Als Lehrer für Naturwissenschaften ist dies das beste Projekt, das ich das ganze Jahr über mache. Ich bin noch nicht auf ein Projekt gestoßen, bei dem sich die Schüler mehr engagieren. Sie wollen nach der Schule kommen, um daran zu arbeiten, sie bitten, das Projekt über das Wochenende mit nach Hause zu nehmen, die Schüler sind schockiert, wenn die Unterrichtszeit zu Ende ist, und sie alle wollen ihre nächste Klasse überspringen, um weiter zu arbeiten.

Der Zweck dieses Projekts ist es, Newtons Bewegungsgesetze durch Achterbahnphysik zu verstärken. Das Ziel ist, dass ein Marmor die GRÖSSTE Zeit benötigt, um von der Spitze des ersten Hügels zum Ende des Untersetzers zu gelangen.

Diese Anweisung wurde auch für den Papierwettbewerb eingereicht. Ich weiß, dass der Wettbewerb hart ist, also stimme bitte für mich!

Die Schüler zeigen die Fähigkeit:

Planen und erstellen Sie eine Papierachterbahn

Bewerten und testen Sie ihre Achterbahn und testen Sie sie erneut

Analysieren Sie, wie Sie die Reibungs- und Schwerkraftkräfte am besten manipulieren können

Erklären Sie den Unterschied zwischen potentieller Energie und kinetischer Energie

Berechnen Sie Probleme mit dem freien Fall

Erstellen Sie Spuren, um die Zentripetalkraft besser zu verstehen

Diese Zuordnung kann leicht unterschieden werden ... verlängern Sie die Zielzeit, verkleinern Sie die Basis, begrenzen Sie die Papier- oder Klebebandmenge ...

Unten ist eine Achterbahn, die ich als Beispiel für meine Schüler erstellt habe. Das Video beginnt mit einer Erklärung, gefolgt von einem Testlauf (um die 1:50 Marke). Ich habe versucht, so viele Funktionen wie möglich auf ein Blatt Karton zu integrieren. Der letzte Schritt enthält ein Video einer Papierachterbahn, die ich vor einigen Jahren erstellt habe und die einen Aufzug enthält.

Schritt 1: Materialien, hilfreiche Hinweise und Rubrik

Hier ist was du brauchst!

Kartenpapier (110 # ist am besten)
Band (viel davon)
Ein Papierschneider
Schere
Murmeln
Die Geduld
Klebeband oder Klebeband (Sie benötigen das Klebeband nicht, sondern nur die Form der Rolle für Ihre Schlaufen und Korkenzieher).

Hilfreiche Hinweise in keiner bestimmten Reihenfolge .

Von unten nach oben bauen.
Falten Sie ALLE Falten.
Machen Sie einen Plan, aber seien Sie flexibel, wenn die Dinge nicht klappen.
Machen Sie gute Stützen.
Halten Sie den Rückgang Ihrer Spuren auf ein Minimum (damit der Marmor nicht zu schnell rollt), es sei denn, Sie versuchen, eine Schleife zu überwinden oder einen Sprung abzuschließen.

Rubrik

Papierachterbahnen
Ziel: Arbeiten Sie in Gruppen von 2 oder 3 Personen und nutzen Sie Ihr Wissen über Newtons 3 Bewegungsgesetze, um eine Papierachterbahn zu erstellen, die einen Marmor über die längste Zeit ohne Unterbrechung tragen kann.

Richtlinien:
1. Das Modell sollte für einen Glasmarmor ausgelegt sein. Wenn der Marmor von der Spitze des ersten Hügels gelöst wird, durchläuft er die gesamte Fahrt und erreicht die untere Ladefläche. (Bei diesem Projekt wird der Marmor von Hand auf die Spitze des ersten Hügels gehoben, um die „Fahrt“ zu beginnen.)
2. Ihr Team kann mehr als einen Marmor verwenden.
3. Magnete, Elektrizität, Federn und andere Energieformen dürfen nicht verwendet werden. Dies ist nur eine „Schwerkraftfahrt“.
4. Niemand darf den Untersetzer berühren, sobald die Fahrt beginnt.
5. Ihre Fahrt muss ein klares „Ende“ haben.
6. Sie haben nur drei Chancen. Ihre längste Zeit ist die, auf die Sie benotet werden.

