سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
در این جلسه می خواهیم قبل از هر نوع کار محاسباتی مدلی بسیار ساده شده از یک چتر نجات را بسازیم تا نسبت به رفتار های کلی آن دیدی بدست ...
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

طراحی و ساخت چتر نجات - جلسه اول

اهداف:

ساختن مُدِل ساده ی یک چتر نجات و مشاهده رفتار آن در هنگام سقوط

ایجاد انگیزه برای شروع کار و در گیر نشدن ذهن دانش آموزان با موضوع

طراحی و ساخت چتر نجات - جلسه اول

وسایل لازم:

- چتر های کوچک کاغذی مخصوص تزئین بستنی و نوشیدنی

(در صورت نبود قطعه ی پلاستیک مربع شکل هم همین کار را می کند)

- نخ با ضخامت مناسب برای آویختن اشیا به چتر

- اشیاء با وزن های مختلف، برای مثال دکمه های لباس با وزن های مختلف یا در صورت در دسترس بودن وزنه های کوچک و سبک آزمایشگاه فیزیک در جرم های 1/5/10 گرم.

(دقت کنید که این اشیا از نظر ابعاد و وزن نباید خیلی بزرگ شوند چون می خواهیم آن ها را به چتر هایمان بیاویزیم.)

طراحی و ساخت چتر نجات - جلسه اول

- یک عدد دوربین فیلم برداری دیجیتال (با قابلیت اتصال به کامپیوتر)

- مقوای باریک و بلند (با عرض حدودی 10 سانتی متر و طول حدوداً 2 متر) جهت استفاده به عنوان شاخص. (می توانید از چسب کاغذی پهن هم استفاده کنید)

- ماژیک یا رنگ مشکی

 

طراحی و ساخت چتر نجات - جلسه اول

ساخت مدلی ساده از یک چتر نجات

در این جلسه می خواهیم قبل از هر نوع کار محاسباتی مدلی بسیار ساده شده از یک چتر نجات را بسازیم تا نسبت به رفتار های کلی آن دیدی بدست بیاوریم و سپس بتوانیم تحلیلی فیزیکی ارائه دهیم.

دقت داشته باشید که انجام این مرحله از کار ذهن شما را برای فکر کردن و ایده پردازی در ساخت چتر نجاتی مناسب، آماده و گرم می کند.

مرحله اول:

ابتدا مقوای خود را آماده کرده و روی زمین بگذارید و با استفاده از یک متر یا خط کش با دقت آن را به قسمت های مساوی با طول cm10 تقسیم بندی کنید (می توانید در صورت دلخواه دقت تقسیم بندی خود را افزایش دهید در این صورت بررسی شما هم دقیق تر خواهد شد)

سپس ناحیه ها را به صورت یک در میان سیاه و سفید رنگ کرده و مقوا را پس از آماده شدن در محلی مناسب که بتوانید سقوط چترتان را در آن بررسی کنید، به دیوار بچسبانید. حواستان باشد که مقوا کج چسبیده نشود.

(اگر خوش شانس باشید شاید بتوانید چنین شاخصی را به صورت آماده در آزمایشگاه فیزیک مدرسه خود بیابید!.)

مرحله دوم:

حال چتر تزئینی خود را بر داشته و با دقت و محکم دو رشته نخ محکم را به چوب آن بچسبانید. نخ ها را طوری می چسبانیم تا بتوانیم اشیا خود را (دکمه ها) به آن بیاویزیم.

 

طراحی و ساخت چتر نجات - جلسه اول

مرحله سوم:

دکمه ها را آماده کنید. می توانید به جای دکمه در اندازه های مختلف از یک نوع دکمه ولی چند عدد داشته باشید و در مرحله آزمایش یکی یکی تعداد دکمه ها را افزایش دهید.

دکمه ها را به نخ آویخته طور یکه هنگام رها کردن، چتر در تعادل کامل سقوط کند.

طراحی و ساخت چتر نجات - جلسه اول

 شروع آزمایش

حالا که همه چیز مهیا است دوربین خود را روی محلی ثابت قرار داده به نحوی که تمام طول مقوای شاخص را در تصویر داشته باشید و ضبط را شروع کنید.

چتر را از بالا ترین ارتفاع ممکن رها کنید و تصویر این سقوط آزاد را ضبط کنید.

