4. lecke: Golfütő – Távolság, erő és mozgás

Célkitűzések és tantárgyi kapcsolódások

Bevezetés

1. Tudomány

Az erő képes egy tárgy helyzetét megváltoztatni.

2. Matematika

Távolságmérés.

3. Technológia

A szervomotor forgásszögének és működési idejének beállítása.

4. Mérnöki ismeretek

A golfütő mozgásának megvalósítása; a távolság és sebesség vizsgálata.

5. Művészet és kreativitás

A modell kreatív díszítése.

Mennyit tudsz a golfról?

Mi történik a golflabdával miután azt elütik? Mi határozza meg a labda repülési magasságát, sebességét és a megtett távolságát?

A tudomány és a technológia gyors fejlődése eredményeképpen, az általunk létrehozott robotok jobban játszhatnak golfot, mint egy profi golfozó. 2016-ban az LDRIC nevű golfrobot egy ütéssel lyukba talált az Egyesült Államokban, a Waste Management Phoenix Openen.

Ma megtanuljuk, hogyan kell felépíteni egy golfrobotot, amely képes az ütőt lendíteni, és eltalálni a golflabdát.

Előzetes ismeretek

Tehetetlenség

A golflabda statikus állapotból mozgási állapotba kerül, amikor a golfozó elüti a labdát. A golfozó által kifejtett erő a labdához tovább adódik, amikor a labdához ér az ütő. Minél nagyobb a labdára kifejtett erő, annál magasabbra és távolabbra repül a labda.

Milyen jelenségek kapcsolódnak a tehetetlenséghez?

Fékezés

Szükséges alkatrészek

Szükséges alkatrészek

Elkészült modell

Modellezés (összeszerelés)

Nyisd meg az applikációt, keresd meg a “Golf club” modellezését, és kezd el az összeszerelést.

Szerelési útmutató

Hogyan építsünk egy golfütőt? Hogyan tudjuk összeállítani a golflabda kiindulópontját/támaszpontját?

Hogyan kapcsolódik a golfütő a szervomotorhoz? Hogyan lehet az ütőt lengetni?

Tervezés (szoftverprogramozás)

Összeszerelés után alkalmazzuk, amit megtanultunk az előző leckékben, és miután létrehoztuk a Bluetooth kapcsolatot, válasszuk ki az “Act” → “Action example” menüpontokat.

Programozd be a golfütő lengését! Minél nagyobb a lengési szög, annál távolabb repül a labda. Ugyanakkor egy adott lengési szögnél a labda különböző távolságokra repül, attól függően, hogy mekkora a szervomotor sebessége.

Szög beállítása: íves csúszka A tanulók óvatosan állítsák be a lengési szöget, és figyeljék meg a golfütő különböző szögértékeit.

Sebességszabályozás: vízszintes csúszka Próbáljunk ki különböző paramétereket a lengési sebesség szabályozásához (például 100 ms, 400 ms, 1000 ms), hogy lássuk a különböző hatásokat.

Rögzítsd az 1. képkockát! Rögzítsd a 2. képkockát! Rögzítsd a 3. képkockát!

A betanító programozás után sikeresen befejezted a lecke ezen részét.

Megfigyelés és következtetés

Hogyan lehet megmérni egy mozgó tárgy által megtett távolságot?

Használhatsz olyan eszközöket, mint például a vonalzó vagy a mérőszalag, hogy megmérd, milyen messzire jutott a tárgy. Helyezd a vonalzó kezdőpontját arra a helyre, ahol a mozgás kezdődik. Állítsd a vonalzót a tárgy által megtett útvonal mellé. A tárgy véghelyzetének értéke lesz a tárgy útvonalának a hossza; ez jelezi, hogy milyen távolságot tett meg a kiindulási ponthoz képest.

A képen látható építőelem 10 cm-t mozdult el.

Módosítsd a lengés sebességét.

A golfütő mozdulatsora három lépésből (képkockából) áll. Az első az ütő megemelése, a második az ütő lendítése és a labda elütése, a harmadik pedig az ütő visszajuttatása a kiindulási helyzetbe, és jöhet a következő ütés. Most változtassuk meg a golfütő lengési idejét. Ezt a második lépésnél (képkockánál) tudjuk megtenni a vízszintes csúszka segítségével. Figyeld meg, hogyan változik a labda által megtett távolság, ha a lengési idő 600 ms, 400 ms vagy 200 ms. Vedd elő a vonalzót, és mérd meg, milyen messzire gurult a labda, és jegyezd fel az alábbi táblázatban.

Lengési idő 600 ms (lassú) 400 ms (közepes) 200 ms (gyors)

A labda által megtett távolság (cm)

Összegzés: a megfigyelés alapján megállapítható, hogy a ________________ lengési idő esetén _________________ a golyó gördülési távolsága.

Változtasd meg a ladba súlyát.

Következő lépésként használjunk különböző súlyú golyókat az elütéshez. A műanyag, a fa és a fém golyók könnyebb, közepes és nehéz súlyúak. Ismételd meg a korábbi méréseket, és jegyezd fel az eredményeket. Milyen különbségeket fedeztél fel a megtett távolságokban? Rögzítsd a megfigyelésed eredményeit.

Különböző súlyú labdák Műanyag labda (könnyű) Falabda (közepes) Fémlabda (nehéz)

A labda által megtett távolság (cm)

Összegzés: a megfigyelés alapján megállapítható, hogy a ________________ súlyú labda esetén _________________ a golyó gördülési távolsága.

Változtasd meg egyszerre a lengés sebességét és a labda súlyát.

Ha érdekel, kipróbálhatsz valami mást is. Vedd elő a vonalzót, és mérd meg, milyen messzire gördülnek a különböző súlyú golyók a különböző sebességek mellett, és írd be az adatokat az alábbi táblázatba. 600 ms 400 ms 200 ms

Műanyag labda Falabda

Fémlabda

További lehetőség

Feladat

A diákok tetszőlegesen díszíthetik robotjaikat, és tehetik szebbé, egyedivé azokat. Ugyanazt a labdát a nagyobb erő, ugyanaz az erő a könnyebb labdát repíti messzebbre.

Összefoglalás

Játék (választható)

(1) Góllövő játék Építsetek kiskaput az elemekből, és versenyezzetek, ki tud több gólt ütni. (2) Céllövés Készítsetek céltáblát. Helyezzétek az asztal közepére, és a közepén helyezzetek el egy papírba csomagolt labdát. A golfütő segítségével úgy állítsátok be a sebességet és az irányt, hogy az ütő által elütött labda minél jobban megközelítse a középre helyezett labdát, azaz érjen célba.