Bruggen bouwen

 

 

Groep: 3 t/m 6

Kerndoel: 44, 45

Onderwerp: sterke constructies, vormen, verbindingen, profielen

Benodigd materiaal:

-          2 pakken spaghetti

-          2 zakken spekjes

-          Grote aftelklok (bijvoorbeeld timetimer)

-          Meetlat van tenminste 1 meter

-          10 gewichtjes (bijvoorbeeld blokken)

-          A4-papier

-          Digibord of gewoon bord

Voorbereiding: materiaal verzamelen, inleiding constructies en profielen voorbereiden

Tijdsduur: bijv.ochtend of middag, u kunt het uitbreiden en evt. opknippen, maar ook verkorten door een deel te doen, ook afhankelijk van de leeftijd van de kinderen.

Bijzonderheden: -

Les: 

Deze les bevat twee confrontatie- en verkenningsfases. Om tot een goed ontwerpvoorstel te komen hebben de kinderen zowel kennis van sterke constructies (vormen), als van de eigenschappen van het materiaal (profielen van papier) nodig, zie bijlagen. 

·         Confrontatie & Verkenning I (vormen): Wie maakt de hoogste spaghettitoren? (20 min.)

Laat de kinderen in groepjes van maximaal 3, een zo hoog mogelijke toren van spaghetti en spekjes maken. Geef de kinderen 6 minuten de tijd met de timetimer. Meet na 6 minuten de

torens op. Bespreek met de kinderen succesvolle en minder succesvolle vormen. Wanneer stort hij in (bewegende en stijve vormen)? Wanneer valt hij om (zwaartepunt, gewicht spekjes)? Maak met de kinderen de koppeling naar constructies om hen heen: gebouwen, bruggen, hijskranen, etc. Overal zie je driehoeken.

·         Confrontatie & Verkenning II (profielen): Kun je een A4tje sterk maken? (20 min.)

Maak dan de stap naar het soort materiaal. Wat is het voordeel van spaghetti, wat het nadeel? Wat zou je nog meer kunnen gebruiken voor een toren? Dan de volgende opdracht: zorg ervoor dat je met 1 A4tje een overspanning van 20 cm. kan maken tussen twee tafels. De ‘brug’ moet een gewichtje 100 gram kunnen houden. Stimuleer de kinderen bezig te blijven door te zeggen dat er veel verschillende oplossingen zijn. Teken de succesvolle vormen op het bord.

·         Bespreek met de kinderen succesvolle en minder succesvolle vormen.

Wanneer stort hij in? Blijkbaar kun je een A4tje sterker maken door er een profiel in aan te brengen. Koppel terug naar profielen en buizen in de bouw. Bespreek verschillende soorten bruggen (hang-, boog-, balk-, vakwerk-, etc.) en de voor- en nadelen van het materiaalgebruik en de vorm (constructies).

·         Ontwerpvoorstel maken: Welk groepje maakt de sterkste brug van papier?  (10 min.)

Maak nu de overstap naar het werkelijke probleem: je wilt graag dat kinderen een brug maken van alleen papier en plakband waarbij ze 80 cm. overspannen zonder dat ze hem vastplakken aan de tafel. De brug moet tenminste 100 gram kunnen dragen. En de sterkste brug wint. Laat de kinderen al hun opgedane kennis verwerken door ze te laten overleggen over de soort brug die ze willen bouwen. Welke vorm(en) en profielen worden gebruikt? Laat ze samen een ontwerp tekenen van de brug.

·         Ontwerp uitvoeren en testen: bruggen bouwen (30-45 min.)

Zet de tafels 80 cm. uit elkaar, geef de materialen en een gewichtje van 100 gram. Stimuleer de kinderen hun brug steeds tussendoor te testen. Sommige bruggen storten namelijk onder hun eigen gewicht in. 

·         Testen en evalueren (20 min. afhankelijk van het aantal bruggen)

Verzamel alle gewichten en loop dan alle bruggen langs. Laat de leerlingen vertellen welke profielen en vormen ze hebben gebruikt om de brug stevig te maken. Test alle bruggen door ze steeds zwaarder te maken. De brug die het meeste gewicht aan kan is het sterkste.

·         Presenteren (20 min.)

Deze fase valt een beetje samen met testen en evalueren. Laat de kinderen reflecteren op het ontwerpproces, klopte de brug nog met de tekening en het idee? Waarom wel en niet? De kinderen zouden ook elkaars brug kunnen beoordelen. Wat zouden ze de volgende keer beter doen? Wat heb je geleerd over profielen en vormen? 

