Lekplatsen ger många möjligheter för barn och elever att själva uppleva fysik, göra hypoteser och undersöka hur olika krafter påverkar föremål och hur detta känns i kroppen. På höstens mötesplats om Naturvetenskap och teknik prövade en grupp förskollärare och lärare några övningar som kan genomföras med barn/elever i olika åldrar genom att anpassa frågeställningarna till respektive åldersgrupp. I filmen ovan ser du hur övningarna kan gå till.
Gunga
I en gungställning kan vi uppleva och utforska fler olika krafter, bland annat tyngdkraft, accelerationskraft och centripetalkraft.
- Övning: Hur känns kroppen när vi gungar?
Låt eleverna prova att gunga och uppmana dem att känna efter var i pendelrörelsen man känner sig tyngst, lättast samt när det går som fortast respektive långsammast.
Förklaring: När vi gungar ändrar rörelsen hela tiden riktning och kroppen känner av accelerationskrafter som försvagar eller förstärker upplevelsen av tyngdkraften (gravitationen). När gungan vänder, högst upp i pendelrörelsen, är farten lägst och man känner sig nästan tyngdlös. När gungan är närmast marken är farten som högst och man känner sig då mycket tyngre.
Målgrupp: Förskola och grundskola
- Övning: Gunga tvilling
Kan du gunga tvilling med en kompis om en av er sitter och en av er står upp? Kan du själv gunga tvilling med en tom gunga? Låt eleverna prova.
Förklaring: Tiden det tar för gungan att pendla fram och tillbaka mellan de två ytterlägena beror på pendelns längd. Eftersom svängningstiden beror på pendellängden är det svårt att gunga “tvilling” med en tom gunga om man själv står upp för då flyttas tyngdpunkten så att pendeln blir kortare. Av samma anledning är det svårt att gunga tvilling med en kompis som sitter ner när du själv står upp.
Målgrupp: Högstadiet och gymnasiet
- Övning: Flaskan i gungan
Placera en PET-flaska, halvfylld med någon färgad vätska på en gunga så att den ligger horisontellt. Låt barnen gissa vad som kommer att hända med vätskans yta när du sätter fart på gungan. Kommer vätskan att skvalpa runt i flaskan? Sätt sedan gungan i rörelse.
Förklaring: Centripetalkraft är en kraft som påverkar föremål i en rotationsbana. Vätskan i flaskan påverkas av gungans rotation, och förhåller sig hela tiden vinkelrätt till pendelrörelsens centrumpunkt. Vätskan är därför alltid vinkelrät mot centrumpunkten.
En annan övning kring centripetalkraft är att låta eleverna snurra i en karusell eller ”piruett” och försöka kasta en boll till en kompis som står bredvid. Var tror de att bollen kommer att hamna – och vad händer i verkligheten? Bollen följer en rät linje (i tangentens riktning), från den punkt där den kastas.
Passar för: Grundskola och gymnasium
Studsmatta
Med hjälp av en studsmatta kan vi lära om tyngdkraft och upplevelsen av tyngdlöshet .
- Övning: Hoppa studsmatta med slinky
Låt eleverna (en och en) göra några hopp på en studsmatta samtidigt som de håller i en slinky (en fjädrande plastspiral). När vi hoppar på en studsmatta känner vi av gravitationskraften som mest när vi landar på mattan, och när vi är som högst upp i luften över mattan känner vi oss nästan tyngdlösa.
När slinkyn är hoptryckt, hur känns det då? När slinkyn är utdragen, hur känns det då?
Förklaring: Slinkyn visualiserar det kroppen känner – gravitationen, samt studsmattan som fjädrar tillbaka. Under hoppet ser vi hur slinkyn komprimeras och expanderas omväxlande. Detta är ett sätt att visa hur energi kan omvandlas. Under studsmattehoppen kan kroppen utsättas för krafter upp till 7g!
Målgrupp: Förskola och grundskola
Klätterställning
Med klätterställningens hjälp kan vi lära om gravitation och luftmotstånd.
- Övning: Släppa olika föremål och se hur snabbt de faller till marken.
Låt några av barnen/eleverna klättra upp i klätterställningen och släppa två olika föremål samtidigt, till exempel bollar av olika material och storlek, för att sedan jämföra hur snabbt de faller till marken. Resten av gruppen står på marken och observerar vad som händer. Faller båda föremålen ner lika snabbt? Varför – varför inte?
Låt eleverna testa att släppa en badmintonboll samtidigt som exempelvis en studsboll. En annan variant är att testa en tom upp- och nedvänd vattenmugg med hål i bottnen samtidigt med en utan hål. Vad händer? Eller så kan eleverna få konstruera fallskärmar till föremål med hjälp av kaffefilter eller muffinsformar.
Förklaring: Alla föremål skulle falla lika fort om de endast påverkades av gravitationen (jordens dragningskraft). Men nära jordens yta påverkas ett fallande föremål också av luftmotståndet.
Här kan läraren också göra en koppling till hur vissa växters frön förflyttar sig, till exempel maskros- eller lönnfrön.
Målgrupp: Förskola och grundskola
Rutschkana
I rutschkanan kan vi utforska hur friktion mellan olika ytor påverkar hur snabbt de glider eller rullar ner för ett sluttande plan. För högstadie- och gymnasieelever kan övningar också utvidgas till att handla om roterande föremål.
- Övning: Eleverna får undersöka vilka faktorer som kan påverka hur föremål av olika form och material accelererar nedför ett lutande plan.
Lämpliga föremål kan vara träklossar eller, som i filmen, marmorplattor, som kläs in i olika material, som till exempel frottétyg och bubbelplast.
