最高の輪ゴム車

輪ゴムはエネルギー変換を教える便利で効果的な方法であり、この輪ゴム車はそのレッスンを爆風にします!

Googleで「ゴムバンド車プロジェクト」をすばやく検索すると、何万もの結果が得られます。 上位の結果は、トラクションのない小さな車輪のある車、またはアクセルに取り付けるのが難しいCD車輪を示しています。どちらもプロジェクトベースの学習には理想的ではありません。

ラバーバンド車を成功させるための鍵の1つは、アクセルで滑らないゴム製のグリップを備えた大きなホイールです。 これにより、短距離を短距離で走ったり、長距離を走ったりするように車を設計できます。 プロジェクトの最終ステップの後、各タイプの目標を達成するために車のデザインを変更する方法を学び、付属の教材を参照してください。

このプロジェクトは4年生以上に推奨されますが、若い学生の小さなグループは特別な助けを借りてこの車を組み立てることができます。

STEM-Inventions.comでレッスン計画、1ページのプロジェクトシート、その他のプロジェクトのアイデアを見つけることができます。

ステップ1:ツールと材料

道具

  • ホットグルーガンとスティックスティック
  • はさみ

材料

  • (14)クラフトスティック
  • (6)クラフトキューブ
  • 大型のプラスチックホイールセット(ホイール、ダボ、輪ゴム)
  • (1)プラスチックストロー
  • マスキングテープ
  • (1)4 "ケーブルタイ
  • (1)1 / 8x7 "#117bゴムバンド
  • オプション:小さなプラスチックホイールと1/8 "ダボ
  • オプション:金属ワッシャーなどの重い材料

ステップ2:フレームを構築する

図に示すように、2本のクラフトスティックのフレームを作成します(写真1)。

図のようにクラフトキューブに接着し、上部に同じフレームパターンを複製します(写真2)。 このキューブアンドスティック構造により、フレームが曲がるのを防ぎます。

重要 :写真2の右側の立方体がクラフトスティックの端に接着されていないことに注意してください。 キューブとスティックの端の間に約1/2インチの隙間が必要です。これは、次のステップに必要なフレームの重要な部分です。

また、そのギャップを越えて接着することを避けることも重要です。 明確な注釈については、図1をクリックしてください。

ステップ3:駆動輪を作る

次のステップは、輪ゴムを車輪に取り付けることです。これにより、牽引力が増します。 輪ゴムがないと、車が慣性を克服して動き始める前に、車輪が回転してエネルギーを浪費します。

輪ゴムを追加するのは難しい場合があります。 最良の方法は、親指でホイールの端にゴムバンドを保持し、もう片方の手でホイールに慎重に輪をかけることです(写真1)。 4つの車輪すべてで繰り返します。 5年生以下の生徒には、この手順を準備する必要がある場合があります。

ホイールをダボに取り付け、長さ約0.5インチの2本のストローをカットします。ストローをダボに置き、別のホイールを取り付けます(写真2)。

重要:ホイールはぴったりとフィットする必要があります。 ダボがゆるく収まる場合は、ホイールに挿入する前に、ダボの端にマスキングテープの層を巻き付けます(写真3)。

ステップ4:ドライブホイールを取り付ける

適量のホットグルーを使用して、ストロー片をフレームに取り付けます。 フレームを作るときに作られた隙間にストローを接着してください(写真1と2)。 この配置により、車が巻き上げられたときに駆動輪がフレームの端に引っ張られることが保証されます。 駆動輪がフレーム上の他の場所に接着またはテープで固定されている場合、巻き上げられた輪ゴムの力がそれをはぎ取ります。

ステップ5:アイドルホイールを作成する

最後のステップと同じようにホイールセットを作成します。ただし、今回は4.5 "(11cm)のストローを使用します。これらのホイールは、ゴムバンドが引っ張られないため、フレームの反対側にテープで留めることができます(写真1)。

これらのホイールの目的は、摩擦を減らし(フレームが地面を引きずるのに対して)、いくらかの重量を加えて運動量を増やすことです。 これらのホイールは、車がどれだけまっすぐに転がるかを改善することもできます。 輪ゴムが地面に接している4つの車輪があると、車が横に曲がるのを防ぐのに役立ちます。

重要:4つの車輪を揃える必要があります。 つまり、ダボは互いに平行でなければなりません。 そうしないと、車は横に曲がります。

ステップ6:ラバーバンドを取り付ける

アイドルホイールの近くでヒッチノットを使用して、フレームの周りに輪ゴムを結びます(写真1)。 ストローに縛り付けないようにしてください。さもないとアイドルホイールのダボを挟み、ホイールが回転しなくなります。

ケーブルタイをドライブホイールダボに結びます。 できるだけきつく引っ張り、余分な部分を切り取ります(写真2)。 これは、輪ゴムが駆動輪に取り付けられる場所です。 次のステップでケーブルタイが滑る場合は、少量のホットグルーを塗布します。

ステップ7:それを巻き上げます!

