Hoe maak je een helikopter uit papier?

Transcriptie

1 Hoe maak je een helikopter uit papier? In deze les scheuren en vouwen de leerlingen een helikopter uit een blad papier. Ze kiezen daarbij zelf het formaat en gewicht van het blad. De leerlingen onderzoeken hoe een helikopter uit papier beweegt. Ze ervaren hoe de zwaartekracht hun helikopter doet vallen. Ze gaan na hoe de schroefbladen wentelen en hoe keuzes zoals gewicht en grootte de valsnelheid beïnvloeden. Als uitbreidingsopdracht zoeken ze zelf informatie over verschillende types helikopters. Doelen De leerlingen kunnen een helikopter uit een blad papier scheuren en vouwen. De leerlingen weten welke energie of kracht nodig is om van een blad papier een wentelende helikopter te maken. De leerlingen kunnen vertellen hoe ze de schroefbladen van hun helikopter in wijzerzin en in tegenwijzerzin laten wentelen. De leerlingen weten welke keuzes zorgen voor een goede helikopter. Referenties VVKBaO OVSG GO ET ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; WO-TEC-01.14; WO-TEC-01.23; WO-TEC-02.10; WO-TEC-02.11; WO-TEC-02.13; WO-TEC-02.22; WO-TEC-02.24; WO-TEC-02.29; WO-TEC-02.30; WO-TEC-02.31; WO-TEC-03.05; WO-TEC-04.02; WO-TEC-04.03; WO-TEC-04.04; WO-TEC-04.05; WO-NAT-01.09; WO-NAT-04.15a ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; 2.8; 2.10; 2.12; 2.13; 2.14; 2.15; 2.16; 1.2; 1.16 Timing 75 min. Materiaal voor de leerlingen voor de hele klas voor de demonstratietafel een blad papier een meetlat een kleurpotlood bladen papier van verschillend formaat (zowel A5- als A4-formaat) en gewicht (80 g en 160 g) 12 paperclips enkele vruchtjes van een esdoorn Thema s Deze techniekactiviteit kan aan bod komen bij een thema over de herfst; lucht; transport; voertuigen; zwaartekracht;... 39

2 Instap Bekijk de foto s in het leerwerkboek. Laat de leerlingen gericht waarnemen. Bespreek zeker de onderstaande kijkwijzervragen. Vergelijk de drie helikopters. Wat is er gelijk? (Elke helikopter heeft twee schroeven, elke helikopter heeft een landingsgestel, elke helikopter heeft een cockpit...) Wat verschilt er? (De Chinook heeft twee horizontale schroeven, de Alouette en de Black Hawk Sikorsky hebben één horizontale en één verticale schroef, het landingsgestel van de Black Hawk Sikorsky is ingetrokken...) Waarvoor worden de onderste twee helikopters wellicht gebruikt? (voor militaire doeleinden) Hoe weet je dat? (Ze zijn kakikleurig.) Op welk voorwerp uit de natuur lijkt de schroef van een helikopter? (op de vrucht van een esdoorn) Gooi een vruchtje van een esdoorn in de lucht en bekijk hoe het naar beneden valt. Wat zie je? (Het wentelt rond terwijl het valt.) Hoe blijven helikopters in de lucht? (De wentelende schroeven houden de helikopter in de lucht.) Vandaag scheur en vouw je een helikopter uit een blad papier. Je onderzoekt welke keuzes zorgen voor de beste helikopter. Leskern STAP 1 Laat de leerlingen de kenmerken verbinden met de passende foto s. Verbind elke foto met het juiste kenmerk. Maak een woordspin op het bord rond het woord techniek. Laat de leerlingen met sleutelwoorden noteren waaraan ze denken bij techniek. Stap over naar de defi nitie van techniek in het leerwerkboek. Techniek omvat elk voorwerp dat niet in de natuur voorkomt. Techniek is dus alles wat door de mens wordt gemaakt. Voor heel wat uitvindingen halen mensen ideeën uit de natuur. Zo lijken de schroeven van helikopters (techniek) erg op de vrucht van een esdoorn (natuur). Laat de leerlingen onderzoeken hoeveel schroeven, horizontale schroefbladen en staartschroefbladen elke helikopter telt. Doe dat indien nodig voor één helikopter klassikaal of laat de leerlingen met een partner de oplossing zoeken. Bespreek. Zorg dat leerlingen de termen schroef en schroefblad begrijpen. Helikopters gebruiken schroeven om te kunnen voortbewegen. Een schroef bestaat uit enkele schroefbladen. Tel het aantal schroeven en schroefbladen op de foto s en noteer het aantal in de tabel. Wat stel je vast? (Elke helikopter telt twee schroeven, er bestaan helikopters met enkel horizontale schroeven, elke schroef telt minstens drie schroefbladen...) Achtergrondinformatie De vrucht van de esdoorn is voorzien van een grote vleugel en wordt soms helikoptertje genoemd. Er zitten twee vruchten aan één steeltje, zodat de vleugels tegenover elkaar staan, waardoor ze de wind goed vangen. Een steeltje met twee vruchten kun je dus vergelijken met een schroef met twee schroefbladen. De Alouette III is een lichte, eenmotorige helikopter. Hij heeft een horizontale schroef en een verticale staartschroef, beide met drie bladen, en maakt bij het vliegen een typisch metaalachtig geluid. De romp bestaat uit een kenmerkende ovaalvormige glazen cockpit. De helikopter heeft een niet-intrekbaar landingsgestel. In de Alpenlanden wordt hij ook veel gebruikt als reddingshelikopter. De CH-47 Chinook is een zware transporthelikopter voor bv. troepentransport, medische evacuatie en vervoer van goederen. Hij heeft twee horizontale schroeven, waarbij elke schroef uit drie schroefbladen bestaat. De maximumsnelheid van de helikopter is 315 km/uur. De UH-60 Black Hawk van Sikorsky is een middelzware transport- of aanvalshelikopter die in meer dan 20 landen wordt gebruikt. Hij kan diverse taken uitvoeren, waaronder luchtaanvallen en gewondentransport. 40