Variera även föremålens massa, till exempel genom att lägga flera klossar/marmorplattor ovanpå varandra.
För äldre elever (högstadiet/gymnasiet) kan läraren även lägga till föremål som roterar ner för rutschkanan, till exempel olika slags bollar (innebandyboll, studsboll) eller PET-flaskor fyllda med sand respektive vatten.
Innan eleverna släpper iväg föremålen kan de få gissa vilket de tror kommer att komma snabbast ner från rutschkanan. Låt de äldre eleverna göra hypoteser om vad som kommer att hända när man rullar olika föremål, och om det har betydelse om en flaska innehåller något lättflytande eller trögflytande.
Förklaring: Friktion är en kraft som uppkommer mellan två ytor som är i kontakt med varandra och den beror på ytornas små ojämnheter. I rutschbanan visualiseras hur hög eller låg friktionen är mellan olika ytor. Friktionen gör också att runda föremål börjar rulla eller rotera. Vattnet i flaskan följer inte med lika mycket i rotationen som sanden. Därför rullar vattenflaskan snabbare.
Vilka material som ytorna består av, ger alltså den avgörande skillnaden. Däremot spelar föremålets massa rent matematiskt inte någon roll för hur snabbt det glider nerför i en rutschkana. Detta är ofta inte helt enligt vår intuition, så det behöver prövas ordentligt genom försök så att eleverna skapar en praktisk erfarenhet. Jämförelse: Hade vi åkt pulka på snö i en backe istället för en rutschkana hade snön komprimerats av ökat tryck, vilket påverkat friktionen, så att en större massa glidit ner snabbare. Går det riktigt snabbt spelar även luftmotståndet in. Det gäller alltså att hålla ordning på vad som har betydelse i varje enskilt fall.
Målgrupp: Förskola, grundskola och gymnasium
Gungbräda
På gungbrädan kan eleverna utforska Newtons lagar och hävstångspricipen.
- Övning: Välj ut tre-fyra elever som sätter sig på var sin sida av gungbrädan (två på varje sida eller tre på ena sidan och en på den andra, för att försöka undvika individuella jämförelser av elevers vikt). Eleverna ska försöka få gungbrädan att balansera, skapa jämvikt, på olika sätt. De kan till exempel prova att minska eller öka avståndet från gungbrädans mittpunkt (vridningspunkten) på ena sidan, eller så kan en elev byta plats till andra sidan. Vad är det som händer?
Förklaring: En gungbräda fungerar som en hävstång. Med hjälp av hävstångsprincipen kan vi förklara att det går att lyfta ett tungt föremål med mindre kraft genom att använda en längre hävarm, till exempel en skiftnyckel med långt skaft. En stor massa på ena sidan av gungans vridningspunkt behöver alltså en kortare hävarm än en liten massa på andra sidan av gungan för att uppnå jämvikt.
Vid jämvikt är det samma vridmoment (Newtonmeter, Nm) på båda sidor. Om du ska kunna gunga gungbräda med någon som väger mer eller mindre än du själv behöver du därför kunna ändra avståndet från vridningspunkten för att kunna hitta jämvikten.
Målgrupp: Förskola och grundskola
Parabol
Med hjälp av paraboler kan vi lära oss om ljud och ljudvågor.
- Övning: På lekplatsen Plikta i Slottsskogen finns två paraboler som är placerade en bit ifrån varandra. Dela in eleverna i två grupper, där grupp ett står vid den ena parabolen och grupp två vid den andra parabolen. Nu får en elev i taget i respektive grupp säga ett ord eller en kort mening med normal röst, och även testa att viska. Obs! att eleven ska stå nära parabolen och prata i riktning mot mittpunkten (fokus).
Tror eleverna att kompisarna vid den andra parabolen kommer att uppfatta ordet/meningen?
Bilden visar hur alla ljudvågor som träffar parabolskivan reflekteras mot samma fokuspunkt.
Förklaring: När vi gör ljud, som att prata, bärs ljudet genom luften i en ljudvåg. Ljudvågor sprids runt oss i en cirkel. Oavsett vilken riktning ljudvågen går i bär en viss ljudvåg samma hörselinformation. När ljudvågor träffar en hård, tät yta kan de reflekteras iväg i en annan riktning, beroende på ytans vinkling. Med en parabolskiva kommer ljudvågorna att reflektera mot en specifik plats, mot fokus. Om en svag ljudvåg träffar parabolskivan på hundratals olika punkter kommer dessa ljudvågor alla att reflekteras mot fokus. Ljudvågen innehåller samma data vid alla punkter, vilket resulterar i en likformig förstärkt signal.
En amfiteater är byggd enligt samma principer som en parabol, och det är detta som gör att alla i publiken hör vad skådespelarna säger i publiken, oavsett var de sitter.
Målgrupp: Grundskola och gymnasium
Källor och länkar:
Nationellt resurscentrum för fysik
Mötesplats Naturvetenskap och teknik (NT)
Mötesplats NT anordnas av Center för skolutveckling och vänder sig till lärare i förskola, grundskola och gymnasium. Syftet är att dela erfarenheter och tillsammans bygga kunskap som stärker undervisningen och progressionen i lärandet.
Mötesplatserna ska ge inspiration och möjlighet till fördjupning inom olika tematiska områden, genom exempelvis föreläsningar av inbjudna gäster, workshops, gemensamma studiebesök med mera. Innehåll och former kan variera, liksom vilka årskurser/skolformer mötesplatsen vänder sig till.
Läs mer om Mötesplats NT på Centers hemsida
Kommande mötesplatser läggs ut i Lärtorgets kalender