Schritt 2: Unterstützt

Stützen sind wirklich einer der wichtigsten Teile der Papierachterbahn. Alle Falten MÜSSEN gefaltet werden. Die Stützen sind das Skelett Ihrer Achterbahn und wir möchten nicht, dass sie sich verbiegen oder durchhängen. Der Unterschied zwischen einem guten und einem nicht so guten Untersetzer sind die Stützen.

Sehen Sie sich das VIDEO an, um zu sehen, wie Sie sie erstellen, oder drucken Sie im ersten Schritt das PDF mit dem Namen "Coaster Element Instructions" aus.

Schritt 3: Tracks

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Tracks zu erstellen. Es gibt keinen falschen Weg, dies zu tun, solange der Marmor nicht stecken bleibt. Es ist eine gute Idee, ein paar verschiedene Typen zu experimentieren, da Sie möglicherweise mehr als eine Art auf derselben Achterbahn verwenden. Es gibt auch verschiedene Methoden zum Erstellen von Kurven in Ihren Tracks. Schauen Sie sich entweder das PDF aus Schritt 1 an oder sehen Sie sich VIDEO 1 hier und VIDEO 2 hier an. Sie können sich auch das Video meines fertigen Untersetzers ansehen, um einige verschiedene Möglichkeiten zum Erstellen von Tracks zu sehen.

Schritt 4: Schlaufen und Korkenzieher

Beginnen Sie mit zwei geraden Spuren mit guten Falten.

Kleben Sie die beiden Spuren an den Enden mit einer Überlappung von ca. 2 cm zusammen.

Schneiden Sie beide Wände über die gesamte Länge der kombinierten Schienen von der Oberseite der Wand bis zur CREASE. Jeder Schnitt sollte etwa 1 cm voneinander entfernt sein. Wenn Sie nicht bis zur Falte schneiden, funktioniert es nicht.

Wickeln Sie die Spuren um eine Rolle Klebeband, um die gewünschte Form zu erhalten.

Sehen Sie sich das Video für den Rest an.


Die folgende Passage stammt von Kids Britannica. Die Website hat eine großartige Geschichte von Achterbahnen.

"Ende des 19. Jahrhunderts wurde die Achterbahnindustrie auf den Kopf gestellt. Im wahrsten Sinne des Wortes. Um die Mitte des Jahrhunderts wurden in Paris erstmals Somersaulting-Rundfahrten mit Flip-Flap-Somersaulting versucht. Die Fahrten basierten auf einem beliebten Kinderspielzeug, das die Fliehkraft ausnutzte Die Passagiere empfanden die Umkehrungen als unangenehm und gefährlich, und die Untersetzer wurden erst 1895 wieder gesehen, als Lina Beecher die Flip-Flap-Eisenbahn im Sea Lion Park von Paul Boyton installierte Coney Island. Obwohl immer noch unbequem und gefährlich, erwies sich die 25-Fuß-Rundschleife als beliebt und brachte die Passagiere (insbesondere ihren Hals) in Raserei, bevor sie nach nur wenigen Jahren geschlossen wurden.

Loop-the-Loop Um die hohen G-Kräfte der vertikalen Schleife zu reduzieren, baute die Antenne von Edward Prescott Coney Island 1901 den Loop-the-Loop auf Coney Island mit einem weicheren, ovalen Design. Es war besser verarbeitet als Flip-Flap, aber es würde noch weitere 75 Jahre dauern, bis eine erfolgreiche vertikale Schleife realisiert wurde. Obwohl Loop-the-Loop durch eine geringe Sitzplatzkapazität behindert wurde, die es schließlich auf Grund lief, war es für die nächsten sechs Jahre bis zum Aufkommen des ersten Hochgeschwindigkeits-Untersetzers Drop-the-Dip (später genannt) das heiße Ticket für Achterbahn-Enthusiasten Raue Fahrer). Diese erhöhten Gefahren führten zu Sicherheitsverbesserungen, wie zum Beispiel der Einführung von Überlappungsstangen, die die Passagiere davon abhielten, zu Projektilen zu werden. "/

Schritt 5: Zeitverschwender: Toilettenschüssel und Trichter / Halfpipe Hybrid

Um einen Trichter oder eine "Toilettenschüssel" zu erstellen, möchten Sie mit einem vollständigen Blatt Karton beginnen.
Erstens: Zeichnen Sie den größtmöglichen Kreis auf das Blatt.
Zweitens: Schneiden Sie den Kreis aus.
Drittens: Entscheiden Sie, wo sich der Mittelpunkt des Papierkreises befindet, und schneiden Sie eine gerade Linie vom Rand des Kreises bis zum Punkt in der Mitte.
Viertens: Schneiden Sie ein Loch, das etwas größer als der Marmor ist, um den Punkt, den Sie in der Mitte gefunden haben.
Schließlich: Überlappen Sie die Kanten des geraden Schnitts, um den Trichter und das Klebeband zu fixieren. Der Abstand, über den Sie die Kanten überlappen, bestimmt die Steilheit an den Seiten Ihres Trichters.

