מצגת למידת חקר נוער שותה מים ודעת
Download
Report
Transcript מצגת למידת חקר נוער שותה מים ודעת
נוער שותה מים ודעת
קירוב הנוער למצוינות המים הישראלית
בשיתוף רשות המים משרדי התמ''ת והחינוך ,הטכניון ,תעשיית המים והרוטרי בישראל
למידת חקר
באנטילית האנליטית
בנחלת ראובן
12.12.12 Hi-Teach
דר' אמנון שפי
[email protected] 054-4929093
מה במצגת
• עיקרי למידת החקר על פי משרד החינוך האגף למדע וטכנולוגיה
• דוגמאת האנטילית האנליטית
מתכנית נוער שותה מים ודעת
עיקרי למידת החקר
בנוער שותה מים ודעת
•
•
•
•
•
•
•
•
יצירת למידה חוויתית ומעורבות הלומד
חקירה מבוססת ספקנות ביקורת והבנה
הכרה ומגע עם דוגמאות מסביבת התלמיד
זיקה לתכני מו''ט מתכנית הלימוד
בשילוב רב תחומי רחב כולל ערכי היסטוריה מורשת
מגע עם יסודות המדע הטכנולוגיה וההנדסה
טיפוח לימוד עצמי ,עבודת צוות ולמידה פרויקקטאלית
אחריות איכות עמידה בזמנים יכולת דווח והצגה
שלבי למידת החקר
קוים מנחים משרד החינוך – אגף מדע וטכנולוגיה
תמצית מתוך התלקיטים למורה ולתלמיד
.1
.2
.3
.4
.5
.6
שאלות והשערות
תכנון
ביצוע
עיבוד ממצאים ומסקנות
הצגת התהליך ותוצרים
הערכה
למידת החקר פירוט תכולת השלבים
קוים מנחים משרד החינוך – אגף מדע וטכנולוגיה
.1שאלות והשערות חקר
הצגת התופעה /הבעיה +רקע עיוני קצר
שאילת שאלות על התופעה /בעיה
זיהוי הגורמים המשתנים והקשר ביניהם
בחירת הגורמים שייחקרו והגדרת מטרת החקר
ניסוח שאלת חקר (מדעית או טכנולוגית)
מיפוי ידע אישי על הגורמים ושאלת החקר
ניסוח השערות חקר וביסוסן באופן מדעי
.2תכנון החקר
בחירת מערך החקר :תצפית ,ניסוי (מבוקר)
בחירת כלים לאיסוף נתונים.
תכנון התצפית /ניסוי
כתיבת הצעת מחקר והגשתה לאישור המורה
.3ביצוע על פי התכנון
הכנת טבלה לרישום הנתונים
ביצוע על פי התכנון -תצפיות ומדידות ,תיעוד ממצאים ורישום תוצאות
.4עיבוד הממצאים והסקת מסקנות
עיבוד וייצוג הממצאים
ניתוח וסיכום הממצאים
הסקת מסקנות
שאלות ורעיונות להמשך
.5הצגת תהליך החקר ותוצריו
כתיבת דוח מסכם
תכנון והכנת תוצרים להצגה :מצגת ,פוסטר ,דגם ,סרטון
הצגת החקר :התהליך והתוצרים.
.6הערכת החקר
הערכה על פי קריטריונים (הערכה עצמית ,הערכת עמיתים ,הערכת מורה)
הצעות לשיפור החקר
כלי תכנון
פרישת הפעילות לפי שבועות
רשמו תאריך תחילת שבוע לכל שלב וסמנו את משכו במשבצות
שלבים
שבוע :1
______
שבוע :2
______
שבוע :3
______
שבוע :4
______
שבוע :5
______
שבוע :6
______
שבוע :7
______
שבוע :8
______
.1שאלה והשערה
.2תכנון ניסוי או תצפית
.3ביצוע על פי התכנון
.4עיבוד ממצאים
ייצוג והסקת מסקנות
.5הצגת תהליך החקר ותוצריו
.6הערכת תהליך החקר
תכנון הניסוי מתבצע בשתי לוחות זמנים:
לוח הזמנים הכולל הפרוס על שני משפר שבועות ובו
לימוד רקע ,ביצוע הסיור והניסוי בבאר ,ניתוח תוצאות והגשת הדו''ח –
משך זמן מומלץ בין שבועיים לארבעה שבועות תלוי בכמות השעות
היקף הניסויים וההעמקה.