آزمایش خود را در حالی که تعداد دکمه ها یکی یکی بیشتر می شوند تکرار کنید.

دقت کنید در ضبط تصاویر دقت کنید، که در آینده معیار بررسی ها می شوند.

 

طراحی و ساخت چتر نجات - جلسه اول

 نکات ظریف:

هنگامی که مشغول به انجام این آزمایش هستید به این نکات خوب توجه کنید:

آیا سرعت چتر شما از اول تا آخر حرکت یکسان است و حرکت آن یکنواخت می باشد؟

آیا افزایش جرم آویخته به چتر تغییری در حرکت آن ایجاد می کند؟

اگر جرم ها را بدون چتر رها کنیم چه تفاوتی با حالت چتر دار دارند؟

 

 توجه بسیار مهم:

به دلیل این که اجسام مورد بررسی خیلی سریع به زمین می رسند ممکن است در سقوط آن ها از ارتفاع های 2 یا 3 متری نتوانیم تمام رفتار های حرکتی آن را ببینیم. برای رفع این مشکل سقوط را باید از ارتفاع بالا تری انجام داد مثلاً از طبقه ی پنجم یک ساختمان. امّا سۆالی که پیش می آید این است که چگونه مکان جسم در این صورت اندازه بگیریم؟ مسلماً نمی توان مقوایی به بلندی یک ساختمان درست کنیم! حتی اگر هم این طور باشد خواندن اعداد روی این شاخص، از فاصله ای قرار می گیرد تا تمام ساختمان و مسیر سقوط در تصویر باشد، غیر ممکن است!

راه حل این موضوع استفاده از یک مقیاس است. (به یاد قضیه تالس بیفتید!)

 

طراحی و ساخت چتر نجات - جلسه اول

به این صورت که برای مثال چوبی با طول یک متر را در تصویر در کنار ساختمان قرار داده تا در هنگام باز بینی فیلم طول این چوب یک متری را با خط کش اندازه بگیرید با هر مقیاسی که چوب شده باشد ساختمان هم به همان نسبت کوچک شده (برای مثال اگر طول چوب در تصویر 5 سانتی متر باشد یعنی 1/20 شده)

بنا بر این در هر مرحله با خط کش طول دلخواه را از روی تصویر تلویزیون اندازه گیری می کنیم و به اندازه 20 برابر بزرگ کرده تا ابعاد واقعی را داشته باشیم.

این روش را چند بار برای سقوط اجسام مختلف تمرین کنید.

 

تکلیف 1: این سقوط را برای اجسام مختلف با ابعاد، وزن و چگالی های متفاوت بررسی کنید. و فیلم هر یک را ثبت کنید.

به عنوان نمونه با توپ پینگ پنگ و توپ تنیس و...

 

طراحی و ساخت چتر نجات - جلسه اول

 

 

تکلیف 2: بعد از انجام این آزمایش نظرات خود را مورد سۆال های در یک صفحه بنویسید. می توانید برای استدلال گفته ی خود از فیلم هایتان استفاده کنید.

تکلیف 3: آیا تا به حال در مورد مریخ نورد ها چیزی شنیده اید.

در مورد مریخ نورد «روح» (spirit) چطور؟

طراحی و ساخت چتر نجات - جلسه اول

شاید برایتان جالب باشد که بدانید یکی از بخش های مهم این مریخ نورد، چتر نجات آن می باشد که در فرود آن بسیار مهم و مۆثر بوده است.

با جستجو در اینترنت تعدادی عکس یا ترجیحاً قطعه فیلمی از صحنه ی فرود این مریخ نورد روی سطح مریخ بیابید.

جالبتر این که ایده ی استفاده از چتر نجات را سازمان ناسا از دانش آموزان مدارس آمریکایی گرفته است. پس ببینید پروژه ی فعلی شما چند سال پیش یکی از طرح های مهم در ناسا بوده است.

 

مطالب مرتبط:

طراحی و ساخت چتر نجات - جلسه دوم

طراحی و ساخت چتر نجات - جلسه سوم

طراحی و ساخت چتر نجات - جلسه چهارم

طراحی و ساخت چتر نجات - جلسه پنجم

طراحی و ساخت چتر نجات - جلسه ششم

 

بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان - تهیه: بهاره امینی- آزاده کیوانی

تنظیم: فاطمه گودرزی

 

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین