Learning Resources LER 2442 Manual page 18

Eenvoudige machines, een belangrijk onderdeel van het
dagelijks leven, vereenvoudigen taken zoals objecten
opheffen, trekken of duwen. Eenvoudige machines stellen
een persoon in staat om minder energie en inspanning uit te
oefenen om een taak te volbrengen. Zo vraagt bijvoorbeeld
een zware doos in een vrachtwagen tillen veel meer kracht
en inspanning dan die doos een hellend vlak op te duwen.
Eenvoudige machines kunnen ook de hoeveelheid kracht
die nodig is om een object te verplaatsen verminderen of de
richting veranderen of de vereiste krachtsafstand verminderen.
Deze kit omvat 63 onderdelen om vijf eenvoudige machines
te bouwen: een katrol, hellend vlak, keg, hefboom of een wiel
met as. Elke machine is ontworpen om op zijn eigen manier de
kracht en inspanning te verminderen.
Katrol (figuur 1)
De belangrijkste functie van een katrol is om de richting van
een uitgeoefende kracht te veranderen die op zijn beurt de
benodigde hoeveelheid kracht en inspanning om een object te
verplaatsen vermindert. Een naar beneden gerichte kracht op
een katrol uitoefenen, zal een object aan de andere kant van
de katrol naar boven verplaatsen. Demonstreer dit principe
door het touw en de haak van het 10 grams blok over één
katrolwiel te leiden en de haak naar beneden te trekken (Zie
figuur 1F). Je ziet hoe het blok naar boven beweegt terwijl de
haak naar beneden getrokken wordt. De toegepaste kracht
verandert de richting waarin het blok beweegt en maakt het
gemakkelijker om het naar boven te verplaatsen.
Stel je een bouwvakker voor die probeert een grote balk
naar het hoogste punt van een gebouw te duwen. Het zou
gemakkelijker zijn om de balk op te tillen m.b.v. een machine
met een katrolinrichting.
Een katrol bestaat uit een koord of draad dat over minstens
één wiel of een wielstelsel beweegt. Uit het leven gegrepen
voorbeelden van katrollen zijn bijv. een vlaggenmast,
bouwkraan, raamjaloezieën of ouderwetse liften.
Experimenteer met het katrolmodel door de plaats,
hoeveelheid en/of de maat van de wielen te veranderen.
Voeg sluitringen toe aan het uiteinde van de haak. Hoeveel
sluitringen zijn er nodig om het 5 grams blok en het 10 grams
blok te verplaatsen? Verandert de inspanning wanneer je het
touw door meer of minder wielen leidt? Hoe verandert de
richting? Verandert de inspanning wanneer je kleine of grote
wielen gebruikt? Verandert de inspanning wanneer je de
positie van de wielen verandert? Hoe verandert de richting?
17
NL Hellend vlak (figuur 2)
De belangrijkste functie van een hellend vlak is om een object
met minder inspanning en kracht over een grotere afstand
naar een bepaalde hoogte te verplaatsen door het te trekken
of te duwen. Demonstreer dit principe door het 10 grams blok
op het hellend vlak omhoog te trekken (Zie figuur 2B). Plaats
daarna het blok op een tafel en til het tot dezelfde hoogte
recht omhoog. Je ziet dat het gemakkelijker is om het blok
op het hellend vlak omhoog te trekken dan het handmatig
omhoog te tillen. Het blok omhoog trekken vereist een grotere
afstand maar het hellend vlak maakt de procedure
gemakkelijker.
Stel je iemand voor die dozen laadt door ze van de grond te
lichten en ze achter in een vrachtwagen te plaatsen. Het zou
gemakkelijker zijn om de dozen op een helling omhoog te
dragen of te duwen. Zelfs al is de afstand groter, een hellend
vlak vraagt minder inspanning dan handmatig tillen.
Een hellend vlak bestaat uit een helling die naar een ander
niveau leidt. Uit het leven gegrepen voorbeelden van hellende
vlakken zijn trappen en glijbanen.
Experimenteer met het hellende vlak door de hoogte te
veranderen. (Zie figuur 2D.) Wordt de benodigde inspanning
verhoogd of verlaagd met een hogere helling? Laat een bal
naast de helling van dezelfde hoogte naar beneden vallen en
rol tegelijkertijd een tweede bal van de helling af. Welke bal
bereikt als eerste de grond? Er is minder kracht nodig om de
bal van de helling af te laten accelereren, dus die bal bereikt
de grond het laatst.
Keg (figuur 3)
Het doel van een keg is om objecten in twee of meer stukjes te
splitsen of te verdelen door er een afgeschuind voorwerp met
een scherpe rand in te steken. Demonstreer dit principe door
een keg tussen twee draagvlakken, die door elastiekjes bij
elkaar gehouden worden, te steken (Zie figuur 3B). Je ziet hoe
de ruimte tussen de twee draagvlakken groter wordt naarmate
je de keg er verder insteekt.
Stel je de boeg van een boot voor die zich door het water
voortbeweegt. Het puntige uiteinde (ofwel de keg) zorgt
ervoor dat de boot zich gemakkelijker voortbeweegt. De boot
zou zich niet zo doelmatig voortbewegen als haar boeg slechts
een plat oppervlak zou zijn.
Een keg bestaat uit tenminste één maar meestal twee
samengevoegde hellende vlakken. Uit het leven gegrepen
voorbeelden van keggen zijn messen, bijlen, beitels en de
boegen van boten.