למטילדה יש בעיה - פרויקט STEAM (יסודי)

תחום תוכן: מדעי החומר (כוחות ותנועה, תכונות חומרים) + טכנולוגיה (תהליך התיכון ההנדסי). קהל יעד: כיתות ד'-ו' | זמן מומלץ: 3-4 שעות.

https://video.wixstatic.com/video/b28266_b10b136e70064ecca1b7e0adf875e279/720p/mp4/file.mp4

תקציר: מבוסס על תוכנית הלימודים במדע וטכנולוגיה. התלמידים יישמו עקרונות פיזיקליים של כוח הכבידה, התנגדות אוויר (חיכוך) ובלימת זעזועים כדי לפתור אתגר הנדסי: תכנון ובניית "רכב חזרה" מחומרים רכים וקשיחים שיגן על ביצה ("מטילדה") משבירה בנפילה חופשית.

העוגן הקוריקולרי

מתוך תוכנית הלימודים במדע וטכנולוגיה

• מדעי החומר (כוחות ותנועה): השפעת כוחות על גופים. הכרת כוח הכבידה (שמושך את מטילדה למטה) וכוח החיכוך/התנגדות האוויר (שיכול להאט אותה אם נשתמש במצנח).

• מדעי החומר (תכונות חומרים): זיהוי חומרים לפי תכונותיהם: חומרים בולמי זעזועים (רכים, גמישים) מול חומרים קשיחים.

• טכנולוגיה (תהליך התיכון): ביצוע תהליך הנדסי שלם: זיהוי הצורך -> העלאת רעיונות -> תכנון ובניית אב-טיפוס -> בדיקה ושיפור.

---

1. האתגר - למטילדה יש בעיה

מטילדה היא לא סתם ביצה. היא דמות פורצת דרך, מטילדה היא הביצה הראשונה בחלל, היא עברה אימונים קשים מאוד ולא נשברה אפילו פעם אחת, אבל רכב החזרה לכדור הארץ התקלקל

המשימה שלכם: לבנות למטילדה רכב חזרה שיחזיר אותה לכדור הארץ בלי שתיסדק.

אילוצים:

1. מטילדה תיכנס לרכב החזרה רק ביום הנחיתה אז תשאירו פתח.

2. ניתן להשתמש במגוון חומרים אבל כולם בשימוש חוזר.

למטילדה יש בעיה - תיק תכנון והערכה.pdf

הורידו את PDF • 115KB

2. פירוט STEAM (הליבה הפדגוגית)

מדעים S

הכוחות הפועלים: התלמידים חוקרים שני וקטורים מנוגדים: כבידה (מושך למטה) מול התנגדות האוויר (דוחף למעלה). הדיון בכיתה: למה נוצה נופלת לאט וביצה מהר? איך נגרום לביצה 'להרגיש' כמו נוצה?

טכנולוגיה T

הנדסת חומרים: בחירה מושכלת של חומרים. שימוש בחומרים אלסטיים וסופגי אנרגיה כדי שהמכה בקרקע לא תעבור לביצה (כמו כריות אוויר ברכב).

הנדסה E

המבנה: תכנון המבנה המגן. האם נבנה "כלוב"? האם נבנה "מצנח"? האם נבנה "רגלי נחיתה" קפיציות? ביצוע ניסויי ביניים (בלי ביצה אמיתית, אלא עם משקולת דמה) ושיפור הדגם.

אומנות A

חשיבה עיצובית: הביצה היא לא סתם חפץ, היא "מטילדה". התלמידים מעצבים את החללית ובונים אותה למידות הביצה, דואגים למגוון חומרים שישתלבו יחד על-מנת ליצור מתקן יעיל ואפקטיבי.

מתמטיקה M

• מדידה:

  • מדידת הגובה.

  • מדידת זמן הנפילה (סטופר): האם חללית א' נפלה לאט יותר מחללית ב'?

  • חישוב אחוזי הצלחה כיתתיים.

---

3. אבולוציה של הפרויקט

• (בסיסי): בניית עטיפה/קופסה מרופדת בלבד.

• (מתקדם): הוספת דרישה למצנח או מנגנון האטה חיצוני (חקר התנגדות אוויר).

• (מייקרי-הנדסי): דרישה ל"נחיתה על הרגליים" – החללית חייבת לנחות בכיוון מסוים, או בניית מנגנון שיכוך (כמו קפיצים מקשיות).

• (אתגר החילוץ): במקום להפיל אותה, צריך לבנות מנוף או רכבל שיוריד אותה בבטחה (שינוי מוחלט של האתגר ההנדסי).