אתגר הקומה השלישית - פרויקט STEAM (יסודי)
קהל יעד: כיתות ג' - ד' | זמן מומלץ: 3-4 שעות אקדמיות תחום תוכן: עולם מעשה ידי אדם (טכנולוגיה) | מיקוד: פתרון בעיות והערכת חלופות.
תקציר:
באתגר הקומה השלישית התלמידים יתמודדו עם בעיית שינוע לגובה. במקום לקבל הוראה לבנות מנוף, הם יחקרו דרכים שונות להעלאת משא (שיפוע, משיכה ישירה, סיבוב) ויבנו אב-טיפוס למערכת הלוגיסטית האופטימלית לדעתם, תוך התחשבות ביעילות מכנית.
עוגן קוריקולרי
על פי תוכנית הלימודים במדע וטכנולוגיה
:
טכנולוגיה כמענה לצרכים: זיהוי בעיה, הצעת פתרונות טכנולוגיים שונים, בחירת הפתרון והצדקתו.
אפיון מוצר: הגדרת דרישות (משקל, גובה) ואילוצים (חומרים זמינים).
פעולת כוחות: שינוי כיוון הכוח (משיכה למטה שגורמת לעלייה למעלה) והפחתת הכוח הנדרש (יתרון מכני).
1. אתגר הקומה השלישית
סיפור מסגרת: מיקי העכבר עומד מול הבית החדש שלו. המרפסת בקומה השלישית (גובה 40 ס"מ בדגם) היא הדרך היחידה להכניס את הרהיטים הכבדים. יש לו ערימת גרוטאות בחצר (סל החומרים שלכם) וזמן קצר מאוד עד רדת החשכה. המשימה: תכננו ובנו מערכת שינוע שתעלה "משטח הובלה" (משקולת) מהקרקע לקומה השלישית. המערכת חייבת לאפשר למיקי להעלות את המשא מבלי שהוא יצטרך לטפס על סולם בעצמו.
אילוצים קשיחים:
|
2. פירוק ה-STEAM
מדעים (S)
חקר דרכים להקל על העבודה. האם קל יותר למשוך חוט ישירות למעלה, או להעביר אותו על ציר (גלגלת)? האם כדאי להשתמש במישור משופע?
טכנולוגיה (T)
בחירת הכלים והחומרים. הבנה שחומר חלק (כמו קשית) מפחית חיכוך לעומת חומר מחוספס.
הנדסה (E)
כאן קורה הקסם. קבוצה אחת תבנה מעלית (תא הנע על מסילה), קבוצה שנייה תבנה מנוף זרוע, וקבוצה שלישית תבנה מסוע משופע.
אומנות (A)
יצירת מבנה יציב אך אלגנטי, ושיפור חוויית המשתמש (נוחות האחיזה בידית ההפעלה).
מתמטיקה (M)
מדידת יחס (על כל 1 ס"מ של סיבוב ידית, כמה ס"מ המשא עלה?).
3. אבולוציה של הפרויקט
המסלול הישיר (Low-tech): גלגלת פשוטה (חוט על ציר).
המסלול המשופע: בניית רמפה וגרירת המשא עליה בעזרת חוט.
המסלול המכני: שימוש ב"כננת" (Winch) – ציר המסתובב בעזרת ידית ומלפף את החוט.
מסלול "ההייטק" של הגרוטאות: מערכת של שתי גלגלות (חקר יתרון מכני).
