgen de opdracht van een hotel dat
survival-kampen organiseert op een onbewoond eiland om een voertuig te bedenken dat de bezoekers heen
en weer kan brengen. Het voertuig moet over land, kust en water kunnen verplaatsen. Je moet natuurlijk
kunnen sturen en er zijn verschillende soorten wielen en assen vereist. Je moet ook water kunnen meenemen
voor onderweg.
Bouw een model van dit voertuig met K’NEX. Leg uit hoe je voertuig en de verschillende wiel en
as-systemen werken.
Het stuurwiel
WIELEN EN ASSEN
www.knexeducation.com
Education
®
22
CHECKLIST VERSLAG
Laat de leerlingen bij iedere test een verslag maken van hun bevindingen. Dit moet de volgende
onderdelen bevatten:
4
Benoemen van het wiel en as-mechanisme.
4
Benoemen of wiel of as het systeem laten werken.
4
Uitleg over hoe het stuurwiel het werk makkelijker maakt door de kracht te vergroten.
4
Uitleg waarom de stuur-as gedraaid wordt met een wiel en niet met een handgreep of slinger.
4
Een vergelijking van diverse formaten stuurwielen en de toepassing daarvan.
HANDLEIDING LEERKRACHT
ENKELVOUDIGE MACHINES
Education
®
23
Hellende vlakken
Achtergrondinformatie
DOELSTELLINGEN
De leerlingen:
1. Onderzoeken de kenmerken van hellende vlakken om te begrijpen hoe deze werken.
2. Herkennen schroeven en wiggen als hellende vlakken.
3. Onderzoeken hoe het gebruik van een hellend vlak invloed heeft op werk/arbeid in relatie
tot kracht, afstand, snelheid en richting.
4. Demonstreren hoe de kracht die nodig is om een last een helling op te krijgen afhangt van
de steilte(hellingshoek).
5. Maken verschillende soorten hellende vlakken en demonstreren hoe deze werken.
6. Herkennen voorwerpen en gereedschappen vanuit hun gebruik als hellende vlakken.
SLEUTELBEGRIPPEN en DEFINITIES voor de leerkracht
Het volgende is bedoeld als achtergrondinformatie voor de leerkracht. Leeftijd, kennisniveau, vaardigheden en de
Kerndoelen zijn bepalend voor de manier waarop deze sleutelwoorden en definities worden aangeboden in de klas.
Enkelvoudige(eenvoudige) machines:
Een eenvoudig gereedschap dat het werk vergemakkelijkt. De meeste enkelvoudige machines hebben slechts
één bewegend onderdeel. Enkelvoudige machines maken het werk makkelijker door het veranderen van de
manier waarop het werk gedaan wordt. Zij verminderen niet de hoeveelheid werk.
Hellend Vlak(helling):
Een vlak oppervlak waarbij de ene kant hoger ligt dan de andere. Wordt gebruikt om lasten verticaal
te verplaatsen.
Schroef:
Een staaf, lichaam genoemd, met een hellend vlak in spiraalvorm er omheen. Het hellend vlak vormt
ribbels, schroefdraad genoemd, om het lichaam. Wordt gebruikt om op te tillen of twee voorwerpen aan elkaar
te maken.
Wig:
Een gereedschap van twee hellende vlakken met de rug aan elkaar bevestigd. Wordt gebruikt om een voorwerp
ten opzichte van een ander voorwerp te verplaatsen.
Kracht:
Elke vorm van duwen of trekken aan een voorwerp.
Arbeid:
De taak die wordt uitgevoerd met gebruik van een hellend vlak. In de wetenschap wordt met arbeid bedoeld,
het verplaatsen van een last(voorwerp). Of in een formule:
A = K x W
Arbeid = Kracht x Weg (afgelegde afstand)
Let op: Als het voorwerp niet verplaatst is, is er geen arbeid verricht.
Inspanning:
De kracht die is gebruikt om een last te verplaatsen of de weerstand te overwinnen (arbeid verrichten). De
kracht die bij een eenvoudige machine gebruikt wordt heet toegepaste kracht.
Weerstand:
De kracht het voorwerp(last) uitoefent als deze arbeid probeert te verrichten. Het werkt de inspanning tegen.
Last:
Het voorwerp(gewicht) dat bewoog of de weerstand die overwonnen is bij het gebruik van een wiel en as.
Het roept een weerstand op tegen het hellend vlak.
HELLENDE VLAKKEN
www.knexeducation.com
Education
®
24
12
Hellend vlak/helling
Het meten van de steilte van een helling.
Wrijving
De kracht die wordt veroorzaakt door de wrijving van twee oppervlakken als een voorwerp beweegt.
Mechanisch voordeel/ Rendement
Een verhouding die aangeeft hoe vaak de eenvoudige machine de krachtsinspanning vergroot. Voor een aflo-
pend vlak kan het met de volgende formule worden berekend:
(N.B: voor het meten van een schroef moet de afstand rond de schroefdraad worden gemeten.)
Mechanisch voordeel wordt altijd uitgedrukt als een getal zonder eenheid. B.v. MV(R)=2
SLEUTEL BEGRIPPEN
Een hellend vlak wordt gebruikt om een last over een verticale afstand te tillen. In plaats van een
voorwerp recht omhoog te tillen, wat een kracht (inspanning) vergt die gelijk is aan het gewicht van de
