Обезьянка-барабанщица  

 

 

 

 

 

 

 

​

​

Учебные цели

 

Естественные науки Изучение процесса передачи движения и преобразования энергии в модели. Изучение рычажного механизма и влияние конфигурации кулачкового механизма на ритм барабанной дроби.

 

Технология. Проектирование Создание и программирование моделей с целью демонстрации знаний и умения работать с цифровыми инструментами и технологическими схемами. Технология. Реализация проекта Создание и испытание модели барабанящей обезьянки. Модификация конструкции модели путём изменения кулачкового механизма с целью изменения ритма движений рычагов. Программирование соответствующего звукового сопровождения, чтобы поведение модели стало более эффектным.

 

Математика Понимание того, как количество и положение кулачков влияет на ритм ударов. Понимание и использование числового способа задания звуков и продолжительности работы мотора.

 

Развитие речи Общение в устной или в письменной форме с использованием соответствующего словаря. Словарь основных терминов Кулачок, коронное зубчатое колесо, рычаг, ритм. Программные блоки: «Мотор по часовой стрелке», «Вход Число», «Звук», «Цикл», «Начало», «Начать нажатием клавиши».

 

Вам дополнительно потребуется: «Барабан»: лист картона, пластика или металлическая банка.    

​

Установление взаимосвязей.

 

Посмотрите фильм этапа «Установление взаимосвязей» и обсудите следующие вопросы: Что Маша и Макс могут рассказать об обезьянке? Стучал ли кто-нибудь на барабане? Как он устроен и по какому принципу действует? Видел ли кто-нибудь механические игрушки с барабаном, наподобие обезьянки барабанщицы? За счёт чего двигаются руки обезьянки? Что является источником звука барабанной дроби?        

​

​

​

​

​

​

​

​

Другие способы установления взаимосвязей:

 

Постучите по своему «барабану». Сможете ли вы сделать это так, чтобы было приятно слушать? Как при этом двигаются ваши руки? Что является источником звука? Руки двигаются вверх и вниз, ударяют по «барабану» и при этом раздаётся стук. Умеет ли кто-нибудь из учащихся играть на музыкальных инструментах? Как при этом извлекаются звуки?

 

Ответы могут различаться. Одни дети умеют играть на духовых инструментах и для извлечения звуков дуть в них. Другие – играют на фортепиано, струнных или ударных инструментах. Для извлечения из них звуков, нужно механически воздействовать на струны или поверхность барабана, чтобы заставить их вибрировать.

 

Предложите учащимся понаблюдать за движениями какой-нибудь из рук обезьянки, показанной в фильме. Примеры каких других механизмов, совершающих похожие движения (вверх-вниз), могут привести ученики?

 

Ручной насос, железнодорожный семафор, рука с молотком при забивании гвоздя.

 

Знаете ли вы, что …

 

Руки барабанщика действуют как рычаги. Они двигаются вверх и вниз, вращаясь вокруг оси. Обезьянка-барабанщица тоже двигает руками вверх-вниз с определённым ритмом. Можно использовать рычаги, чтобы заставить руки обезьянки двигаться вверх и вниз, а кулачки – чтобы сделать эти движения разнообразными.

 

Как нужно изменить конструкцию рычажного механизма, чтобы укоротить плечо груза? А чтобы удлинить его? Для этого следует изменить положение центра вращения, установив ось в другое отверстие балки. Как работает кулачок? Кулачок имеет яйцеобразную форму, поэтому соприкасающаяся с ним деталь совершает колебательное движение.    

​

Конструирование.

 

Соберите модель, следуя пошаговым инструкциям, или создайте собственную модель «Обезьянка-барабанщица».  

 

 

 

 

 

 

 

     

 

​

​

Если модель вы создаете сами, то приведенную в примере программу, возможно, потребуется изменить.

 

Для безотказной работы модели «Обезьянка-барабанщица» необходимо, чтобы рычаги, опирающиеся на кулачки, могли свободно подниматься и опускаться.

 

Поверхность, по которой должна барабанить модель (например, коробка от набора LEGO® Education WeDo™), устанавливается непосредственно под «руками» обезьянки. При желании можно использовать и другой «барабан», но для этого нужно соответствующим образом отрегулировать высоту «барабанщика», устанавливая дополнительные ЛЕГО-кирпичики под основание модели (под большой серый кирпич 8x16). 

