5. lecke: Elefántormány – Ízület és a mozgás szabadsága

5. lecke: Elefántormány – Ízület és a mozgás szabadsága

Célkitűzések és tantárgyi kapcsolódások

Bevezetés

1. Tudomány

Megismerni az emlősök váz- és izomrendszerét, ízületeit.

Megérteni a csontok, ízületek és izmok mozgásának a típusait.

2. Matematika

A síkok és szögek fogalmának megértése.

Tudja kiszámítani az ujjcsontok számát a négy matematikai alapművelettel.

3. Technológia

Legyen képes két szervomotor forgásszögének és működési idejének a beállítására.

4. Mérnöki ismeretek

Tudja szimulálni az elefántormány mozgását két szervomotor azonos és ellentétes irányú forgásának kombinációjával.

5. Művészet és kreativitás

Gondolja át és fogalmazza meg, hogyan lehet egy szimulációs robotkart a jövőben alkalmazni.

Tudod-e, hogy hány csont van két kezed öt-öt ujjában? Számoljuk meg!

A hüvelykujjban ….. ujjperc van. A mutatóujjban ….. ujjperc A középső ujjban ….. ujjperc Tehát, összesen hány ujjperc van a tíz ujjban? Hogyan számoltad ki? Írd le matematikai képlettel a számítás menetét:

Válasz: az emberi kezeken, az ujjakban összesen ……… ujjperc van.

Szerinted melyik ujjad tud a legszabadabban mozogni, melyiknek van a legnagyobb mozgástere? Miért? Figyeld meg az egyes ujjak mozgási tartományát, és tapasztalataidat két percben beszéld meg társaddal. Azt hiszem, hogy a legnagyobb mozgástartományú ujj a(z) ……………….. .

Azért, mert: A gyűrűsujjban ….. ujjperc A kisujjban ….. ujjperc.

Előzetes ismeretek

Az előző vizsgálat alapján most már tudjuk, hogy egy kézben tizennégy ujjperc van, és két kezünkben összesen huszonnyolc. Milyen csontok találhatók még az ujjperceken kívül a kézben?

Új ismeret 1. A csontok száma és típusa a tenyérben

A mutatóujj, a középső ujj, a gyűrűsujj és a kisujj mindegyikének három ujjperce van.

A hüvelykujj ettől eltér, mert csak két ujjperce van.

Az ujjperchez kapcsolódó csontot kézközépcsontnak nevezzük, s a kézfejben öt kézközépcsont van.

Az ujjpercek és a kézközépcsontok mellett még nyolc kéztőcsont van a kézben.

Tehát a kéz 27 csontból áll. Öt kézközépcsont, nyolc kéztőcsont és tizennégy ujjperc található egy kezünkben.

52 5. lecke: Elefántormány.– Ízület és a mozgás szabadsága

Röntgen és a röntgensugár

Wilhelm Conrad Röntgen

Wilhelm Conrad Röntgen, német fizikus, 1895-ben felfedezte a róla elnevezett röntgensugárzást. Észrevette, hogy amikor a röntgensugarak áthaladtak a testén, és elérkeztek egy fotólemezre, akkor a csontok kirajzolódtak a lemezen.

Már tudjuk, hogy a hüvelykujj rendelkezik a legnagyobb mozgástartománnyal, és ez a kezünk leghajlékonyabb ujja. Nemcsak a tenyerünk felé hajlik, hanem a mutatóujjunk felé is. Hogyan lehetséges ez?

Csuklóízület

Az ujjpercek csuklóízülettel kapcsolódnak egymáshoz.

Az ajtó csuklópántja lehetővé teszi azt, hogy az ajtó csak egy irányba forogjon. Ugyanez vonatkozik a csuklóízületre, amely egyirányú hajlítást és nyújtást tesz lehetővé. Ilyen ízület van a könyökben és a térdben is.

Nyeregízület

A test egyetlen nyeregízülete a hüvelykujjízület, amelyen a hüvelykujj ujjperce kapcsolódik a kézközépcsonthoz. Alapmozgásai a hajlítás és nyújtás, illetve a közelítés és a távolítás, a tenyérrel és a többi ujjal való szembe fordítás. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően mozgékonyabb a többi ujjnál.

Új ismeret 2 Az ízületek mozgástípusai

A csontvázban két vagy több csont mozgatható kapcsolódása az ízület. Az ízületek a csontok különféle elmozdulását teszik lehetővé. Többek között ezért vagyunk képesek futni, ugrani, írni és más összetett mozgásokat végezni. Az ízületek összekötik a csontokat, biztosítva ezzel a csontváz stabilitását is. A testünkben körülbelül 400 ízület van. Mindegyik ízület kissé különbözik a többitől.