לוח הזמנים הקצר מתייחס למהלך ביצוע הניסוי בבאר שנמדד בדקות
ומתייחס לשעתים של הביקור אותו יש להכין כהלכה מראש ,כולל:
מדידות נפחים ,מהירות ,ספיקה (קצב שאיבה) ,וכן בדיקה ראשונית
וניתוח של התוצאות ,שמביאה לבחינה מעמיקה יותר של הניסוי.
יומן המשימות
תאריך
משימות שעלי לבצע
פרטים הערות שמות טלפונים דוא''ל
יומן המשימות יכול לסייע בביצוע הנוסי בפעל ובעיקר לחלוקת
התפקידים לצוותים:
( )1צוותי מדידתה נפחים )2( ,צוות השאיבה )3( ,צוות מדידת הזמן,
( )4צוות רישום הנתונים )5( ,צוות צילום הסרטונים ( )6צוות צילום
התמונות ( )7וכמובן צוותה ניהול ( )8צוות ניתוח התוצאות.
שמונה צוותים לכל אחד מימי החנוכה..
שימו לב שהאימון לעבודת צוותמנוהלת עצמאית הוא ערך חינוכי חשוב
שכן עבודות חקר מדע וטכנולוגיה מתבצעות תמיד בעבודת צוות.
כלי הערכה
שלבי החקר
.1הצגת התופעה /בעיה מיקוד
תוצרים בתלקיט
(יקבע ע"י
המורה)
דיווח מס' :1הצגת התופעה /בעיה,
שאלת והשערת החקר
.2תכנון מערך החקר
ניקוד יחסי
ניסוח שאלת החקר והשערת החקר
דיווח מס' :2בחירת שיטת החקר ותכנון תצפית /ניסוי
הצעת מחקר
.3ביצוע החקר על פי התכנון
טבלאות איסוף נתונים ,תיעוד ממצאים
.4עיבוד ממצאים ייצוג ומסקנות
ממצאים מעובדים +מסקנות
.5הצגת תהליך החקר ותוצריו
הגשת דו"ח מסכם
הצגת תוצאות ומסקנות ,באמצעות מצגת או פוסטר מדעי
.6משוב והערכה לתלמיד
משוב עצמי של התלמיד
כלי זה נועד בעיקרו למורה ,אך שימוש יעיל בכלי ההערכה מחייב
מעורבות של התלמיד ולכן הוא מופיע בתלקיט לתלמיד ויש לתקשר עם
התלמידים מראש על מבנה הלוח ועל הציפיות והאופן בו יוערכו
בהמשך.
השערת חקר 1 -
באנטילית -האנליטית
כמה זמן יידרש למילוי הבריכה ?
שלב מתודי
תיאור וניתוח התופעה /הבעיה ורקע עיוני קצר
שאילת שאלות על התופעה /הבעיה ורכיביה
זיהוי הגורמים המשתנים הקשורים לתופעה/בעיה
בחירת הגורמים שייחקרו והגדרת מטרת החקר
ניסוח שאלת החקר :הגורמים והקשר ביניהם
מיפוי ידע אישי על הגורמים ושאלת החקר
ניסוח השערת החקר וביסוסה באופן מדעי
פעילות בבאר
השקיה שאיבה והובלה ואופן פעולה
כמות נפח משקל קצב
נפח דליים ובריכה ,מהירות קוית ומעגלית
מהירות המילוי
כמה זמן ידרש למילוי (במהירות שאיבה
סיור ,ניסוי מודל ,חשיבה בתכנון
מציאת הקשר והחלטה על שיטת הניסוי
חשיבה מאתגרת – עיבוד התוצאות הסקת מסקנות
ביצוע מדידה ויצירת מודל חיזוי (נפח הדלי ,מהירות עליה ,ספיקה מחושבת ,מהירות מילוי צפויה)
ביצוע מדידה כוללת מעשית (קצב מילוי הדלי בבריכה) ותרגום תוצאות לזמן מילוי הבריכה
השוואת הממצאים וניתוח ההפרש,חזרה לבריכה והערכת יעילות
היקש להובלת מים כיום ,להתפלה
השערות חקר 2 -
באנטילית -האנליטית
כמה עבודה תידרש למילוי הבריכה ?