3 STAP 1 mens natuur

4 STAP 2 Laat de leerlingen de foto van het afgewerkte model (foto 8) bekijken. Uit hoeveel delen is de helikopter gemaakt? (uit één deel) Uit welke materialen is de helikopter gemaakt? (uit papier) Hoeveel schroeven telt de helikopter die je zult maken? (1 schroef) Hoeveel schroefbladen telt de helikopter die je zult maken? (drie schroefbladen) De leerlingen vullen de tekst in hun leerwerkboek aan. Ik denk na over het probleem. Ik ontwerp. Ik maak. Laat de leerlingen het gewicht en het formaat (A4 of A5) van het papier kiezen waarmee ze hun helikopter zullen maken. Ze kruisen hun keuzes aan in het leerwerkboek. Welk materiaal gebruik je? Kruis aan. Overloop het stappenplan eerst klassikaal en los de schriftelijke opdrachten bij foto s 1 en 3 op. Zo wijs je de leerlingen vooraf op mogelijke moeilijkheden. Bekijk het pictogram. Waarmee moet je rekening houden als je je helikopter maakt? (nauwkeurig werken) Welk hulpmiddel kun je gebruiken om heel nauwkeurig te scheuren? (een meetlat langs de vouwlijn leggen, in twee richtingen vouwen waardoor de vouwlijn duidelijker wordt en het papier gemakkelijker langs die vouwlijn scheurt, met behulp van een meetlat en spijker of naald rillen waardoor je een groef aanbrengt op de vouwlijn...) Hoeveel vouwlijnen tel je op foto 1? (twee vouwlijnen) Vergelijk foto s 2 en 3. Wat verschilt er? (De drie delen zijn nogmaals gevouwen.) Duid bij foto 3 met een kleurpotlood de korte vouwlijn op elk deel aan. De leerlingen volgen individueel de stappen in het stappenplan om hun helikopter te maken. Ze lossen de schriftelijke opdracht bij foto s 6 en 8 op. Bespreek kort. 42