Új ismeret 3 A csontokat összekötő izom

Azért mozogsz, mert izmaid vannak. A csontokhoz tapadó izmok mozgatják a csontokat. Egyes izmok mozgását tudatosan irányítjuk, például amikor kezünkkel kinyitunk egy könyvet. Vannak olyan izmaink is, amelyeket más módon kontrollálunk. Ilyenek például a testtartás kialakításáért felelős izmok.

Izom

Ín

Csont

Izomszerkezet

Az izom rugalmas, szalagszerű képlettel, inakkal kötődik a csonthoz. Az inaknak köszönhetően képes a csont rugalmasan mozogni a kívánt irányba.

Csontvázunk, ízületeink és izmaink nemcsak azt teszik lehetővé számunkra, hogy változatosan mozogjunk, hanem azt is, hogy mozgásunkat összehangoljuk. Meg tudod mondani, hogy a képeken látható állatok testének melyik az a része, amelyik a legmozgékonyabb?

Az én legmozgékonyabb pontom a

Az én legmozgékonyabb pontom a (….. ).

A robot mozgása a szervomotoron múlik, ami éppen olyan, mint az ember csuklóízülete, és csak egy irányba tud mozogni: előre vagy-hátra. Nézd meg a golfrobotot, amit korábban készítettünk. Észreveszed a hasonlóságot?

Ha egy robotot tervezünk, akkor elvárhatjuk, hogy hajlékony legyen. Szeretnénk, ha nemcsak balra és jobbra lengene, hanem más irányba is kinyúlna.

Nem lenne jobb, ha robotunk nemcsak „csontokkal” és „ízülettel” rendelkezne, hanem „izomrendszerrel” is, mint például az elefántok ormánya?

Az elefántormány működésének bemutatásához két szervomotort használunk. Ez egy kissé trükkösebbé teszi a kihívást.

Szerelési útmutató

1. lépés: Építsd meg az elefánt fejét.

5. lecke: Elefántormány.– Ízület és a mozgás szabadsága 2. lépés: Építsd meg az elefánt ormányát.

3. lépés: Rakd össze az elefánt fülét.

4. lépés: Összeszerelés.

Modellezés (összeszerelés)

Tekintsük át az építés folyamatát. Az applikációból válaszd ki a következő menüpontokat: “Little elephant trunk”→ “Build”, kezd el az összeszerelést.

Tervezés (szoftverprogramozás)

Összeszerelés után létesíts Bluetooth kapcsolatot, és kattints az “Act”→ “Action edit” menükre. Először utánozzuk le azt, ahogyan az elefánt felemeli az ormányát.

Ez után szimuláljuk, hogy előre nyújtja az ormányát.

A következő lépésben állítsuk 45°-os szögbe az elefántormányt.

Végezetül állítsd vissza az ormányát az eredeti helyzetébe (felfelé). A szervomotoroknak (1-es és 2-es) együtt kell mozognia. Ezt a műveletet hosszú időre állítsd, hogy jól láható legyen a különbség az egyidejű és az elkülönülő mozgások között.

Megfigyelés és következtetés

Beszéld meg a csoportod tagjaival: 1. Hány szervomotorra van szükségünk az alábbi mechanikus kar megépítéséhez? 2. Mire használható ez a mechanikus kar? Ismertess legalább két alkalmazást.

További lehetőség

Kérdés

Milyen további műveletek tervezhetők a robot elefántormánnyal?

Összefoglalás

Jegyezd meg! A két kéz ujjperceinek a kiszámítása: A következő műveletet kell elvégeznünk: (3*4 + 2)*2 = 28. A számítások tartalmazhatnak szorzást, osztást, összeadást és kivonást. A műveletek végzésének helyes sorrendje: először végezzük el a szorzást és az osztást, majd az összeadást és a kivonást. Ha zárójel is van a műveletben, akkor mi a helyes sorrend? Ujjainkban kétféle ízület van: a csuklóízület és a nyeregízület. Acsuklóízület csak egy irányban mozoghat, a nyeregízület pedig két irányban. Az embernek, mint a legtöbb emlősnek, bonyolult felépítésű a csontváza. Az ízületekkel kapcsolódó csontokat izmok mozgatják. A csontok, ízületek, izmok együttműködése teszi lehetővé, hogy összetett mozgásokat végezzünk. .

Egy kis játék (választható)

Koordinációs játék

Tegyétek egy csoportba az „elefántormány” robotokat. Állítsatok be mindegyiken azonos műveletsort, és indítsátok el egyszerre, hogy láthassátok, robotjaitok ugyanolyan szabályosan működnek-e, mint az Újévi gálarobotok. (Megjegyzés: a műveletsor beállításakor minden robotnál azonos időbeállításokat kell programozni.)