last, vergroot je de afstand waarover het werk wordt verricht. In het diagram (beneden) is de afstand van
de helling 4 maal die van de hoogte. Om een voorwerp over het hellende vlak te bewegen is 1/4 van de
kracht nodig vergeleken bij verticale beweging. De krachtsinspanning moet echter over een langere
afstand worden volgehouden (12 vergeleken met 3).
The Hoe langer de afloop van het hellende vlak, hoe minder kracht nodig is om de opdracht te volbrengen.
Echter, het werk, dat gedaan moet worden om een last over het hellend vlak te bewegen is hetzelfde als
het werk dat wordt gedaan om de last verticaal op te tillen (als we de wrijving buiten beschouwing laten).
= Rendement
Lengte helling
Hoogte helling
12
3’
HANDLEIDING LEERKRACHT
ENKELVOUDIGE MACHINES
Education
®
25
Voorwerpen worden over de schuinte van het hellend vlak bewogen; het hellend vlak beweegt
normaliter niet.
Hellende vlakken kunnen ook worden gebruikt om de hellingsgraad te meten vanaf een hoogte.
Schroeven vergroten de afstand waarop je de krachtsinspanning toepast, maar verkleinen de
benodigde hoeveelheid kracht. De afstand van de draad om de schroef is groter dan de lengte van
de schroef zelf. Dit betekent, dat het langer duurt om rond de draad
van de schroef te gaan, maar dat het gemakkelijker gaat dan recht
omhoog. Bijvoorbeeld, het kost minder moeite om een spiraaltrap te
beklimmen, dan een ladder, maar je beklimt meer treden en legt een
grotere afstand af om dezelfde plaats te bereiken.
Wiggen veranderen de richting van de toegepaste kracht en vergroten de kracht op het te scheiden
voorwerp; wanneer je een wig naar beneden duwt, beweegt het voorwerp waar je tegenaan duwt opzij,
zodat de richting van de twee krachten in rechte hoeken op elkaar staan.
Als de wig lang en dun is, duwt deze de kanten van het voorwerp waarop het wordt toegepast een klein
beetje uit elkaar met slechts weinig kracht. Als de wig kort en dik is, worden de delen verder uit elkaar
geduwd, maar daar is dan wel een grotere toegepaste kracht voor nodig.
Het lemmet van een mes is een wig. Als het lemmet (wig) bijvoorbeeld in een stuk kaas wordt geduwd,
scheidt het een plak van het stuk.
Wiggen en schroeven zijn beiden voorbeelden van hellende vlakken die worden gebruikt om hun functie.
HELLENDE VLAKKEN
www.knexeducation.com
Education
®
26
27
Steile en lange hellingen
Voorbeelden van hellende vlakken
DOELSTELLINGEN:
De leerlingen:
1. Onderzoeken de kenmerken van een hellend vlak.
2. Begrijpen hoe het gebruik van een hellend vlak het werk/arbeid beïnvloedt met betrek-
king tot kracht, afstand, snelheid en richting.
3. Vergelijken hellingen met een verschillende hoek om de benodigde kracht te bepalen
om een voorwerp op te tillen.
MATERIALEN
Elke groep van 2-3 leerlingen heeft nodig:
- K’NEX Education bouwset
Wielen, assen en hellende
vlakken/hellingen met
handleiding
- Liniaal en plakband
- Werkschriften
- Unster (veerweegschaal)
voor 400 gram of 10
Newton (optioneel)
- Gewichtenset
- Een stuk zwaar rub-
ber, ongeveer 10-15
cm
WERKWIJZE
Introductie
Neem met de leerlingen door hoe eenvoudige machines bij het werk helpen. Niet door de hoeveelheid
werk dat gedaan wordt, te veranderen, maar door de manier waarop het wordt gedaan.
Vraag de leerlingen aan een activiteit te denken die ze elke dag doen, namelijk zichzelf of een voorwerp
te bewegen van het ene naar het andere niveau. Wat gebruiken ze om zichzelf te helpen? (Trappen,
treden, ladders, hellingen.)
Leg de leerlingen uit dat ze een eenvoudige machine gaan gebruiken, het hellende vlak, dat ze in staat
stelt om minder inspanning te leveren om een voorwerp op of neer te bewegen, hoewel ze het voorwerp
over een langere afstand moeten bewegen dan wanneer ze het verticaal zouden optillen.
Geef de klas de definitie van een hellend vlak en teken een voorbeeld op het bord om de voordelen te laten
zien. (Zie sleutelbegrippen boven.)
Hellingen
HELLENDE VLAKKEN
www.knexeducation.com
Education
®
28
Vraag de leerlingen na te denken over
plaatsen waar ze hellende vlakken
hebben gezien, die gebruikt werden
om een persoon of voorwerp omhoog
te brengen..
Het schoolgebouw kan voorbeelden laten zien van een hellingbaan voor rolstoelen en misschien van een
hellingbaan voor een laadplateau. Neem zo mogelijk de leerlingen mee om dat te onderzoeken. Ze dienen
het hoogteverschil te zien; doe suggesties waarom de hellingbaan op die speciale plaats is gebruikt.; en ze