5 STAP

6 Ik test. Laat de leerlingen hun helikopter testen. Ze kunnen de beweging van hun helikopter en de mate van nauwkeurigheid bij het vouwen en scheuren ook vergelijken met de helikopter van een klasgenoot. Houd de helikopter zo hoog mogelijk, met de punt naar beneden. Laat de helikopter los. Laat hen in het leerwerkboek aanduiden wat ze vaststellen in verband met de manier waarop de schroefbladen wentelen en hoe ze gevouwen en gescheurd zijn. Bespreek kort. Hoe wentelen de schroefbladen van je helikopter? (altijd in wijzerzin) Ik verbeter. Bespreek kort enkele mogelijke verbeterpunten. Laat minstens één verbeterpunt noteren in het leerwerkboek. Wat wil je verbeteren aan je helikopter? (zwaarder papier gebruiken, een ander formaat van papier gebruiken, nauwkeuriger vouwen en scheuren...) TIPS Je kunt de leerlingen bij het doorlopen van de fasen van het technisch proces (ik denk na over het probleem, ik ontwerp, ik maak, ik test, ik verbeter) het bijbehorende pictogram laten aankruisen of inkleuren. Zo scherp je de attitude van het planmatig werken aan. Je kunt hen na het doorlopen van alle fasen ook het pictogram groen laten kleuren van de fase(n) die vlot verliep(en). De fase(n) waarmee ze nog moeite hadden, kleuren ze rood in. Je kunt de leerlingen ook uitdagen om een helikopter uit papier te maken die zo goed mogelijk lijkt op een vrucht van een esdoorn. Zo n model voldoet aan andere eisen, want het telt maar twee schroefbladen. Slagen de leerlingen erin om een model te maken dat aan die eis voldoet? En welk model blijft het langst in de lucht? 44

7 schroefbladen bv. zwaarder papier gebruiken, nauwkeuriger vouwen... 45

8 STAP 3 Laat de leerlingen aankruisen op welke manier ze hun blad papier bewerkt hebben tot een helikopter. Welke veranderingen heb je aan het blad papier aangebracht? (gescheurd en gevouwen) STAP 4 Laat de leerlingen aankruisen welke energie of kracht nodig is om van een blad papier te komen tot een wentelende helikopter. Welke energie of kracht is nodig om van een blad papier te komen tot een wentelende helikopter? (spierkracht en zwaartekracht) Waarvoor had je spierkracht nodig? (voor het scheuren, voor het vouwen, om de helikopter in de lucht te heffen...) Wanneer speelde de zwaartekracht een rol? (bij het vallen) Welk natuurlijk verschijnsel herken je bij het vallen van de helikopter? (de zwaartekracht) TIP Wijs de leerlingen erop dat de zwaartekracht niet alleen verantwoordelijk is voor het vallen van voorwerpen zoals hun helikopter of een appel, maar ook op grote afstand werkt, bv. tussen de aarde en de maan en tussen de zon en de planeten. De zwaartekracht zorgt er ook voor dat de maan of een satelliet in een baan om de aarde blijft en dat de aarde zelf in een baan om de zon blijft draaien. STAP 5 De leerlingen stelden vast dat de schroefbladen van hun helikopter bij het vallen altijd in wijzerzin bewogen. Laat hen nu per twee onderzoeken op welke manier ze de schroefbladen ook in tegenwijzerzin kunnen laten bewegen. Wat moet je doen om de schroefbladen in tegenwijzerzin te laten wentelen? (de helikopter omhoog gooien) STAP 6 Bij het ontwikkelen van een technische realisatie moeten keuzes gemaakt worden. Onderzoek klassikaal welke keuzes leiden tot de beste helikopter. Geef de leerlingen telkens even de tijd om vooraf een voorspelling (hypothese: Wat denk je? ) te maken. Zo leg je de link met wetenschappelijk denken. De leerlingen noteren hun waarnemingen en vaststellingen in hun leerwerkboek. Laat een blad papier en een zelfgemaakte helikopter van op een hoogte naar beneden vallen. Welk hulpmiddel kun je gebruiken om het blad papier en de helikopter van op een hoogte te laten vallen? (een stoel, een ladder...) Wat denk je? Wat zie je? (Het blad papier dwarrelt naar beneden, de helikopter valt recht naar beneden, de helikopter valt eerder op de grond dan het blad papier.) Kom tot het besluit: Een helikopter ondervindt minder weerstand van de lucht dan een blad papier. De zwaartekracht zelf verschilt niet: de aarde trekt zowel het blad papier als de zelfgemaakte helikopter even sterk aan. Laat een helikopter gemaakt uit A4-papier en een helikopter gemaakt uit A5-papier (met hetzelfde papiergewicht) op een hoogte naar beneden vallen. Welke helikopter heeft de kortste schroefbladen? (de helikopter uit A5-papier) Welke helikopter valt het eerst op de grond? Wat denk je? Wat zie je? (De helikopter met korte schroefbladen valt het eerst op de grond.) Kom tot het besluit: Een helikopter met lange schroefbladen blijft langer in de lucht en ondervindt dus meer weerstand van de lucht. Een helikopter met korte schroefbladen ondervindt minder weerstand. Verzwaar een helikopter met een twaalftal paperclips aan de punt. Laat een gewone en een verzwaarde helikopter naar beneden vallen. Welke helikopter valt het eerst op de grond? Wat denk je? Wat zie je? (De zwaarste helikopter valt het eerst op de grond.) Bij welke helikopter wentelen de schroeven het snelst? Wat denk je? Wat zie je? (Bij de zwaarste helikopter wentelen de schroeven het snelst.) 46

