W&T Fiets en Tandwielen


Fiets!


Nóg een wetenschap&technologie les die past in het thema van de Kinderboekenweek: Reis Mee! Bijna ieder kind heeft wel een fiets. En anders zitten ze vast weleens achterop of ze gebruiken de fietsen op het schoolplein. Een mooi onderwerp uit de directe leefomgeving om eens verder te onderzoeken.

In deze les gaan de kinderen het natuurkundige begrip ‘overbrenging’ verkennen. Startpunt hierbij is de fiets: want hoe werkt dat ‘fietsen’ nu precies? Na een demonstratie in de groep en enkele filmpjes, gaan de kinderen zelf aan de slag: ze spelen met tandwielen, onderzoeken dagelijkse voorwerpen, ervaren hoe een katrol werkt en winden een touw op met behulp van een windas.

In deze les beschrijf ik een circuitvorm (omdat ik de complete les achtereenvolgens in verschillende groepen geef) maar je kunt na de introductie ook prima één of meer activiteiten kiezen en in een ontdekhoek in je groep onderbrengen. De afsluiting doe je dan pas als de meeste kinderen ervaringen hebben opgedaan in de ontdekhoek, na bijvoorbeeld 2 weken.

Wat is overbrenging?

Simpel gezegd: Je beweegt het één en iets anders komt óók in beweging. Hierbij is altijd een draaiende beweging in het spel. Denk aan tandwielen, kettingen, opwinden, schroeven, hijsen met katrollen en nog veel meer. In deze Wetenschap & Technologie les onderscheiden en ontdekken de kinderen 4 functies:

Geleiden

Uitleg: een katrol geeft de mogelijkheid iets zwaars op te tillen, tegelijkertijd verander je de trekrichting.

In het circuit: hijsen met een katrol.

Beweging overbrengen

Uitleg: als een wiel verbonden is met een ander wiel door tandjes of touw of iets dergelijk, gaan allebei de wielen draaien als je er één laat bewegen.

N.B. Twee tandwielen die elkaar raken draaien in tegengestelde richting. Zijn twee tandwielen verbonden door een ketting, elastiek of iets dergelijks, dan bewegen ze in dezelfde richting!

In het circuit: het gezelschapsspel Mecanics, een tandwielspel zoals Quercetti, schilderen met een sla-centrifuge, tekenen met een Spirograaf en allerlei ‘dagelijkse’ voorwerpen zoals een kurkentrekker, fietsbel en bromtol.

Schroeven

Uitleg: door een draaiende beweging te maken hoef je minder kracht te zetten.

In het circuit: kurketrekker (combineert tandwielen met schroeven) of een handboortje.

Opwinden

Uitleg: je kunt een gewicht gemakkelijker laten bewegen of optillen door er een touw aan vast te maken dat je opwindt over een ‘spoel’.

In het circuit: een zelfgemaakte windas                  

Introductie ‘op die fiets’

Twee kleuterfietsen, één met directe aandrijving van het voorwiel, een één met tandwielen en een ketting.

Zorg voor 2 fietsen in de klas. Eén kleuterfiets waarbij de trappers direct het voorwiel aandrijven. En een fiets met een (open) kettingkast. Vraag aan de kinderen hoe een fiets eigenlijk kan rijden? Laat verschillende antwoorden formuleren.

Laat daarna demonstreren hoe bij de fietsen het wiel in beweging wordt gezet. Wat doet de fietser precies en wat gebeurt er met de fiets? Wélk wiel wordt in beweging gebracht? Onderzoek het verschil tussen directe aandrijving van het voorwiel en overbrenging door tandwielen waarbij juist het achterwiel draait.

Filmpjes

Bekijk vervolgens samen enkele filmpjes op SchoolTV:

https://schooltv.nl/video/tandwielen-de-tandwielen-van-je-fiets

https://schooltv.nl/video/hoe-werkt-een-fietsketting-help-mijn-ketting-ligt-eraf

https://schooltv.nl/video/het-tandwiel-je-gebruikt-hem-vaker-dan-je-denkt

Vertel dat de kinderen vandaag nog veel meer gaan ontdekken over overbrengen van beweging: eenvoudig gezegd: als je één onderdeel laat bewegen, gaat er ook iets anders bewegen!

Tof online programma tandwielen!

Je kunt de werking van tandwielen met of zonder ketting nog eens demonstreren met http://www.gearsket.ch/

In dit programma kun je heel simpel tandwielen tekenen met kettingen ertussen. Klinkt het te moeilijk? Probeer het even uit, zelfs kleuters kunnen hiermee aan de slag!

Ook andere mensen die ik het programma liet zien, van programmeurs tot mijn schoonmoeder zijn enthousiast en willen meteen gaan uitproberen 😉 Je kunt het werken met het programma ook opnemen als extra onderdeel in je circuit.