שלב מתודי
תיאור וניתוח התופעה /הבעיה ורקע עיוני קצר
שאילת שאלות על התופעה /הבעיה ורכיביה
זיהוי הגורמים המשתנים הקשורים לתופעה/בעיה
בחירת הגורמים שייחקרו והגדרת מטרת החקר
ניסוח שאלת החקר :הגורמים והקשר ביניהם
מיפוי ידע אישי על הגורמים ושאלת החקר
ניסוח השערת החקר וביסוסה באופן מדעי
פעילות בבאר
כח תגובה הרמה
משקל כח עבודה מנוף תמסורת אנרגיה
כח דרך מהירות עבודה הספק
כוח מחושב ומדוד ,עבודה
כמה עבודה תדרש למילוי הבריכה
מהי עבודה ,כיצד למדוד ,הוק יחס משולש
מדידת העבודה ,הערכת האנרגיה
חשיבה מאתגרת – עיבוד התוצאות הסקת מסקנות
האם האנריגה נשמרת? השוואת סך העבודה ואנרגיה הצבורה.
איתור ההפרש הניכר
ניתוח הסיבות
היקש לספיקה ומהירות זרימה
חקר רב תחומי בבאר
התאמה לרמה ולשכבות הגיל
סידרת הניסויים מהווה בסיס ךלמידה ספיראלית .הניסויים מכסים חומר לימוד מכיתה ז'
ועד יב' ברמה גדלה והולכת של העמקה בנושאי המכניקה.
כיתות ז' יתמקדו במדידת נפח הדלי והחבית ומהירות השאיבה
כיתות ח' ימדדו גם משקל ,כוחות ,ואת תמסורת המנוף
כיתות ט' ימדדו עבודה ,אנרגיה והספק המושקע והנצבר.
כיתות תיכון ימדדו את מאזן המרת האנרגיה ,ימדדו את התנועה
המעגלית (מומנטים מהירות זויתית הספק ועבודה) ואת האינרציה הקוית
והמעגלית )החוק השני של ניוטון) ואת החיכוך
ניתן ללמוד בבאר במהלך מספר ביקורים בפריסה על פני מספר שנים.
לחילופין תלמידי תיכון יכולים לבצע את כל הסידרה ביום ניסויים אחד
מובנה וארוך ,במידה והוא מתוכנן היטב מראש.
שאלות פשוטות והבנה טובה
איך פועלת הבאר ?
כמה זמן יידרש למילוי הבריכה ?
שאלות פשוטות והבנה טובה
ועד לקצה
הגלגל
מגובה פני
המים
כמה כוח נדרש לסובב את היצול
ולהרים את הדליים ?
כמה עבודה מושקעת במילוי הבריכה?
איפה צבורה האנרגיה ?
בטיחות מעל ולפני הכל
ביקור וביצוע עבודות חקר במוזיאון הבאר האנטילית
כרוך בהפעלת הבאר ,בתנועה במרחב המוזיאון ובמדידות וצילומים רבים.
את הפעילות יש לבצע בזהירות ,בסדר קשב ומשמעת.
הבאר אינה גן שעשועים,
המשאבה אינה קרוסלה
והאתר איננו לונה פארק.
הפעלה לא זהירה של הבאר עלולה לסכן את החוקרים הצעירים ולהזיק לבאר לכן
הפעלת הבאר תיעשה רק בהנחייה ופיקוח של מדריכי המוזיאון המוסמכים.
בסבלנות וקשב להוראות המדריכים ומנהלי הניסוי.