moeten begrijpen dat als ze de trap (treden) of de hellingbaan gebruiken, ze verticaal bewogen hebben en
op dezelfde plaats zijn aangekomen. Hellingbanen maken het eenvoudiger om op die plaats te komen.
Moedig leerlingen aan de bibliotheek of internet te gebruiken om te onderzoeken hoe hellingbanen
worden gebruikt. (Bijv D.Macaulay - Over de werking van de kurkentrekker en andere machines.)
Bijv. hellingbaan voor rolstoel gebruikers; laadklep om
zware voorwerpen in een truck te tillen; hoogteverschillen
tussen etages van een winkelcentrum of stadion.
Bouw Activiteit
Geef iedere groep de set K’NEX Education Wielen, Assen en Hellende vlakken.
Vraag ze bladzijde 9, 10 en 11 open te slaan van het instructieboekje en bouw de modellen na van de
STEILE helling en de VLAKKE helling. Het ene teamlid bouwt de steile en het andere de vlakke helling-
baan.
Tip voor stap 7 van de vlakke hellingbaan: schuif het eerste gedeelte van de helling over de gele
verbindingen, schuif DAN de witte bijbehorende plaat naar het eind van het eerste deel van de helling.
Schuif ten slotte het tweede gedeelte van de hellingbaan over de gele verbindingen tot ze tegen de witte
plaat komen. Schuif ze over de bijpassende plaat om het gat te dichten en maak de hele helling af.
N.B. Zorg ervoor dat beide modellen zo gebouwd worden dat de onderkant van de zwarte plastic
hellingbaan de tafel raakt. Beide hellingbanen (schansen) zijn ontworpen om een voorwerp te verplaatsen
over dezelfde verticale afstand en om dit gedaan te krijgen, is het van belang om de steunende
constructie zorgvuldig te bouwen.
Onderzoeksvraag: Hoe helpt de hellingbaan het werk lichter maken.
Leg uit dat ze de K’NEX Education steile en vlakke hellingen onderzoeken door er verschillende
voorwerpen op te plaatsen. Herinner de leerlingen eraan dat het doel van de hellingbaan is om het
werk makkelijker te maken door de hoeveelheid kracht te verminderen, die nodig is om een voorwerp
te verplaatsen.
Stappen:
1. (a) Meet de hoogte van de twee hellingen en de lengte. Wat zie je?
(b) Teken de hellingen in je werk-
schrift van de hellingbaan en
noteer wat je hebt gemeten.
2. (a) Geef iedere groep gewichten en stevig elastiek van 10-15cm. (N.B: Leg de leerlingen van tevoren
uit, dat het uitrekken van de rubber band gevaarlijk kan zijn; ze moeten erg voorzichtig zijn. Zie de
veiligheidsinstructies aan het begin van de handleiding.)
(b) Bind het elastiek aan het gewicht, en zorg ervoor dat er voldoende houvast is. Eén groepslid moet
het elastiek vasthouden en het gewicht verticaal optillen zodat het gelijk is met de bovenkant van de
helling. Voel hoe het is om het gewicht op te tillen.
Leerlingen zullen merken, dat de hoogte van de twee
hellingen hetzelfde zijn, maar dat de lengtes verschillen.
HANDLEIDING LEERKRACHT
ENKELVOUDIGE MACHINES
Education
®
29
(c) Het andere groepslid meet
en noteert de lengte van het
uitgerekte elastiek.
(d) Wat gebeurt er met het elastiek?
3. (a) Trek het gewicht de steile(korte) helling op. Houd het elastiek op precies dezelfde plaats als wanneer
je het gewicht verticaal op tilde (STAP 2 boven).
(b) Meet en noteer de lengte van het elastiek als het gewicht bijna boven is.
(c) Wat is het verschil met het tillen
zonder de helling?
(d) Wat betekent dit, denk je?
4. (a) Trek hetzelfde gewicht de lange helling op. Meet en noteer wederom de lengte van het elastiek als het
gewicht bijna aan de top is.
(b) Wat is het verschil met het
gebruik van de steile helling?
(c) Wat bewijst dat?
Het idee toepassen
Vraag de leerlingen in hun werkschrift andere situaties te beschrijven waar ze een hellend vlak zouden
gebruiken en waarom.
Vraag ze, zodra ze klaar zijn met schrijven, hun ideeën te bespreken met de rest van de groep. Moedig
de leerlingen aan de factoren te bespreken die mede bepalen hoe steil de helling (graden) zou moeten zijn.
Vraag ze om na te denken over situaties waar een korte, steile helling beter is, zoals een glijbaan of een
achtbaan en waar een lange, vlakke helling beter is, zoals bij een bergpas of een rolstoelhelling.
Leerlingen zullen zeggen dat het moeilijk is om
het gewicht verticaal op te tillen. Het uitgerekte
elastiek laat zien hoe veel kracht er nodig is om
het gewicht over de verticale afstand te verplaatsen. Omdat
het elastiek ver uitgerekt is, is er veel kracht nodig om het
gewicht verticaal te verplaatsen.
Leerlingen zullen zien dat het makkelijker is het gewicht op