ラバーバンドをドライブホイールダボに接続します(写真1)。

ダボの周りに輪ゴムを巻きます(写真2)。 人差し指を使用して、輪ゴムをドライブアクセルに何度も巻き付けるまで、ドライブホイールをすばやく回転させてください(写真3)。

ステップ8:速度または距離を選択しますか?

基本的な車の設計はうまく機能し、それでも生徒に運動量、エネルギー変換、慣性について教えることができます。 ただし、車を速度または距離のいずれかに特化する場合は、次をお読みください。

スピードを重視した設計

  • 車は慣性のために最高速度に達するのに時間がかかります。 慣性は、オブジェクトが動きの変化に抵抗する傾向です。 つまり、オブジェクトを動かすのに必要なエネルギー量です。
  • より重くてより大きなオブジェクトは、より大きな慣性を持ち、動き始めるためにより多くのエネルギーを必要とします。 この場合、重量が大きすぎると、車が最高速度に達する前に移動するために余分なエネルギーが必要になります。
  • したがって、スピーディな車を作るには、できるだけ軽量でなければなりません。
  • そのために、小さなホイールを使用してアイドルホイールを変更するか(写真1)、フレームで使用する材料の一部を減らして実験することができます。 駆動輪は大きくなければなりません。 小さな車輪は慣性が小さすぎ、床を掴んで車を前進させるのではなく、車を放すとその場でスピンします。
  • さらに、複数の輪ゴムを使用して実験することができます。 ラバーバンドを増やすと、保存して運動に変換できるエネルギーの総量が増加し、1つのラバーバンドと同じ期間に放出されるエネルギー量が増加します。 言い換えると、2つ以上の輪ゴムは車をより速く加速できますが、多すぎるとトルク(回転力)が大きくなり、車輪が所定の位置で回転してからトラクションを得ることができます。フレームも破壊します。

距離の設計

  • 車が永遠に続かない理由は摩擦のためです。 摩擦とは、通常は運動エネルギーを熱に変換することにより、2つのオブジェクトが互いに摩擦して減速することです。
  • 車は主にストローの内側をこする回転するダボの形で摩擦を発生させます。
  • ストローの内側に熱い接着剤が少し付着しているような過度の摩擦がないと仮定すると、車をさらに前進させるには、蓄積されたエネルギーをより効果的に使用する必要があります。 より多くの質量を追加すると、これが行われます。
  • どうして? より多くの質量を追加すると、より多くの運動量が生成されます。これは、オブジェクトが現在の軌道を継続する傾向です。 たとえば、駆動輪にワッシャーを追加すると、全体の質量が増加し、運動量が発生する可能性が高まります(写真2)。
  • 追加の勢いは減速して停止するのが難しいため、避けられないわずかな摩擦は以前ほど車を減速させません。 したがって、余分な運動量は車をより遠くまで「運ぶ」。
  • ただし、重い場合は加速に時間がかかり、運動量=速度x質量であるため、その余分な運動量を生成するには車が高速に到達する必要があります。
  • 速度を上げるには、複数のラバーバンドを使用できます(写真2)。 駆動輪は重いため、より多くの牽引力を生成し、余分なトルクのためにスリップする可能性が低くなります。
  • 重要なのは、ホイールに質量を追加する必要があることです。 フレームに追加すると、ダボとストローの内側との間の摩擦が増加します。 これは、フレームの重量がダボにかかっているため、フレームに質量を追加すると、ダボの重量が大きくなり、摩擦が大きくなるためです。 これにより、実際に車は余分な重量がない場合よりもパフォーマンスが低下します。

どちらの場合でも、学生と一緒にこのプロジェクトを促進している場合は、実験と観察学習を奨励してください。 最初のアイデアが基本的な例と同じように機能しない場合でも、それらの失敗は手元の物理学の原理について学ぶ機会を作り出します。

ステップ9:レッスン計画とプロジェクトシート

このプロジェクトを子供たちのグループに教えることを計画している場合は、添付のレッスンプランとプロジェクトシートをダウンロードしてください。 私のすべてのレッスンプランと同様に、プロジェクトの目標、準備、トラブルシューティング、および推奨されるレッスンプランが含まれています。 レッスンプランはアウトラインであり、編集可能な.docxファイルとして提供されます。これは、視聴者に合わせて詳しく説明するように設計されています。

プロジェクトシートをダウンロードするには、画像をクリックしてから、左下隅のダウンロードボタンをクリックします。 または、右クリックして新しいタブで画像を開き、右クリックして画像を保存します。

プロジェクトシートは、5年生以上の生徒の補佐役として使用できます。 グレード4以下の場合、ステップバイステップで車を組み立てる方法を示し、プロジェクトシートをステップのリマインダーとして使用することをお勧めします。 2人の学生ごとに1つのプロジェクトシートを印刷します。

ここまで読んでくれてありがとう! このような科学とエンジニアリングのプロジェクトがさらに必要な場合は、Made for STEAMをご覧ください。

添付ファイル

  • Rubber Band Car.docxダウンロード

関連記事