מבנה פרקי הלמידה וסידרת הניסויים
מערך מצגות רקע כללי ,מלווה במערך ספיראלי מפורט
של תיאוריה הסבר והנחיות מפורטות לניסוי
.1
.2
.3
.4
.5
.6
.7
.8
.9
.10
.11
.12
.13
.14
.15
.16
.17
.18
.19
.20
מבוא לסדרת המצגות
היסטוריה העתיקה של המים בשפלה
התפתחות הבאר האנטילית – מבוא למבקר הצעיר
כיצד פועלת הבאר האנטילית
ההיסטוריה של הביארה בנס ציונה
התפתחות הטכנולוגיה לחקלאות ולפרדס
גיאוגרפיה של איזור מושבות יהודה
פרדסים וריח ,דבורים וסביבה.
הנחיות לניסוי חקר בבאר
תנועה ישרה בסיס
תנועה ישרה בבאר
מידות נפחים משקל סגולי
נפחים וספיקה בבאר ובבריכה
חיכוך בבאר
כוח דרך ומנוף בבאר – בסיס
כוח דרך ומנוף בבאר – מתקדם
תנועה מעגלית ,דרך מהירות וספיקה
עבודה אנרגיה הספק וספיקה.
ספיקה ולחץ הופכים להספק – דוגמה מהבאר
תמסורת ומומנטים בבאר
מטרות הניסוי הראשון
כמה זמן נדרש למלא את הבריכה?
להבין איך עובדת הבאר באמצעות תצפית והפעלת המודל
לחשב את מהירות השאיבה ,חיזוי :כמה זמן ידרש למילוי הבריכה
למדוד את מהירות השאיבה לדלי ולהעריך את הזמן שיידרש בפעל.
לנתח את ההסבר
לצלם את התהליך ,לתעד את התוצאות ולהכין דו''ח במסמך ומצגת
ובאופן מפורט:
למדוד ולחשב את מידות דליי האנטילות ,נפחו ומשקלו ריק ומלא
למדוד את מידות הבריכה ולחשב את נפחה
ולמדוד את מיכל המדידה ולחשב את ניפחו
לשאוב ולמדוד את מהירות סיבוב היצול ,עליית האנטילות וזמן מילוי הדלי
לעבד את התוצאות ,להסבירן ולכין דו''ח במצגת או במסמך
מטרות הניסוי השני
כמה כח נדרש כדי לשאוב הבריכה?
למדוד את מידות הדלי הבודד והשרשרת
לחשב את משקל המים והכוח הנדרש להרמת השרשרת
לחשב את יחס המנוף הכולל ואת הכוח הנדרש לסיבוב היצול
ובאופן מפורט:
למדוד ולחשב את מידות דליי האנטילות ,נפחם ומשקלם המלא והריק
למדוד את ממדי השרשרת ולחשב את משקלה ריקה ומלאה במים
ולמדוד הנתונים הקובעים את יחס התמסורת ולחשבו
למדוד את יחס התמסורת בין תנועת היצול לתנועת השרשרת.
למדוד את הכוח לסיבוב היצול בפעל (ואת מקדם הקפיץ באמצעות משקולת)
לעבד את הנתונים ולהשוות את התחזית למציאות ולהסביר את ההפרש (חיכוך?)
מטרות הניסוי השלישי
כמה עבודה נדרשת למילוי הבריכה?
האם אנרגיה אכן נשמרת?
למדוד את הפרשי הגובה של המים הנשאבים או את אורך תנועת האנטילה
להתבסס על חיזוי הכוח הנדרש להרמת האנטילה
לחשב את ההספק הנדרש לשאיבה
בהתחשב בזמן הנדרש למילוי הבריכה לחשב את העבודה הנדרשת
למדוד את כמות וגובה עליית המים הכולל ולהעריך את האנרגיה המושקעת בשאיבה
למדוד את הפרש הגובה מהבאר לבריכה ולחשב את אנרגיה הגובה הצבורה במים
להשוות בין התוצאות ולנתח את ההבדלים.
איפה האנרגיה החסרה?
ועד לקצה הגלגל
מגובה פני
המים
מטרות הניסוי הרביעי
כמה עבודה נדרשת לסיבוב הבאר ?