Circuit met ontdekactiviteiten

In deze les verdeel ik de kinderen in groepjes van 4. In een circuit met 6 activiteiten ontdekken en ervaren ze verschillende vormen van overbrenging. Per activiteit hebben ze minimaal 7 a 8 minuten nodig. Ik heb daarvoor heel wat materialen verzameld! Je kunt ook enkele onderdelen selecteren en onderbrengen in een ontdekhoek. Zo kunnen kinderen er gedurende enkele weken tijdens de werkles mee aan de slag. Doe vooral wat bij jou en je groep het beste past! Hieronder volgt een beschrijving van de verschillende activiteiten:

  1. Mecanics

Bij dit gezelschapsspel hebben de kinderen een driehoekig spelbord met pinnen. Op deze pinnen kunnen zij tandwielen leggen. De ene speler heeft rode tandwielen, de ander blauwe. Doel is om een geel tandwiel in de top van de driehoek in beweging te krijgen door aan jouw eigen onderste tandwiel te draaien. Een geweldig leuk spel dat techniek en strategie combineert. Oudste kleuters en kleuters met een ontwikkelingsvoorsprong kunnen het spel volgens deze regels spelen. De jongsten kunnen op het spelbord spelen en ervaren met de tandwielen, zonder daar spelregels aan te koppelen. Ik heb 2 spellen zodat de kinderen twee aan twee kunnen spelen.

2. Verven met een sla-centrifuge

Een slacentrifuge heeft in het deksel een groot en een klein tandwiel die verbonden zijn met een band. Hierdoor kan de slacentrifuge snel draaien. Laat kinderen een cirkelvormig vel papier (zelf knippen of een vouwkarton gebruiken) in de centrifuge leggen. Laat ze er enkele druppels verf of dikke strepen/ cirkels op spuiten. En dan, draaien maar! Wat voor schilderij komt er uit?

Ik kocht een sla-centrifuge voor 2 euro in de kringloopwinkel. Tip: zorg ervoor dat je af en toe de verf uit de buitenste trommel verwijdert, voordat deze aankoekt. Nog een tip: werk met karton, papier vouwt snel dubbel als je gaat draaien.

En de laatste tip: heb je niet zoveel zin in verf en rommel, dan kun je kinderen ook sokken laten wassen en droog laten centrifugeren!

Dit is overigens nu echt een STEAM activiteit: je combineert wetenschap en technologie met kunst.

Alles staat klaar, draaien maar!
De resultaten van verven met de sla-centrifuge

3. Spelen met een windas en hijsen met een katrol

Hier vind je een beschrijving voor het maken van diverse installaties door Bernie Zubrowski:

https://www.wetenschapsknooppuntzh.nl/activiteiten/wielen-verdraaid-handig/?kind=lesmateriaal&targetgroup=onderbouw


Het ziet er misschien ingewikkeld uit, maar het is de moeite waard om het even door te nemen! Ik koos 2 installaties om verder uit te werken, de windas en een hijsinstallatie met katrollen.

Voor de windas gebruikte ik niet heel veel meer dan een bezemsteel, een pringlebus, ducttape en een flink stuk touw.

Ik kocht verder enkele katrollen en stevig touw bij de bouwmarkt en maakt ook weer gebruik van de beschrijving in ‘Wielen, verdraaid handig’ om een installatie met katrollen in te richten. De kinderen hebben flink geëxperimenteerd met deze twee installaties.

Uitleg van de wind-as

5. Onderzoeken van dagelijkse gebruiksvoorwerpen

Je kunt denken aan voorwerpen zoals een fietsbel, bromtol, blikopener, ijsschep met veer, speelgoed hijskraan, kurkentrekker, oude wekker of klok. Wie weet kom je nog andere voorwerpen of speelgoed tegen met tandwielen. Misschien mogen kinderen sommige voorwerpen demonteren? Geef er dan gereedschap bij een een bakje voor de losse onderdelen.

6. Tandwielenspel

Er zijn verschillende tandwielspellen te koop zoals bijvoorbeeld Quercetti. Ik gebruik in deze les een variant die op batterijen werkt. De kinderen bouwen een constructie waarin ze allerlei tandwielen verbinden. Als ze het aandrijfwiel aanzetten komt als het goed is alles in beweging!

Afsluiting

Zijn de kinderen klaar met experimenteren in het circuit of in de ontdekhoek? Bespreek de activiteiten uit het circuit of de ontdekhoek samen kring. Wat hebben ze geleerd? Laat de kinderen drie kaarten met afbeeldingen zien en bespreek de ‘krachten’ waarmee ze hebben gewerkt:

Overbrenging:                 afbeelding van een fiets, tandwielen

Geleiding:                        afbeelding van een hijskraan, katrollen

Opwinden:                       afbeelding van een werphengel, opwinden

Bij welke activiteit of voorwerp werd welke kracht gebruikt? Zo consolideer je de ervaringen en woordenschat.

Ik hoop dat je, net als ik én de kinderen, veel plezier hebt van deze wetenschap&techniek les!

Tot slot nog een zelfgebouwde fiets!

Geef een reactie