de helling te trekken dan het verticaal te tillen. Daarom is
de band minder gerekt als je de helling gebruikt. Leerlingen
zullen een aanzienlijk verschil waarnemen in de lengte van
het elastiek wanneer de helling wordt gebruikt. Ze zullen zeg-
gen dat het minder kracht kost bij het tillen van het gewicht
als je de helling gebruikt. Daarom is het elastiek minder uit-
gerekt.
Leerlingen zullen zien dat het elastiek minder gerekt is bij
het gebruik van de lange helling dan bij de steile helling.
Dit bewijst dat het minder kracht kost om iets over een lange,
geringe helling te verplaatsen, dan over een korte, steile
helling. Je moet het echter wel over een langere afstand
verplaatsen.
Hellingen
HELLENDE VLAKKEN
www.knexeducation.com
Education
®
30
Het idee toepassen (vervolg)
Vraag de leerlingen de volgende zin
af te maken die de kracht beschrijft
die nodig is om een voorwerp op
een hellend vlak te verplaatsen:
De afgemaakte zin moet in het
werkschrift genoteerd worden.
Het idee uitbreiden
1. (a) Bepaal de hoeveelheid kracht die nodig is om het gewicht op de helling te verplaatsen door het
gebruik van een trekveer(unster). Bevestig de unster aan het gewicht en doe de experimenten vanaf
stap 2 opnieuw.
(b) In dit experiment hadden zowel het gewicht als de helling een glad oppervlak. Bedenk hoe wrijving
het werken met hellingen kan beïnvloeden.
(c) Zou een ruw voorwerp en een ruw oppervlak meer kracht vereisen om het voorwerp omhoog te
brengen dan het eenvoudigweg te tillen?
(d) Zou het meer kracht vergen dan het verplaatsen van een ruw voorwerp over een gladde helling?
(e) Zouden wielen aan het voorwerp enig effect hebben op de benodigde kracht om het op de helling
omhoog te hijsen? Waarom wel of niet?
(f) Voer experimenten uit om te bepalen hoe wrijving invloed heeft op het verplaatsen op een helling.
Bijvoorbeeld, leg op de helling een badstof laken of kleed. Probeer een voorwerp met wielen de
helling op te trekken. Bespreek de bevindingen.
2. Laat de leerlingen het Rendement (Mechanisch Voordeel) berekenen en vergelijken met de steile en
de vlakke helling.
Dit kan worden gedaan met de volgende formule:
Hoe steiler de helling...
(hoe meer kracht is er nodig om een voorwerp omhoog
te verplaatsen.)
= rendement
helling lengte
helling hoogte
CHECKLIST VERSLAG
4
Afmetingen van lengte en hoogte van de helling met tekeningen.
4
Meten van krachten van het elastiek.
4
Uitleg van de voordelen van steile en minder steile hellingen.
4
Lijst van voorbeelden van hellingen met beschrijving van de werking.
HANDLEIDING LEERKRACHT
ENKELVOUDIGE MACHINES
Education
®
31
De splijtende wig
Voorbeeld van een wig
DOELSTELLINGEN
De leerlingen:
1. Zoeken uit hoe een wig, een speciaal type helling, gebruikt kan worden om zaken uit
elkaar te krijgen.
2. Onderzoeken hoe een wig het werk makkelijker maakt door het verminderen van de
benodigde hoeveelheid kracht en door het veranderen van de richting van de toegepaste
kracht.
MATERIALEN
Elke groep van 2-3 leerlingen heeft nodig:
- K’NEX Education bouwset Wielen,
assen en hellende vlakken met
instructieboek
- Liniaal
- 4 zware boeken
- Werkschriften
WERKWIJZE
Introductie
Neem met de leerlingen door hoe een helling het gemakkelijker maakt om een voorwerp van de ene hoog-
te over te brengen op een andere.
Moedig ze aan na te denken hoe een mes door een
voorwerp snijdt. Demonstreer dat met een stuk
kaas of klei. Vraag de leerlingen uit te leggen wat
er precies gebeurt tijdens dit proces.
Leg uit dat het lemmet van het mes een voorbeeld is van een speciaal type helling, genaamd wig.
Geef de leerlingen een definitie en een tekening van een wig. (Zie: Sleutelbegrippen en definities.)
Laat de leerlingen de bibliotheek of internet gebruiken voor verder onderzoek naar de werking van de wig.
Bouw Activiteit
Deel een K’NEX Education Wielen & Assen en Hellingen Bouwset aan iedere groep uit.
Nodig de leerlingen uit het model van de SPLIJTENDE WIG te bouwen. (Pagina 12-13 van de
bouwinstructie.) We bevelen aan dat de ene leerling de Stappen 1-6, bouwt: het blok, en de andere de
stappen 7-11, de wig.
Geef ze enkele minuten om het model te onderzoeken en te kijken hoe het werkt.
Let op: Uit de bijgevoegde tekening van Stap 1-6 lijkt het dat de 2 sets rode stokken verder weg zijn
van de top dan van de bodem. Dit is echter niet het geval- zij lopen parallel aan elkaar. Alleen wanneer
de wig wordt ingebracht, gaan de bovenste gedeeltes verder opzij.