המטרה לחזור על הניסוי השלישי במושגי תנועה מעגלית
לחשב את התמסורת ולמדוד בפעל את יחס הדרכים (ניסוי שני)
לחשב את המומנטים ביצול על בסיס משקל האנטילה והתמסורת
למדוד את המומנטים בפעל ולהסביר את ההבדלים
למדוד את מהירות הסיבוב ולחשב את הההספק והעבודה המושקעת
ושוב להשוות לאנרגיה הנצברת בדומה לניסוי השלישי
מטרות הניסוי החמישי (למתקדמים)
חיכוך ותנופה
למדוד את כוחות החיכוך הסטאטי והדינאמי (רצוי להתחיל עם שרשרת ריקה)
למדוד את הכוח (מומנט) הנדרש להאצת הבאר מעמידה לסיבוב בקצב רגיל
למדוד את מהירות הסיבוב ומהירות ההאצה ולהעריך את התאוצות
(קוית וסיבובית) להעריך את משקל המתקן
להעריך את השפעת החוק השני של ניוטון
להעריך את הכוח שיש להשקיע בהאצת הבאר
סיכום מפת הניסויים
להתרשם ולהבין איכותית את פעולת הבאר
למדוד ולחשב את מידות דליי האנטילות ,נפחם ומשקלם המלא והריק
למדוד את מידות הבריכה ולחשב את נפחה
ולמדוד את מיכל המדידה ולחשב את ניפחו
למדוד את הכוחות הנדרשים להנעת הבאר במצבים השונים:
כשהשרשרת ריקה ומלאה במים ,ובתנאי חיכוך סטאטי ודינאמי
למדוד את מהירות השאיבה (ספיקת המים)
לעבד ולנתח את הנתונים ולבחון
את יעילות השאיבה ואבדן המים.
את העבודה המושקעת והאנרגיה הנצברת במים
ולבדוק האם האנרגיה נשמרת.
לנתח ולהבין את ההפרשים המעשיים במדידה.
מורים ותלמידים
מוזמנים להציע
ניסויים נוספים.
למדוד ולנתח את השפעת החיכוך וה תנופה (החוק השני)
ולבטא את המדידות במושגי תנועה מעגלית
לחוות את הטכנולוגית שאיפשרה חקלאות השלחין משך אלפי שנים
היקשים מתקדמים
שאיבה לחץ ספיקה ואנרגיה משמשים גם בטכנולוגיה מודרנית
למשל בהובלת מים
שאיבת מים כבסיס להובלת מים מודרנית
לחץ ספיקה הופכים לעבודה ,אנרגיה ועלות
כמה עולה שאיבת מטר קו''ב לירושלים?
או בהתפלה
שאיבה בלחץ גבוה עבודה (וחסכון באנרגיה)
הם הבסיס להתפלה מודרנית באוסמוזה הפוכה.
כמה עבודה נדרשת להתפלת מטר מעוקב של מים
ולכן כמה היא עולה ? ואיך ניתן לחסוך
שני פרקי המשך עם מציגים באופן מפורט איך ניתן
להקיש מהניסויים בבאר ליישומים מים מתקדמים
התארגנות וניהול הניסוי
הניסוי הוא מורכב ומחייב היערכות מסודרת מראש
ראשית לימדו את טבלת האקסל ומצגות הרקע – וזהו את המשימות
ובהמשך:
תכננו היטב את מטרות ומשימות הניסוי ,שלביו ואת הצוותים
ותעדו אותן בכתב ,ובצילום.
תבחרו ותמנו את הצוותים הבאים ,ולכל צוות ראש צוות:
) (1מודדי הבאר והבריכה,
) (2שואבים,
) (3מודדי מהירות השרשרת,
) (4מודדי קצב מילוי החבית,
) (5רושמי תוצאות
) (6צלמים,
) (7מנהל הניסוי.
הכינו את שלבי הניסוי שלב אחר שלב ובצעו את המשימות בהקפדה.
הקפידו לרשום את התוצאות בצורה מסודרת וברורה
דאגו לצלם את מהלך הניסוי על כל חלקיו.