·         Verdiepen/verbreden (10 min.)

Samenvatting en terugkoppeling, waarom werkt de ene brug beter dan de andere? Kunnen we hem ook langer maken? Van ander materiaal, etc. 

Bijlagen bij deze les 

 

Bron: https://www.iederkindeentalent.nl/inspiratie/onderzoekende-en-ontwerpende-lessenseries/

 Bijlagen bij deze les 

 Profiel (constructievorm)

Een profiel (van een constructie) zorgt voor stevigheid van een materiaal. Zelfs dun materiaal (zoals papier) kan erg stevig zijn als het goed gevouwen is. Profielen worden vooral gebruikt bij natuur en techniek. Als het materiaal stevig is, is de constructie ook stevig. Met profielen kunnen dus stevige gebouwen gemaakt worden.

Constructie

Een constructie is een voorwerp dat uit bestaat uit meerdere onderdelen. Het is door mensen gemaakt. Bijvoorbeeld:

·         Pen (inkt, houder, dop)

·         Boek (papieren, kaft)

·         Tuinhek (houten planken)

·         Brug (wegdek, hek, ondersteunende balken of boog)

Een liggend vel papier is zo slap als de dikte

·         Huis (muren, ramen, deuren, vloeren)

Een boom is geen constructie, omdat het door de natuur is gemaakt. Een vel papier is geen constructie, want het bestaat uit één onderdeel.

Een constructie moet sterk zijn. Hoe sterk, heeft vooral te maken met het voorwerp. Een paraplu heeft een andere sterkte (en constructievorm) dan een huis. Een paraplu moet namelijk open en dicht kunnen. Een huis moet groot en stevig zijn. Voor deze constructies wordt er gebruik gemaakt van slimme trucs, zoals profielen.

Een staand vel papier is zo sterk als de breedte

Een materiaal heeft vaak een sterke en een zwakke kant. Voor een sterk profiel wordt van de sterke kant gebruik gemaakt. Probeer het maar uit: zet twee tafels 20 cm uit elkaar. Leg één vel papier over die 20 cm heen, als een brug. Het papier buigt dan en valt op de grond. Het papier is niet sterk. Dit komt omdat het papier zo sterk is, als hij dik is. En dat is heel erg dun, dus heel erg slap. Het papier valt gelijk naar beneden. Als je het papier rechtop zet, zie je dat hij niet doorbuigt. Het papier is nu net zo sterk als de breedte van het papier: erg sterk dus. Maar nu valt het papier naar de zijkant. De zijkant van het papier is nu zo sterk als de dikte van het papier: dun en slap. Dus de sterke kant van papier is de breedte. De zwakke kant is de dikte. Met een profiel wordt er alleen gebruikt gemaakt van de sterke kant. Dit wordt hierna uitgelegd.

Een vel papier met een hoekprofiel is sterk

Vouw het papier in de lengte door de midden. Leg het papier als een openstaande hoek op de tafels. Het papier blijft nu liggen! Het papier is nu net zo sterk als de helft van de breedte. Dit is sterk genoeg om te blijven liggen. De zijkant van het papier is ook zo sterk als de breedte. Het papier valt hierdoor niet naar de zijkant. Er wordt nu alleen gebruik gemaakt van de sterke kant van papier: de breedte. De gevouwen vorm van het papier noem je een profiel.

Een stalen plaat kan op dezelfde manier sterk worden. Een stalen plaat buigt door, net als papier. Als de plaat rechtop staat, buigt hij niet door. Daarom wordt een plaat in een profiel gevouwen. Dan wordt er alleen gebruik gemaakt van de sterke kant van de plaat. Een profiel zorgt dus voor stevigheid.

Door materiaal in een profiel te vouwen, is er weinig materiaal nodig. Om het platte vel papier sterk te maken, had je ook een dikke stapel papier kunnen neerleggen. Een dikke stapel papier is namelijk ook stevig. Maar je gebruikt wel veel materiaal. Dat kost veel geld. Door een profiel te vouwen, heb je maar één vel papier nodig. Dit is goedkoop.

Een stapel papier is zwaar. Om een stevig gebouw te maken, heb je dan heel veel papier nodig. De constructie van het gebouw wordt dan heel erg zwaar. Als je een profiel gebruikt, is de constructie lichter. Want je gebruikt minder papier.