De wig
Als het mes door de kaas of klei
snijdt splitsen de twee stukken en
worden opzij geduwd.
HELLENDE VLAKKEN
www.knexeducation.com
Education
®
32
Onderzoek Activiteit: Hoe helpt een wig je bij het werk?
Neem met de leerlingen door dat wiggen eigenlijk bewegende hellingen zijn. Ze zijn gemaakt om het
werk makkelijker te maken door de hoeveelheid kracht te verminderen om een taak te volbrengen. De
leerlingen bepalen hoe ze dit doen door het model te gebruiken dat ze hebben gebouwd.
Stappen:
1. Kijk naar de wig. Denk erover na
waarom het als een bewegende
helling wordt beschouwd.
2. (a) Breng de rand van de wig (gebouwd in Stap 7-11 van de bouwactiviteit) tussen de twee zijden van
het blok, zodat het ongeveer halverwege naar beneden steekt van het eerste stel blauwe stokken.
(b) Meet en noteer de afstand tussen de bovenranden van het blok.
(c) Duw de wig verder en meet opnieuw. Wat zie je?
3. Teken een wig en benoem de
onderdelen om te laten zien in welke
richting de wig en de blokhelften
bewegen.
4. (a) Neem 4 zware boeken en stapel ze op. Til er twee met je vingertoppen op. Wat voel je?
(b) Gebruik nu de wig om dezelfde twee boeken op te tillen.
(c) Als je de wig inbrengt , naar welke kant bewegen dan de boeken.?
(d) Hoe is dit in vergelijking met het optillen met je vingertoppen?
(e) Doe het experiment nogmaals,
maar nu met alle boeken.
(f) Wat merk je dit keer op?
De wig is gemaakt van twee aflopende hellingen die rug
aan rug zijn verbonden.
Leerlingen moeten zien dat, wanneer ze verder naar beneden
duwen, de twee kanten van het blok opzij gaan. Dit moet
weergegeven worden in hun tekeningen -de wig zorgt ervoor
dat de groene verbindingen van het blok een grotere afstand
maken dan alleen maar de breedte van de punt van de wig.
Hoe meer ze naar beneden duwen, hoe verder de kanten van
het blok uit elkaar gaan. De zijden van het blok bewegen in
rechte hoeken op de beweging van de wig.
Leerlingen zullen zien dat het moeilijker is om de boeken
met je vingertoppen op te tillen dan met een wig, vooral als
ze proberen alle 4 boeken op te tillen. Omdat de wig opzij
beweegt, bewegen de boeken verticaal.
Richting van de
toegepaste kracht
Richting van
de beweging
HANDLEIDING LEERKRACHT
ENKELVOUDIGE MACHINES
Education
®
33
Het idee toepassen
Ask Vraag de leerlingen in hun
werkboek op te schrijven hoe een
wig functioneert als een helling
en wat het verschil is met de
hellingen die in de vorige activiteit
zijn gebruikt.
Laat de leerlingen andere machines bedenken die als een wig werken. Vraag om een tekening of om een
K’NEX model te bouwen van een machine en uit te leggen hoe deze werkt.
Het idee uitbreiden
1. Door het gebruik van wiggen, kreeg
Abraham Lincoln een bijnaam: De
railsplitter. Gebruik de bibliotheek of
Internet om het leven van Abraham
Lincoln na te speuren en uit te vin-
den hoe hij deze naam kreeg en hoe
hij het gebruik van wiggen toepaste.
(Bezoek http://lincoln.lib.niu.edu/
voor informatie over het vroege
leven van Abraham Lincoln)
2. Vraag de leerlingen het rendement/(Mechanisch Voordeel)te berekenen van de K’NEX wig. Dit kan
berekend worden met de volgende formule:
Leerlingen zullen zien dat wiggen het makkelijker
maken om een voorwerp op te tillen en dit maakt
dat ze werken als hellingen. Ze zijn anders omdat ze
de richting van de toegepaste kracht veranderen. In plaats
van dat een voorwerp de helling op gaat, beweegt de wig
onder het voorwerp om het op te tillen. In tegenstelling tot
hellingen, beweegt de wig als deze wordt gebruikt.
Toen Lincoln jong was, hielp hij zijn vader het land op
te ruimen in een bebost gebied in Indiana, waar hij woonde.
Hij gebruikte een bijl, een soort wig, om bomen te hakken.
Later in zijn leven werkte hij voor anderen om haardhout te
hakken voor verwarming of koken, blokken te maken voor
huizen en blokken te splitten voor schuttingen en schuren.
Zo kreeg hij de bijnaam : Railsplitter, toen hij in 1860 de
politiek in ging. Het herinnerde kiezers aan zijn achtergrond
en het hielp hen zich met hem verbonden te weten.
Andere voorbeelden zijn: een vork, een bijl, een beitel.
= rendement
Lengte van de helling x 2
Dikte van het einde waar je op slaat
De wig
HELLENDE VLAKKEN
www.knexeducation.com
Education
®
34
CHECKLIST VERSLAG
4
Tekening en definitie van een wig.
4
Gemeten afstand.
4
Tekening van de richting die het werk oplevert, met aantekeningen over afstand en richting.
4