התקדמו משלב לשלב רק לאחר השלמת המשימה הקודמת
מודדים את הבריכה
מדדו את מידות הבריכה ,את גובהה
ותמדדו גם מהו הגובה שהמים עולים
מפני המים בתחתית הבאר
ועד לקצה גלגל האנטילה
ועד לקצה
הגלגל
כן ,הם יפלו חזרה לבריכה...
אבל רק לאחר שהעלינו אותם למעלה....
מגובה פני
המים
מידות הבאר
N2 = 40
1.1m
= 0.5m
R2
L2 = 2 π R2
היקף גלגל האנטילה
N1 = 30
2.7m
H = 6m
עליית המים
0.62m
גובה פני האדמה
= 1.5m
R1
L1 = 2 πR1
היקף מעגל היצול
2.2m
שם
ערך
יחידות
רדיוס היצול
R1
1.5
מטר
רדיוס גלגל האנטילה
R2
0.5
מטר
פינים בגלגל היצול
N1
30
שלבים בגלגל התמסורת
N2
38
גובה עליית המים
H
6
מטר
מרחק בין האנטילות
A
0.6
מטר
נתון
מודדים את המיכלים
האנטילה והחבית
שטחים ונפחים
אורך ..רוחב ..עומק ...שטח המלבן והמעגל
נפח ...סמ''ק ליטרים ,קו''ב
הכל מתערבב
מודדים את הכוחות
קפיץ מדידה וסרט מדידה
התארכות הגומיה תלויה בכח בו היא נמתחת.
(חוק הוק F =K*Xהכוח שווה למכפלת קבוע הקפיץ באורך המתיחה)
מודדים את התארכות הגומיה בהנעת הבאר
במצב סטאטי בתחילת השאיבה ,במצב דינאמי (בתנועה בתחילת
השאיבה) ובמצב סטאטי כששרשרת האנטילות מלאה במים.
ומודדים את התארכות הגומיה בהרמת משקולת ידועה
(למשל בת 10ק''ג למשל) נעזרים ביחס משולש או בחוק הוק להערכת
הכוחות הפועלים על הבאר במצבים השונים.
עוד כדאי שיהיה לכם
מחשבון (אפשר בטלפון נייד)
שעון עצר (סטופר) אפשר בטלפון נייד...
מצלמת תמונות (אפשר בטלפון)...
מצלמת ווידאו ( אפשר)...
דף רישום (אפשר)...
יכולת שליחת התמונות לצוות היי-טיצ' (אפשר כמובן)...
לורד לסימון ועט או עפרון
גומית מתיחה
סרט מדידה גמיש ("מטר")
שואבים מים מלוא הדלי
פה בארץ חמדת
אבות
בחצר המוזיאון תשמעו סיפור מראובן לרר ואשתו -המיסדים
צוות ינחה אתכם מקרוב
צוות המוזיאון ינחה אתכם מקרוב
בכל שלבי הניסוי
אולם את ניתוח התוצאות...
עליכם לבצע לבסוף בעצמכם
בעזרת המורה בבית ובכיתה.
.
הנחיה לעבודת חקר
מהירות השאיבה (ספיקה) תלויה בנפח הדליים ומהירות עלייתם.
התוצאה נמדדת בפעל על פי מהירות הצטברות המים בחבית המידה.
האנרגיה המושקעת בשאיבה היא מכפלה של כוח בדרך,
והאנרגיה הנצברת היא משקל המים כפול הגובה שעלו.
נסו להיווכח:
השוו את הנתונים הראשוניים בטבלת האקסל
למידות בבאר ועדכנו על פי המדידות.
הפעילו את הבאר
מדדו את מהירות הסיבוב
בדקו את משך הזמן הנדרש למילוי הדלי
חשבו את קצב שאיבת המים (הספיקה)
היא מהירות זרימת המים לבריכה.
הגיליון ישמש ככלי עזר לניתוח התנונים
אך עליכם לחשוב על התוצאות ולעבדן
(מומנט בזוית),
נפחים משקלות ומשקל סגולי
לכל דלי (אנטילה) בשרשרת נפח ומשקל
ננסה להעריך מה נפח ומשקל המים בדלי.
רוחב w
מהם מידות הכלי
אורך
רוחב
עומק
H
עומק d
חשבו מהו נפח הדלי (סמ''ק)
וחשבו כמה הוא בליטרים ( 1000סמ''ק)
הנפח הדלי בליטר הוא...
