Fysikksløyd/mekanikk

Dersom man ønsker å gjøre praktiske økter i en fysikk/mekanikk-periode, er «fysikksløyd» en aktivitet som kan fremme forståelse i faget. Å la elevene bygge opp en modell eller en fungerende maskin i fysikken, kan gi nye innganger til et fagområde som for mange kan være vanskelig å begripe teoretisk.I mekanikkperioden tar vi for oss de grunn­leg­gende prinsipper innenfor mekanikk. Det er de praktiske og hverdagslige fenomener vi forsøker å gjennomskue, hvor vi blant annet har lett etter de mekaniske prinsippene i bruksgjenstander, redskaper og verktøy vi har rundt oss. Man trenger ikke gå lenger enn til kjøkken­skuffen eller verktøykassa for å finne gode eksempler. Pølseklype, hvitløkspresse, vinopptrekker og saks. Hammer, brekkjern, skiftenøkkel og øks. Bolter og skruer. Alle er de interessante i mekanikken. Sykkelen er også en maskin de fleste elever er godt kjent med. Men forstår de egentlig girsystemet? Hva med en colaboks? Den inneholder både en enarmet – og en to­armet vektstang, og uten dem hadde det vært meget vanskelig å åpne den. En inngangsdør inne­holder en kile og mange vektstenger om man begynner å lete, blant annet i det hengslede dørbladet som gjør at en finger kan klemmes stygt i dørsprekken med liten kraft. Vi fokuserer på å forstå omgivelsene vi lever i, og å kunne det grunnleggende godt.

Maskiner

En maskin kan defineres som «en innretning som omgjør tilført energi til mekanisk arbeid, eller annen form for energi.» Det innebærer bl.a. at alle gjenstander, verktøy og redskaper som omformer kraft, fart eller bevegelsesretning kan defineres som en maskin. Denne maskinen kan gjerne lages enkel og spartansk, eller man kan legge mer vekt på materialvalg, kompleksitet og estetikk. Tiden, utstyret og materialene man har til rådighet avgjør hva som er mulig å få til, samt den enkelte lærers tilnærming til fagstoffet. Det overordnede målet er uansett å vekke nysgjerrigheten samt å utvide forståelsen for de ulike fenomener.

Maskin

Oppgaven var å bygge en enkel maskin etter ordets definisjon. Elevene får hobby­plater som de borer 6mm akselhull i. Hullene plasseres ut i fra hvor hjul eller trinser skal være. Det lønner seg å basere oppgavene på ferdigkappede deler. Hullsagede hjul bør være klart, elevene rasper og filer spor til trinse. Dette samt pussing, innfarging og montering er nok å gjøre med en stor elevgruppe. Hånd­teringen av diverse manuelle verktøy øves, som igjen kan være gjenstand for diskusjon og begrepslære i mekanikkperioden; dreiemoment, friksjon, utveksling, enarmet-og toarmet vektstang. Aksling, bolt, mutter, skive, innvendige- og utvendige gjenger, skiftenøkkel, fastnøkkel, bits. Her kan det være interessant å diskutere en bolt eller en skrue; er det en maskin?

Her er tre eksempler:

1.

Her resulterer overføringene av be­vegelser i en vinkende arm. Rotasjonsaksen forflytter seg seg stadig frem og tilbake i slissen ved håndleddet, som gir en eliptisk bevegelse i trearmen.

2.

Her vises mange gir med forskjellige utvekslinger av fart, samt diverse over­føringsprinsipper basert på ulike tannhjul og strikk/reim via trinser.

3.

Her skifter tilført bevegelsesenergi retning flere ganger. Eleven fant selv ut at litt sandpapir ga tilstrekkelig friksjon i overgangen fra horisontalt til vertikalt hjul. Oppklipte gummislanger fra sykkeldekk ble tredd over de små hjulene.

Kulelager

En modell av et kulelager i all sin enkelhet: To kransekakeringer med klinkekuler i mellom. Legger man en plate oppå kulelageret kan man gjøre ulike forsøk. For eksempel kan en elev stå oppå platen og med letthet snurres rundt. Kulelageret gjør at platen med personen oppå snurrer lenge før den stopper opp. Man har minimert friksjonen/gnidningsmotstanden ved å la den roterende lasten rulle framfor å gni.

Talje

Bygging av taljesystem i mekanikkperiode. Dette er nok en maskin basert på hjulet. Denne oppgaven krever en del forbere­d­elser, der oppkappede deler og hull­sagede hjul bør være klart. Skal du løfte en last med tauet gjennom 5 taljer, er løftet for­delt på 5 rep. Man blir i praksis 5 ganger sterkere (minus litt friksjon i aksling, mellom trinse og rep, samt strekk i repet). Men til gjengjeld må du trekke tauet 5 ganger lengre enn lasten løfter seg. Noe av det viktigste i disse forsøkene er å få konstatert denne evige og uunngåelige balansen mellom kraft og avstand, en slags matematisk byttehandel hvor man aldri kan få begge fordeler i ett arbeid. Man må velge mellom å bruke lite kraft en lang vei, eller mye kraft over en kort vei. Mengden arbeid forblir det samme.

Dette trenger du:

• • Søyleborrmaskin med hullsagesett

• • Batteridrill med 6 mm trebor

• • 6mm bolt i forskjellige lengder

• • M6 låsemutter

• • M6 skive

• • 10mm fastnøkkel

• • Hobbyplater eller kryssfinerplater

• • Kryssfinerplate til hjul og trinser

• • Hårstrikk (uten klemhylse)

• • Rundrasp

• • Rundfil

• • Pussepapir

• • Trelim

• • Japansag

• • Vinkeljern

• • Sykkelslange

• • Småspiker

• • • Tavlekritt fargesett
  • Små pensler

Alle foto: Vidar Aaseng