9 STAP 3 STAP 4 STAP 5 STAP 6 De helikopter omhoog gooien. STAP 7 47

10 Kom tot een algemeen besluit. Waarmee houden ontwerpers dus het best rekening als ze een nieuw model helikopter bedenken? (lange schroefbladen) Waarom? (Zo blijft een helikopter gemakkelijker in de lucht.) Waarmee houden ontwerpers nog het best rekening? (een laag gewicht) Waarom? (Zo blijft een helikopter gemakkelijker in de lucht en kan een helikopter bij het opstijgen vlotter loskomen van de zwaartekracht.) Ontwerpers van helikopters willen dus lange schroefbladen met een laag gewicht. De schroefbladen mogen echter ook niet te lang zijn, want dat zorgt voor extra gewicht. TIPS Om dit onderzoek zo goed mogelijk uit te voeren, is het van belang dat er geen of weinig wind is. Je kunt de valbeweging van een blad papier en verschillende aangepaste helikopters ook onderzoeken door het blad papier en de helikopters (op een windstille dag) uit het raam van een eerste verdieping te laten vallen. STAP 7 Laat de leerlingen als uitbreidingsopdracht informatie opzoeken over een van de drie helikopters uit de instap. Op vinden ze zeker de eerste nodige info. TIP Op vind je de link naar enkele filmpjes over helikopters. Slot Wijs de leerlingen op het doelenkader onderaan in de les. Het kader vertaalt kennis, vaardigheden, inzichten en attitudes op leerlingenmaat. Je kunt nagaan of de leerlingen de essentie van de les vatten door een aantal vragen te stellen. Welke energie of kracht is nodig om van een blad papier een wentelende helikopter te maken? (spierkracht en zwaartekracht) Wanneer wentelen de schroefbladen van je helikopter in wijzerzin? (tijdens het vallen) Wanneer in tegenwijzerzin? (tijdens het omhooggooien) Waarmee moeten ontwerpers bij het ontwikkelen van een helikopter onder meer rekening houden? (een laag gewicht en lange schroefbladen) Je kunt het doelenkader ook gebruiken om de leerlingen te ondersteunen bij leren leren. Laat hen bijvoorbeeld in elk vakje het nummer schrijven van de oefening(en) waar ze het antwoord vinden. Sluit af met een korte evaluatie. Welke stap in het stappenplan verliep vlot? Met welke stap had je moeite?... Achtergrondinformatie Net als een vliegtuig heeft een helikopter vleugels, namelijk de schroefbladen (rotorbladen). Die hefrotoren zorgen voor een liftkracht, waardoor de helikopter kan loskomen van de zwaartekracht. Tegelijk met de lift ontstaat er een andere kracht die de helikopter doet draaien in de richting tegenovergesteld aan de draairichting van de rotor. Om dit ongewenste effect te compenseren, hebben de meeste helikopters een staartrotor. Sommige helikopters, zoals de Chinook, hebben geen staartrotor maar twee hefrotoren, die in tegengestelde richting draaien. 48