Kako rade zupčanici: 6 ogleda sa smerom okretanja Leave a comment
Zupčanici rade tako što se njihovi zubi uklapaju i prenose okretanje sa jednog točka na drugi. Kada se dva zupčanika direktno dodiruju, okreću se u suprotnim smerovima. Ako je između njih još jedan zupčanik, smer se ponovo menja. Dete to može da otkrije kroz kratke oglede: najpre predviđa smer, zatim polako pokreće jedan točak, posmatra ostale i crta strelice.
Za aktivnosti je dovoljna igračka sa vidljivim, povezanim zupčanicima. Jedan primer iz Toyz ponude je Tooky Toy drvena kocka sa aktivnostima Farma. Na javnoj stranici proizvoda navedeni su okretanje zupčanika i posmatranje prenosa pokreta, uz deklarisani uzrast 3+. Na istoj kocki postoje i drugi zadaci, ali se ovde zadržavamo samo na zupčanicima. Slične proizvode možete proveriti u kategoriji Edukativne igračke, puzle, bojanke.
Šta dete treba da primeti pre prvog ogleda
Najpre zajedno pogledajte zupčanike dok miruju. Ne objašnjavajte odmah ceo mehanizam. Dovoljno je da dete pronađe dva točka čiji se zubi direktno dodiruju. Zupčanik koji dete prvo pokrene možemo nazvati pokretač, a onaj koji se zbog njega okreće praćeni zupčanik.
Pripremite list papira i olovku. Na papiru nacrtajte krug za svaki zupčanik koji posmatrate. Pored kruga ostavite mesto za zakrivljenu strelicu. Ne morate da crtate broj zuba niti da rastavljate igračku. Cilj je da se zabeleže samo tri stvari:
- koji zupčanik je prvi pokrenut;
- u kom smeru se on okreće;
- u kom smeru se okreće sledeći zupčanik.
Postavite igračku na ravnu i stabilnu površinu. Odrasla osoba treba da proveri originalno uputstvo i da nadgleda igru. Zupčanike okrećite polako, bez naglog pritiska. Ako se neki deo zaglavi ili pruža neočekivan otpor, stanite; nemojte ga siliti niti rastavljati mehanizam.
Kako rade dva zupčanika
Kada se zubi dva zupčanika dodiruju, prvi zub gura zub susednog točka. Zato se susedni točak okreće na drugu stranu. Ako se pokretač okreće u smeru kazaljke na satu, zupčanik koji ga direktno dodiruje okreće se suprotno. Kada se smer pokretača obrne, obrne se i smer drugog točka.
To pravilo važi za par zupčanika koji su zaista spojeni zubima. Dva točka koja samo stoje blizu jedan drugom, ali se ne dodiruju i nisu povezana drugim zupčanicima, ne prenose okretanje.
Šest kratkih ogleda sa zupčanicima
1. Obeleži pokretač
Dete bira jedan lako dostupan zupčanik i pokazuje koji će prvi pokrenuti. Na papiru obojite odgovarajući krug ili napišite slovo P. Zatim dete polako okrene zupčanik i posmatra koji se drugi točak pokreće.
Postavite jedno jasno pitanje: „Koji točak se pokrenuo zato što si okrenuo prvi?“ Ovaj korak odvaja uzrok od posledice bez uvođenja komplikovanih pojmova.
2. Predvidi smer susednog zupčanika
Pre okretanja dete nacrta strelicu uz pokretač, a zatim pogađa smer susednog točka. Tek posle predviđanja polako pokrenite prvi zupčanik. Ako se strelica ne podudara sa opažanjem, ne brišite je odmah. Nacrtajte drugu bojom i uporedite očekivanje sa rezultatom.
Ponovite ogled tako što ćete obrnuti smer pokretača. Dete proverava da li se menja i smer suseda. Tako vidi da pravilo ne zavisi od toga na koju ste stranu prvo krenuli.
3. Prati lanac od tri zupčanika
Ako igračka ima niz od najmanje tri međusobno povezana zupčanika, označite ih na crtežu kao 1, 2 i 3. Dete prvo predviđa smer svakog, pa tek onda pokreće prvi točak. Pošto se smer menja na svakom direktnom dodiru, prvi i treći zupčanik u lancu od tri okreću se u istom smeru, dok se srednji okreće suprotno.
Ako na konkretnoj igrački nema tri zupčanika u jednom neprekinutom nizu, preskočite ovaj ogled. Nemojte spajati ili premeštati delove koji nisu namenjeni za to.
4. Pronađi gde se smer menja
Dete prati lanac prstom bez dodirivanja pokretnih delova dok se oni okreću. Posle zaustavljanja pokazuje svako mesto na kom se dva zupčanika direktno dodiruju. Za svaki dodir na papiru kaže: „Ovde se smer menja.“
Ovaj ogled pomaže kada dete pamti samo rezultat poslednjeg točka, ali još ne primećuje šta se dešava između. Umesto da uči pravilo napamet, prati ga korak po korak.
