Hoe werkt een knikkerbaan - de fysica

Dit is hoe een knikkerbaan werkt: zo bouw je hem en zo werkt de fysica

Iedereen houdt van ze, en we hebben er hier een heel stel knikkerbanen voor je beoordeeld. Maar hoe werkt een knikkerbaan nou eigenlijk?

Wat gebeurd er bij een knikkerbaan?

Je verkent fysica! De zwaartekracht trekt de knikkers van de eerste heuvel af. Op de top van de heuvel heeft de knikker potentiële energie (energie die is opgeslagen en gereed is om te worden vrijgegeven). Terwijl de knikker van de heuvels rolt, verandert de potentiële energie in kinetische energie (bewegingsenergie).

Lees ook: wanneer is de knikkerbaan uitgevonden?

Tips voor het maken van een knikkerbaan

  • Om de knikkerbaan te laten werken, moet de eerste heuvel de hoogste heuvel zijn.
  • Deze wetenschapsverkenning is leuk voor verschillende leeftijden. Zelfs mijn 2-jarige was volledig verliefd op de knikkerbaan die we hadden gemaakt. Hij speelde er dagen mee! (Natuurlijk, als je kind jonger dan 3 jaar is, moet je eraan denken dat knikkers gevaren hebben, wees altijd alert en laat je kind nooit zonder toezicht achter.)

We hebben nu een leuke gekocht, maar toen we begonnen was onze knikkerbaan er eentje die bestond uit een flexibel, kunststof spoor dat is opgebouwd uit twee parallelle rails, net als een spoorweg.

Set van infographics over educatief speelgoed

Ontvang deze handige educatieve tips bij onze nieuwsbrief

Benieuwd naar de ontwikkelingen die je kind doormaakt in elke levensfase? Dan is deze set infographics leuk voor jou!

Deze kunnen eenvoudig worden samengevoegd en met een breed scala aan steunen op de grond kunnen er structuren worden gebouwd die lijken op achtbanen. De ‘auto’s’ zijn knikkers, van staal of van plastic, die handig zijn omdat ze verschillende massa’s hebben.

Kijk ook hier hoe je een leuke knikkerbaan maakt van kartonnen wc rollen en wat fantasie:

Hoe werkt de fysica bij een knikkerbaan?

Dan, voor de liefhebbers, wat meer technische achtergrond over wat er precies gebeurd met de kogels in een knikkerbaan.

Versnelling onder zwaartekracht

Dit kan worden aangetoond met behulp van een helling met een constante hoek en het loslaten van knikkers vanuit verschillende hoogten.

Het wordt duidelijk dat knikkers die vanaf een grotere hoogte worden vrijgegeven een hogere snelheid bereiken op de bodem van de helling, maar dat de snelheid aan de onderkant niet lineair gerelateerd is aan de hoogte van de vrijgave.

Met behulp van lichtpoorten aan de onderkant van de run is het mogelijk om de snelheid te meten en deze relateren aan de hoogte van de vrijgave. Dit biedt ook de gelegenheid om de effecten van wrijving na te gaan en te testen.

Potentiële en kinetische energie

Een knikkerbaan (rechtlijning zonder verticale bochten) is een goede manier om de conversie tussen potentiële en kinetische energie te demonstreren.

Kinderen zullen snel begrijpen dat de knikkers sneller gaan wanneer ze van het loslaatpunt vallen en ze vaart verliezen wanneer ze terug klimmen.

Dit kan leiden tot discussies over het ontwerp van de baan, zodat een knikker altijd het einde zal bereiken. Dit biedt een nieuwe gelegenheid om verliesmechanismen te bespreken.

Dit kan ook worden aangetoond met behulp van een U-vormige baan en het waarnemen van een knikker dat zijn energie dissipeert terwijl het heen en weer oscilleert.

Projectielen

De knikkerbaan kan ook worden gebruikt als een lancering voor projectielen. Door een helling te bouwen met een horizontaal gedeelte aan de onderkant en een zandbak om de knikker veilig op te vangen, kan het bereik van de knikker worden gerelateerd aan de lanceerhoogte.

Door de baan zo te plaatsen dat de knikker in een kleine opwaartse hoek ten opzichte van de grond wordt gelanceerd, kan de daaropvolgende toename in bereik worden aangetoond.

In latere mechanica-lessen voor wat oudere kinderen kan de relatie tussen bereik en lanceerhoek worden gedemonstreerd, maar de principes kunnen aan jongere kinderen worden uitgelegd.

Beweging in een cirkel

Beweging in een horizontale cirkel kan worden onderzocht door een cirkelvormig gedeelte van de baan te bouwen. Dit demonstreert de eerste wet van Newton, maar introduceert ook het idee van centripetale kracht, aangezien, naarmate de snelheid van een knikker toeneemt, het de baan zal verlaten op het punt waarop de centripetale kracht geleverd door de baan onvoldoende wordt voor de gekozen snelheid en straal.

Aldus kunnen de invloeden van snelheid en buigstraal worden onderzocht en kan het gebruik van een geborgen spoor voor het toestaan ​​van hogere snelheden ook worden getoond.

Set van infographics over educatief speelgoed

Ontvang deze handige educatieve tips bij onze nieuwsbrief

Benieuwd naar de ontwikkelingen die je kind doormaakt in elke levensfase? Dan is deze set infographics leuk voor jou!

De bewegingsprincipes in een verticale cirkel kunnen worden aangetoond met behulp van een hellingbaan die in een lus wordt ingevoerd. Na kinetische en potentiële energie en snelheid besproken te hebben, kunnen kinderen de variabelen afleiden die bepalen of de knikker een volledige cirkel zal voltooien.

Een leuke les om te bouwen en uit te voeren met je kids dus!

Leave a Reply