مشاهده قرقره ها

اهداف

وسایل لازم

طرح درس

مطالبی لازم است دانش آموزان در ابتدا بدانند به شرح زیر است:

دستگاه هایی که با قرقره ها ساخته می شوند، یکی از انواع ماشین های ساده اند. قرقره یک چرخ شیاردار است که از داخل شیار آن یک طناب عبور کرده است. قرقره ها مانند اهرم ها با مزیت مکانیکی خود، ما را در جابجا کردن بارهای سنگین یاری می کنند.

قرقره ها در دو گروه تقسیم بندی می شوند. زمانی که چرخ شیاردار قرقره به یک سطح ثابت متصل باشد، به

آن قرقره ثابت می گوییم. یک قرقره ثابت با تغییر دادن جهت نیرو به ما کمک می کند. به عنوان مثال، برای بلند کردن یک وزنه به کمک یک قرقره ثابت، نیروی محرک در جهت پایین اعمال می شود ولی وزنه به سمت بالا حرکت می کند. ولی باید توجه داشت که یک قرقره ثابت هیچ مزیت مکانیکی ای ندارد و مقدار نیروی محرک هیچ تفاوتی نخواهد کرد و قرقره تنها جهت نیرو را تغییر می دهد.

گروه دیگر قرقره ها، قرقره های متحرک اند. در این نوع قرقره ها، طناب به یک سطح ثابت متصل می شود و خود قرقره بر روی طناب حرکت می کند. نیروی مقاوم بر روی چرخ قرقره وارد می شود و نیروی محرک به سمت محل اتصال طناب و سطح ثابت است. یک قرقره متحرک، نیروی محرک لازم برای غلبه بر نیروی مقاوم را کاهش می دهد.

این دو نوع قرقره ها می توانند با یکدیگر ترکیب شوند و یک دستگاه قرقره مرکب را بسازند. این دستگاه حداقل از 2 قرقره تشکیل شده است. بنابراین قرقره های مرکب بسیار متنوع و گوناگون خواهند بود. با پیچیده شدن قرقره مرکب، نیروی محرک لازم برای غلبه بر نیروی مقاوم کاهش می یابد. به عنوان مثال یک قرقره ی مرکب که یک قرقره ثابت و یک قرقره متحرک دارد، هم نیروی محرک را نصف خواهد کرد هم جهت آن را تغییر می دهد.

پرسش مقابل را در کلاس مطرح نموده و در مورد آن بحث کنید: چرا با تغببر نوع قرقره، مزیت مکانیکی آن تغییر می کند؟

سپس برگه جدول نتایج و صفحه شطرنجی را بین دانش آموزان توزیع کنید و از آن ها بخواهید تا آزمایش زیر را انجام دهند:

شیوه انجام آزمایش:

یک سیستم قرقره ثابت تک قرقره ای بسازید.

به کمک یک نیروسنج، نیروی محرک لازم برای بلند کردن یک وزنه را بیابید.

مقدار این نیرو را در جدول نتایج موجود در برگه فعالیت یادداشت کنید.

یک سیستم قرقره متحرک تک قرقره ای بسازید.

به کمک یک نیروسنج، نیروی محرک لازم برای بلند کردن یک وزنه را بیابید.

مقدار این نیرو را در جدول نتایج یادداشت کنید.

یک سیستم قرقره مرکب با یک قرقره ثابت و یک قرقره متحرک بسازید.

به کمک یک نیروسنج، نیروی محرک لازم برای بلند کردن یک وزنه را بیابید.

مقدار این نیرو را در جدول نتایج یادداشت کنید.

یک سیستم قرقره مرکب دیگر با یک قرقره ثابت و یک قرقره متحرک بسازید.

به کمک یک نیروسنج، نیروی محرک لازم برای بلند کردن یک وزنه را بیابید.

مقدار این نیرو را در جدول نتایج یادداشت کنید.

بررسی نتایج:

در صورت تمایل از بچه ها بخواهید نتایج به دست آمده را در یک نمودار میله ای نمایش دهند. هر ستون مربوط به یک دستگاه قرقره ای باشد و ارتفاع ستون بیانگر نیروی محرک باشد.

دانش آموزان از بررسی نتایج چه نتیجه ای می گیرند؟ نوع دستگاه قرقره ای چه تاثیری بر میزان نیروی محرک دارد؟

پرسش هایی برای دانش آموزان

چرا نمودار میله ای برای نمایش این گونه اطلاعات مناست است؟

در این آزمایش، کدام متغییر ها مستقل و کدام متغییر ها وابسته اند؟

در نهایت از دانش آموزان بپرسید آیا اعداد به دست آمده از آزمایش با پاسخشان به پرسشی که در ابتدای درس مطرح شد مطابقت دارد؟ دلیل این تطابق یا عدم تطابق را چیست؟

مترجم: سینا پرسا