Uitleg over hoe een wig werkt als een helling en hoe deze verschilt van de hellingen die ze
gebruikt hebben.
4
Lijst van alledaagse wiggen, met tekeningen.
HANDLEIDING LEERKRACHT
ENKELVOUDIGE MACHINES
Education
®
35
De Handboor
Voorbeeld van een schroef
DOELSTELLINGEN
De leerlingen
1. Bestuderen kenmerken en werking van de schroef.
2. Onderkennen dat schroeven een vorm van hellende vlakken zijn.
3. Onderzoeken hoe een schroef het werk makkelijker maakt omdat er minder kracht nodig
is, maar wel een langere weg nodig heeft dan wanneer deze eenvoudige machine niet gebrui-
kt was.
4. Demonstreren dat een boor net zo werkt als een schroef.
5. Beschrijven hoe een boor werkt.
MATERIALEN
Elke groep van 2-3 leerlingen heeft nodig:
- Verschillende schroeven en/of een boor
- Een vel papier
- Scharen
- K’NEX Edcation bouwset Wielen,
Assen en Hellende Vlakken met
instructieboek
- Beker met doorsnede
van ongeveer 9 cm
- 3-5 tafeltennisballetjes
- Liniaal
- Werkschriften
De leerkracht
heeft nodig:
Voorbeelden van schroeven
en andere toepassingen van
schroefdraad. (lamp, bijv.)
WERKWIJZE
Introductie
Vraag welke leerling wel eens een wenteltrap beklommen heeft of van een spiraalvormige waterglijbaan
gegleden is. Vraag ze ook wat langer zou duren, gelijk in het water springen of met de glijbaan. Duidelijk
moet worden dat ze door de spiraalvorm van glijbaan langer onderweg zijn. De spiraal maakt een rustiger
afdaling mogelijk, maar de verticale afstand is precies hetzelfde.
Leg uit dat de wenteltrap en de spiraalvormige glijbaan op dezelfde manier werken als een andere versie
van het hellende vlak.
Onderzoek Activiteit: Hoe werkt een schroef als een hellend vlak?
Geef elke groep een grote schroef. Help ze de onderdelen te bekijken: de kop en het
schroefgedeelte(lichaam). Vraag ze waarom een schroef een soort van hellend vlak is. Leg uit dat een
schroef een spiraalvormig hellend vlak is dat om een cilinder(lichaam) gedraaid is. De kern van de schroef
is de cilinder in het midden. De schroefdraad is het hellend vlak dat er omheen gedraaid is. Teken een
schroef op het bord en bespreek de onderdelen.
De Handboor
HELLENDE VLAKKEN
www.knexeducation.com
Education
®
36
Leg de leerlingen uit dat ze gemakkelijk kunnen demonstreren dat een schroef een hellend vlak is.
Geef de leerlingen een A4 blaadje. Laat ze dat diagonaal vouwen en doorknippen. Ze hebben nu een drie-
hoek met een rechte hoek gemaakt.
Trek dan een dikke lijn langs de schuine kant. Vraag ze wat de schuine kant voorstelt. Ze moeten snappen
dat dit het hellend vlak(helling) is. Wijs ze op het verschil in lengte van de helling en de andere zijkanten.
Wikkel de papieren driehoek om een potlood. (Doe dit eerst voor.)
Laat de leerlingen naar de gekleurde lijn kijken. Ze moeten zien dat de spiraalvorm op een schroef lijkt.
Laat op internet naar verdere informatie over schroeven zoeken.
Threads
Body
schroefdraad
lichaam
HANDLEIDING LEERKRACHT
ENKELVOUDIGE MACHINES
Education
®
37
Bouw Activiteit
Geef iedere groep een set K’NEX Education Wielen, Assen en Hellende Vlakken.
Laat elke groep de HANDBOOR maken (pag. 14-15 instructieboekje). Leerling 1 stap 1-3 en
leerling 2, stap 4-6. Daarna de onderdelen samenvoegen.
Laat ze het model een paar minuten onderzoeken.
Let op: Wijs er op dat de grijze onderdelen bovenaan de centrale as door het gat in het midden van het
witte wiel gaan.
Onderzoek Activiteit: Hoe werkt een handboor als een schroef?
Vraag de klas op welke eenvoudige
machine de boor lijkt?
Herhaal met de klas dat het gebruik van een schroef het werk makkelijker maakt omdat je minder kracht
hoeft te zetten, maar je moet wel langer draaien.
Leg uit dat ze hun model van een handboor gaan gebruiken om duidelijk te maken hoe een schroef het
werk makkelijker maakt.
Stappen
1. Houd de boor rechtop en volg met je vingers de gele, buigzame schroefdraad. Wat voor figuur maken
je vingers.
2. (a) Haal een van de buigzame onderdelen van de boor, leg het recht en meet de lengte.
(b) Schrijf de lengte op en doe het onderdeel weer terug.
3. (a) Meet en noteer de lengte van
het boorgedeelte.
(b) Wat merk je hierbij op?
(c) Je weet nu van hellende vlak-
ken. Waarom zou een schroef
op deze manier
ontworpen zijn?
4. De afstand tussen de draden van een schroef heet SPOED. Een schroef met een kleine spoed is
makkelijker te draaien dan een schroef met een grote spoed. Hoe groter de spoed, hoe steiler de helling.
Net als het beklimmen van een steile helling vraagt dit meer inspanning. Meet en noteer de spoed van
je boor. Houd de liniaal langs je boor en meet van de ene rand tot de andere.
De leerlingen moeten onderkennen dat het een schroef is en
daardoor een hellend vlak.
De leerlingen moeten opmerken dat de schroefdraad een
opwaartse helling is, zoals een hellend vlak. Het enige verschil
is dat dit vlak in een spiraal rond een kern loopt. De lengte van
de spiraal is langer dan die van het lichaam. Net als bij andere
hellende vlakken moet je bij de schroef een langere weg afleg-
gen, maar hoef je minder kracht te zetten.
De Handboor
HELLENDE VLAKKEN
www.knexeducation.com
Education
®
38
5. (a) Doe de tafeltennisballen in de beker en houd deze op zijn kant. Gebruik je handboor om te “boren”in
de open kant van de beker. Kijk wat er met de ballen gebeurt.
(b) Waarom gebeurt dit?
(c) Wat zou er met hout gebeuren als
je daar met een echte boor in zou
boren?
(d) Noteer je ideeën in je werkschrift.
De leerlingen moeten opmerken dat de ballen langs de
schroefdraad opgeduwd worden uit de beker. Hetzelfde
gebeurt er als je een gat in hout boort. Het eind van de
boor werkt als een wig bij het maken van een begin. Alle
schroefdraden van de boor snijden in het hout en duwen
de losse deeltjes langs de helling omhoog.
Het idee toepassen
Laat de leerlingen verschillende schroeven onderzoeken en noteren hoe de spoed verschilt.
Laat ook opschrijven welke spoed bij
welke soort schroef hoort. Ze moeten
daarbij denken aan het gemak waar-
mee ze gedraaid moeten worden en
de afstand die bij iedere draai afgelegd
wordt.
Stimuleer de leerlingen om nog een handboor te maken met een andere spoed. Vraag ze voor welk mate-
riaal ze deze zouden willen gebruiken.
Het idee uitbreiden
1. Meer dan 2000 jaar geleden gebruikten de mensen een eenvoudige machine om water te vervoeren van
de rivier naar hun groentetuin, hun bad en om te drinken. Ze gebruikten deze machine zelfs om het
water uit hun schepen te lozen. De Griekse wetenschapper en wiskundige Archimedes was de uitvinder
van deze eenvoudige machine en zo komt deze aan de naam Schroef van Archimedes.
De leerlingen kunnen daarbij bedenken dat schroeven
met een kleine spoed gebruikt worden voor harde
materialen. Schroeven met een grotere spoed leggen een
grotere weg af en worden gebruikt voor diepe gaten.
HANDLEIDING LEERKRACHT
ENKELVOUDIGE MACHINES
Education
®
39
Zoek in de bibliotheek en op internet informatie over bouw en werking van de Schroef
van Archimedes. Bespreek hoe deze 2000 jaar gelden gebruikt werden en hoe dat tegen
woordig gaat. www.encyclopedoe.nl trefwoord: Archimedes o.a.
2. Laat de leerlingen het rendement (mechanisch voordeel) van de schroef of boor uitrekenen met
de formule:
Bouw Activiteit
“Stel je voor dat je de eigenaar bent van een bowlingballen-fabriek. Je hebt een machine nodig die de ballen
van de lopende band kan halen en in dozen kan doen. De ballen moet van beneden naar boven getrans-
porteerd worden en daar in een doos gedaan. Je moet ook bedenken hoe je de dozen naar de vrachtwagens
beneden krijgt.
Maak met K’NEX een model van de machine(s) die de fabriek nodig heeft voor deze taken. Gebruik hiervoor
minstens TWEE van de drie soorten hellende vlakken- hellend vlak, wig en schroef. Leg uit hoe je machine
werkt en hoe je de hellende vlakken hebt toegepast.”
De Schroef van Archimedes bestaat uit een schroef aan de binnenkant van een buis. Aan het eind van
de schroef zit een hendel. Water is zwaar en moeilijk te tillen en vervoeren in grote hoeveelheden. De
onderkant van de schroef zit in het water. Als je de hendel aan de bovenkant draait stroomt er aan
de onderkant water in de schroef. Het water gaat dan met een spiraal omhoog tot het eind van de
schroef. Daar stroomt het er dan uit.
Op deze manier werden vroeger alle polders drooggemalen. Windmolens lieten de schroeven draaien
en pompten zo het water naar een hoger gelegen sloot. Soms wel drie achter elkaar. Een molengang
heet dat.
www.encyclopedoe.nl trefwoord: molens
bron: American Museum of Natural History
CHECKLIST VERSLAG
4
Tekening met namen van onderdelen.
4
Vergelijking van de boor met een hellend vlak.
4
Vergelijking van de ballen die uit de beker komen met de stukjes hout of metaal die uit een echt
boorgat komen.
4
Lijst van schroeven en boren met een verschillende spoed en waarvoor ze gebruikt worden.
= Rendement
Lengte helling(spiraal)
Hoogte helling
De Handboor
HELLENDE VLAKKEN
www.knexeducation.com
Education
®
11

Hulp nodig? Stel uw vraag in het forum

Spelregels

Misbruik melden

Gebruikershandleiding.com neemt misbruik van zijn services uitermate serieus. U kunt hieronder aangeven waarom deze vraag ongepast is. Wij controleren de vraag en zonodig wordt deze verwijderd.

Product:

Bijvoorbeeld antisemitische inhoud, racistische inhoud, of materiaal dat gewelddadige fysieke handelingen tot gevolg kan hebben.

Bijvoorbeeld een creditcardnummer, een persoonlijk identificatienummer, of een geheim adres. E-mailadressen en volledige namen worden niet als privégegevens beschouwd.

Spelregels forum

Om tot zinvolle vragen te komen hanteren wij de volgende spelregels:

Belangrijk! Als er een antwoord wordt gegeven op uw vraag, dan is het voor de gever van het antwoord nuttig om te weten als u er wel (of niet) mee geholpen bent! Wij vragen u dus ook te reageren op een antwoord.

Belangrijk! Antwoorden worden ook per e-mail naar abonnees gestuurd. Laat uw emailadres achter op deze site, zodat u op de hoogte blijft. U krijgt dan ook andere vragen en antwoorden te zien.

Abonneren

Abonneer u voor het ontvangen van emails voor uw Knex 78620 - Education Intro to Wheels and Axles and Inclined Planes Teachers Guide bij:


U ontvangt een email met instructies om u voor één of beide opties in te schrijven.


Ontvang uw handleiding per email

Vul uw emailadres in en ontvang de handleiding van Knex 78620 - Education Intro to Wheels and Axles and Inclined Planes Teachers Guide in de taal/talen: Nederlands als bijlage per email.

De handleiding is 3,75 mb groot.

 

U ontvangt de handleiding per email binnen enkele minuten. Als u geen email heeft ontvangen, dan heeft u waarschijnlijk een verkeerd emailadres ingevuld of is uw mailbox te vol. Daarnaast kan het zijn dat uw internetprovider een maximum heeft aan de grootte per email. Omdat hier een handleiding wordt meegestuurd, kan het voorkomen dat de email groter is dan toegestaan bij uw provider.

Stel vragen via chat aan uw handleiding

Stel uw vraag over deze PDF

Andere handleiding(en) van Knex 78620 - Education Intro to Wheels and Axles and Inclined Planes Teachers Guide

Knex 78620 - Education Intro to Wheels and Axles and Inclined Planes Teachers Guide Bouwtekening - Deutsch - 41 pagina's

Knex 78620 - Education Intro to Wheels and Axles and Inclined Planes Teachers Guide Bouwtekening - English - 49 pagina's

Knex 78620 - Education Intro to Wheels and Axles and Inclined Planes Teachers Guide Bouwtekening - Français - 41 pagina's


Uw handleiding is per email verstuurd. Controleer uw email

Als u niet binnen een kwartier uw email met handleiding ontvangen heeft, kan het zijn dat u een verkeerd emailadres heeft ingevuld of dat uw emailprovider een maximum grootte per email heeft ingesteld die kleiner is dan de grootte van de handleiding.

Er is een email naar u verstuurd om uw inschrijving definitief te maken.

Controleer uw email en volg de aanwijzingen op om uw inschrijving definitief te maken

U heeft geen emailadres opgegeven

Als u de handleiding per email wilt ontvangen, vul dan een geldig emailadres in.

Uw vraag is op deze pagina toegevoegd

Wilt u een email ontvangen bij een antwoord en/of nieuwe vragen? Vul dan hier uw emailadres in.



Info