 

Энергия передается от компьютера на мотор. От мотора энергия передаётся сначала маленькому зубчатому колесу, затем, с поворотом оси вращения на 90° – коронному зубчатому колесу, насаженному на одну ось с кулачками.

 

Кулачки поворачиваются и нажимают на рычаги, которые поднимают и опускают «руки» модели. Энергия превращается из электрической (компьютера и мотора) в механическую (вращение зубчатых колёс, кулачков, движение рычагов).    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В программе «Обезьянка-барабанщица» для включения мотора используются Блоки «Начало» и «Мотор по часовой стрелке». При желании мощность мотора можно изменять при помощи Блока «Мощность мотора». 

 

В разделе «Развитие» данного занятия показаны и более сложные программы. В окне «Первые шаги» приведены различные примеры использования в программе Блоков «Начало» и «Мотор по часовой стрелке». Приготовьте место для экспериментирования с зубчатыми колёсами и бумаг для записей. На отдельном листе бумаги начертите таблицу данных.  

 

В таблице данных фиксируют изменения положения кулачков, а также то, как каждое положение влияет на характер движений рычагов. Закончив исследование кулачков и рычагов, обсудите выводы для таблицы данных. Попросите учеников описать, что они видят и слышат, когда один кулачок сориентирован вверх, а другой – вниз, как это показано в первом ряду таблицы. Когда одна рука обезьянки поднимается, то другая опускается.

 

При этом раздаётся равномерная барабанная дробь с частотой примерно два удара в секунду. Что происходит после изменения положения правого кулачка, как показано во втором ряду таблицы? Обе руки по-прежнему поднимаются и опускаются в разное время, но ритм барабанной дроби изменится: тук-тук-пауза. При этом частота стука составит те же два удара в секунду. Что происходит после добавления ещё одного кулачка с правой стороны, как показано в третьем ряду таблицы? 

 

Правый рычаг поворачивается и наносит удары вдвое быстрее левого рычага. При этом частота стука возрастает до трёх ударов в секунду: быстрые тук-тук-тук-пауза. Что происходит после добавления ещё одного кулачка с левой стороны? Руки опять поднимаются и опускаются не одновременно, но в два раза быстрее, чем в первом примере, с частотой четыре удара в секунду: тук-тук-тук-тук.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дополнительно…

 

Перенесите центр вращения рычагов (ось) в другое отверстие в балке, чтобы изменить длину плеча силы рычагов и высоту, на которую они поднимаются. В результате изменится сила ударов, что можно будет услышать.В данном занятии не требуется отклоняться от инструкций по сборке. Чтобы изменить характер движения рычагов, достаточно по-другому расположить кулачки.

 

В программу «Обезьянка-барабанщица» внесены изменения – добавлены три отдельные программы воспроизведения звуковых эффектов, которые запускаются Блоком «Начать нажатием клавиши», настроенным на ожидание нажатия определённой клавиши на клавиатуре. 

 

Первая программа запускается нажатием клавиши A и воспроизводит Звук 4 (звук «Волшебство»).

 

Вторая программа ожидает нажатия клавиши B после чего воспроизводит Звук 5 («Струна»).

 

Третья программа запускается клавишей C и воспроизводит Звук 1 («Приветствие»).

 

Если к компьютеру можно подключить микрофон, запишите какой-нибудь свой звук при помощи Блока «Звук», на Входе которого задана 1. При этом Звук 1 («Приветствие») будет автоматически заменен записанным звуком. Этот звук будет воспроизведен при использовании Блока «Звук», на входе которого задано число 1. 

 

В разделе «Звуки» главы «Программное обеспечение LEGO® Education WeDo™» приведен список звуков, которые может воспроизводить Блок «Звук», если задать на его входе соответствующее число. В окне «Первые шаги» приведены различные примеры использования в программе Блоков «Мотор по часовой стрелке», «Мотор против часовой стрелки», «Звук», «Вход Число» и «Начать нажатием клавиши».

 

Ознакомьтесь с пунктом 8. «Перекрёстная ременная передача» окна «Первые шаги», чтобы узнать, как записывать свои звуки.  

 

Дополнительное задание

 

Предложите командам воспитанников работающим над созданием различных моделей «Обезьянок-барабанщиц», создать из них группу ударных. Пусть каждая модель стучит по-своему. Подберите им разные «барабаны», издающие интересные звуки – металлические миски, картонные коробки и т.д.