Es ist wichtig, dass Ihr Trichter sehr stabil ist. Wenn Ihr Trichter wackelt, geht der Marmor direkt in das Loch und Sie werden keine effektive Zeitverschwendung haben.

Es gibt noch einige andere Möglichkeiten, Zeitverschwender zu erzeugen. Sehen Sie sich das Video unten an, um einige Vorschläge mit Anweisungen zu erhalten. Sei einfach kreativ!


Um den Trichter / Halfpipe-Hybrid zu erstellen, müssen Sie mit einem vollständigen Blatt Karton beginnen.
Erstens: Schneiden Sie eine gerade Linie von der einen Ecke zur gegenüberliegenden Ecke, aber machen Sie den Schnitt nur einige Zentimeter tief.
Zweitens: Schneiden Sie am Ende des geraden Schnitts ein Loch, das etwas größer als der Marmor ist.
Drittens: Überlappen Sie die Kanten des geraden Schnitts.
Zum Schluss: Kleben Sie die überlappenden Kanten fest.

Schritt 6: Half Pipe

Ein Halfpipe-Build ist ein mehrstufiger Prozess. Egal was passiert, das Halfpipe muss sicher sein. Das Video kann den Vorgang klarer zeigen, als ich beschreiben kann.

Schritt 7: Papieraufzug und Verwendung mehrerer Murmeln.

Ich brauchte ein paar Stunden, um den Aufzug zum Laufen zu bringen. Es war ein sehr frustrierender Prozess, aber es war ziemlich cool zu sehen, wie es funktionierte. Es gibt keine optische Täuschung. Das Video unten beginnt mit einem steilen Gefälle, geht durch eine Doppelschleife und direkt in eine Aufzugskabine. Die Aufzugskabine verfügt über einen Verriegelungs- und Freigabemechanismus. Die Aufzugskabine wird freigegeben, wenn der Impuls des Marmors auf die Rückseite der Kabine übertragen wird. Der Aufzug verwendet ein Gegengewicht auf der anderen Seite des Aufzugsschachts (im Video nicht sichtbar), um den ursprünglichen Marmor wieder nach oben zu tragen. Der Marmor rast durch Korkenzieher, um Kurven und über eine Beule auf dem Weg ins Ziel. Obwohl die Fertigstellung dieses Untersetzers nicht lange dauert, bietet er Funktionen, die ziemlich cool sind, wenn man bedenkt, dass es sich nur um Papier, Klebeband, Murmeln und eine kleine Schnur handelt. (Das Gegengewicht auf der anderen Seite bestand aus 4 zusammengeklebten Murmeln). Ich habe versucht, es ohne die Schnur zum Laufen zu bringen, aber das Band hat zu viel Reibung erzeugt. Ich habe keine Schritt-für-Schritt-Anleitung zum Bau eines Aufzugs. Ich bin sicher, dass es verschiedene Möglichkeiten gibt, dies zu erreichen. Im Experimentierprozess findet der größte Teil des Lernens statt!


Eine einfachere Möglichkeit, die Dauer des Papieruntersetzers zu verlängern, besteht darin, mehrere Murmeln einzubauen. Laut meiner Rubrik darf das Team den Untersetzer nicht mehr berühren, sobald der erste Marmor freigegeben ist. Damit ein zweiter Marmor ohne Eingreifen der Schüler die Länge des Untersetzers zurücklegen kann, muss ein Freigabesystem erstellt werden. Wenn der erste Marmor seinen Lauf beendet hat, stößt er gegen etwas ... das an einer Schnur zieht ... das einen weiteren Marmor oben auf dem Untersetzer freisetzt. Der zweite Marmor kann entweder die gleichen Spuren wie der erste durchlaufen, oder Sie können einen völlig separaten Satz von Spuren haben.

Ich hoffe, Sie haben die Chance, eine eigene zu bauen. Wenn Sie dies tun, senden Sie mir unbedingt einige Bilder und fügen Sie den Kommentaren Ratschläge hinzu. Danke fürs schauen!