Bij constructies worden er dus profielen gebruikt omdat:

·         Het is stevig

·         Er wordt weinig materiaal gebruikt

·         Het kost minder geld

·         Het is licht

Een U-profiel en een H- of I-profiel

Er zijn veel soorten profielen. De naam van een profiel is de vorm waarin hij gevouwen is. Het papier dat door de midden is gevouwen in een hoek, heet een hoekprofiel. Sommige profielen zijn hetzelfde, maar hebben een andere naam. Het hoekprofiel wordt ook een L-profiel of V-profiel genoemd. Er zijn nog meer soorten profielen:

·         Hoekprofiel, L-profiel of V-profiel

·         I-profiel of H-profiel

·         Vierhoekprofiel of kokerprofiel

·         Driehoekprofiel

·         T-profiel

·         U-profiel

·         O-profiel of buis

·         Z-profiel

De naam van het profiel vertelt hoe het profiel eruit ziet.

Niet elk profiel is voor elk voorwerp even goed. Er wordt gelet op wat er gedaan gaat worden met het voorwerp. Een speeltoestel (bijvoorbeeld glijbaan) moet veilig zijn. Er mogen geen scherpe randen zijn. Een profiel met een hoek of rand is wel scherp. Daarom wordt er bij een speeltoestel geen hoekprofielen gebruikt. Een O-profiel wordt wel gebruikt. Dit profiel is rond en niet scherp. Een huis wordt niet gemaakt van O-profielen. O-profielen zijn moeilijk aan elkaar vast te maken. Een hoekprofiel of H-profiel is makkelijker aan elkaar vast te maken. Vooral bij rechte hoeken. Dit komst doordat de profielen recht zijn. Een O-profiel is rond. Het ligt dus aan het voorwerp welk profiel het beste is.

 Bron: https://wikikids.nl/Profiel_(constructievorm)

 

PROFIELEN

Het maken van een plat profiel:

Voor het maken van een plat profiel heb je een wit A4 blaadje nodig. Dit blaadje vouw je precies door het midden, hierna doe je op 1 zijde lijm en plak je de delen op elkaar. Zorg ervoor dat dit niet teveel is maar zeker ook niet te weinig, lastig hé? Wanneer je teveel gebruikt gaat het papier kapot en wanneer je te weinig gebruikt wordt het profiel niet stevig genoeg. Deze handelingen herhaal je 4 keer en dan is je profiel klaar, na een weekje drogen is hij ook heel stevig. Zorg ervoor dat de blaadjes exact op elkaar zitten, wanneer er een stukje uitsteekt dan is het niet goed. Zorg ervoor dat je vouwen altijd scherp zijn dan krijg je de beste profielen zonder ruimte ertussen.

Het maken van een U-profiel:

Het maken van het U-profiel gaat op bijna dezelfde wijze als het maken van het platte profiel. De enige verandering die je moet doen is hem niet 4 keer dubbel vouwen maar 3 keer. Na de 3de keer vouw je de zijkanten van het blaadje naar het midden, wanneer je dit gedaan hebt vouw deze stukjes terug totdat ze rechtop staan. Je hebt nu een U-profiel.

Het maken van het ronde profiel:

Het ronde profiel maak je met behulp van twee potloden. De potloden plak je met de 2 platte einden aan elkaar, hierna rol je ze heel strak in het papier en smeer je om de omwenteling lijm op het papier zodat je een mooie ronde koker krijgt. Let er wel op dat je niet teveel lijm gebruikt en het niet te strak oprolt anders krijg je de potloden er niet meer uit. je hebt nu een mooi rond profiel.

Het maken van een driehoeks-profiel:

Het driekhoeks-profiel is het lastigste profiel. Je moet hiervoor je blaadje in de lengte zo smal mogelijk vouwen. Deze smalle stroken vouw je steeds over elkaar. Wanneer je dit hebt gedaan dan vouw je hem helemaal uit, je hebt dan een blaadje met allemaal rimpels. Om de driehoek goed te vouwen dan zet je het begin van het blaadje in de derde vouw, je ziet nu een driehoek ontstaan. In het vlakke stukje wat hiervoor ligt smeer je lijm en dit plak je op de driehoek. Deze handeling herhaal je iedere keer tot het einde van het blaadje, je hebt nu een driehoeks-profiel.

 

Bron: https://techniekkwcollege.webnode.nl/profielen/