5. Pogodi smer poslednjeg točka bez pokretanja
Nacrtajte pojednostavljen lanac od dva, tri ili četiri zupčanika. Strelicu stavite samo uz prvi. Dete zatim naizmenično dodaje strelice: druga ide suprotno, treća kao prva, četvrta ponovo suprotno. Ako igračka ima odgovarajući neprekinut lanac, proverite crtež na stvarnom mehanizmu.
| Broj zupčanika u neprekinutom lancu | Smer poslednjeg u odnosu na prvi |
|---|---|
| 2 | suprotan smer |
| 3 | isti smer |
| 4 | suprotan smer |
Tabela ne važi za točkove koji nisu povezani ili za mehanizam koji koristi drugačiju vrstu prenosa. Zato se uvek prvo proverava da li svaki zupčanik direktno dodiruje sledeći.
6. Zameni početni zupčanik
Kada se mehanizam potpuno zaustavi, izaberite drugi dostupni zupčanik kao pokretač. Samo ako uputstvo i slobodno kretanje mehanizma to dozvoljavaju, okrenite ga polako. Dete pre testa crta novi smer prvog točka i ponovo popunjava strelice do kraja lanca.
Uporedite dva crteža. Pitanje nije „Ko je bio brži?“, već: „Da li se smer i dalje menja na svakom dodiru?“ Tako se proverava isto pravilo iz druge početne tačke.
Kako da dete vodi mali dnevnik ogleda
Jedan red po pokušaju je dovoljan. Nije potrebno zapisivati stručne izraze niti meriti brzinu ako igračka nije namenjena takvom poređenju.
| Pokušaj | Pokretač | Predviđanje | Opažanje | Zaključak |
|---|---|---|---|---|
| 1 | točak 1 | točak 2 ide isto | ide suprotno | na dodiru se smer menja |
| 2 | točak 1, obrnut smer | točak 2 se obrće | oba su promenila smer | pravilo ostaje isto |
Rutina je jednostavna: predvidi, pokreni, posmatraj, nacrtaj, objasni. Sličan način rada koristi se i u vodiču Prvi naučni eksperiment za dete, ali je ovde pitanje usko: kako se okretanje prenosi kroz zupčanike.
Šta ne treba zaključivati bez provere
- Veći ne znači automatski brži. Različite veličine mogu menjati brzinu i silu okretanja, ali to se proverava samo na mehanizmu sa jasno različitim, direktno spojenim zupčanicima.
- Blizina nije isto što i veza. Ako se zubi ne dodiruju i nema posrednog lanca, pokret se ne prenosi.
- Zaglavljen deo nije izazov za jači pritisak. Stanite i proverite uputstvo umesto da silite mehanizam.
- Jedan model nije dokaz za svaki mehanizam. Bicikl, sat i igračka mogu koristiti različite rasporede zupčanika.
Ako dete želi sledeći mehanički izazov, Toyz članak Mehaničko programiranje za decu obrađuje drugačije pitanje: kako fizički raspored klinova upravlja nizom pokreta robotske šake. Taj tekst govori o sekvenci i debagovanju, dok se ovaj vodič bavi smerom prenosa između zupčanika.
Česta pitanja
Zašto se dva susedna zupčanika okreću suprotno?
Zub prvog točka gura zub drugog na mestu dodira. Zbog tog guranja drugi točak mora da se okrene na suprotnu stranu.
Da li se prvi i treći zupčanik okreću isto?
Da, ako čine neprekinut lanac od tri direktno spojena zupčanika. Smer se promeni između prvog i drugog, pa se ponovo promeni između drugog i trećeg.
Da li treba brojati zube?
Za ogled sa smerom nije potrebno. Brojanje zuba postaje važno kada se porede brzina i odnos okretanja, što nije cilj ovih početnih zadataka.
Šta ako se zupčanik teško okreće?
Nemojte ga siliti. Zaustavite igru, proverite originalno uputstvo i pregledajte da li je neki deo pomeren ili blokiran. Ako razlog nije jasan, mehanizam ne koristite dok ga odrasla osoba ne proveri.
Izvori i dodatno čitanje
- LEGO Education: Simple Machines – Gears — ogledi sa pogonskim i praćenim zupčanikom, smerom i opažanjem.
- NUSTEM: Levers, pulleys and gears — objašnjenje prenosa pokreta, smera i razlike između veličina zupčanika.
- NajboljaMama: Mozgalica sa zupčanicima — primer srpskog rezultata zasnovanog na povezivanju celog sklopa i postepenim izazovima.
Naslovna fotografija prikazuje stvarni Toyz proizvod Tooky Toy drvena kocka sa aktivnostima Farma.