בקשו מצוות הבאר את הדלי שנועד למדידה.
שימו לב למשל גם למדידת הגובה .מגובה
המים ועד לקצה גלגל האנטילה.
וזיכרו :ניסויים בבאר רק בנוכחות ופיקוח צוות
המדיריכם מהמוזיאון.
עליית
המים
אורך l
A
מרחק
הדליים
טבלת החישובים בבאר
האנטילית האנליטית
טבלת נוסחאות וחישובים בבאר
ערך כמותי
מחושב ומדוד
שמות והסבר משתנים
יחידות
מדידה
נוסחה וקשרים
הצבעה על תא באקסל והצבת סמן בשורת הזנת הנתונים – צובעת את משתני הנוסחה.
המושג תבנית הצבה הופך מעשי וברור .בדוגמה :נפח = מכפלת אורך ברוחב ובגובה
אופן השימוש בטבלה
הטבלה מייצגת מודל פיסיקלי מתמטי מלא של פעולת הבאר
בטבלה מיוטצגים כל הקשרים בין המשתנים השונים למשל:
נפח האנטילה שווה למכפלת אורך רוחב ועומק הדלי
הדלי
אורך
30l
ס''מ
cm
רוחב
20w
ס''מ
cm
עומק
10d
ס''מ
cm
6000
סמ''ק
cc
VL
6
ליטר
L
sw
1
ק''ג לליטר
נפח הדלי
נפח הדלי
משקל סגולי
Specific Weight
Vcc
kg/L
המשתנים מצויינים בשם ,סימון ויחידות
המשתנים המסומנים ברקע אפור ,הם המשתנים החופשיים
אותם יש למדוד בבאר בפעל .בדוגמה פה למשל :מידות הדלי
אורך ,רוחב ,עומק המסומנים l*w*d
המשנים התלויים מתוארים באמצעות הנוסחה המתמטית
כאן למשל נפח = אורך * רוחב * עומק או בנוסחה Vcc=l*w*d
Vcc=l*w*d
VL = Vcc / 1000
Kg/L=g/cc
לימדו את הטבלה
את הטבלה יש ללמוד לעומק ולהבין – על בסיס מצגות הרקע
נסו לשחק עם המשתנים החופשיים בטבלה – וראו את התגובה
רק לאחר שתבינו היטב את הטבלה – תוכלו לגשת לתכנון שלבי הניסוי
בצורה מוצלחת
המשתנים החופשיים המסומנים ברקע אפור ,כוללים
את מידות דליי האנטילה ומידות הבריכה וכלי המדידה
מידות הבאר (עומק וגובה ,מרחק בין האנטילות)
מידות היצול הקטרים ויחסי התמסורת של הגלגלים
גובה הבאר
חישוב נפח דלי האנטילה למשל:
מידות הדלי
אורך ,רוחב ,עומק המסומנים l*w*d
המשנים התלויים מתוארים באמצעות הנוסחה המתמטית
כאן למשל נפח = אורך * רוחב * עומק או בנוסחה Vcc=l*w*d
אחרי מדידות הנפחים והכוחות תוכלו לשאוב
הקפידו למדוד כמה שניות נדרשות לסיבוב ומה מהירות
עליית הדליים בשרשרת .תמדדו גם את יחס התמסורת
רישום ואיסוף התוצאות
הקפידו לרשום את התוצאות בצורה מסודרת וברורה
דאגו לצלם את מהלך הניסוי על כל חלקיו.
התקדמו משלב לשלב רק לאחר השלמת המשימה
בסוף הניסוי דאגו לשמור היטב את הרישום המסודרה
העלו את דו''ח התוצאות על מסמך וורד מסודר
והעלו את המסמך לחדר הצוות במערכת הלימוד.
בהמשך בכיתה מנו צוותים
לניתוח התוצאות
להכנת הדו''ח
להכנת מצגת המסכמת את החוויה והניסוי
נוער שותה מים ודעת
Hi-Teach
13-2-2012
דוגמת מדידות בבאר האנטילית בנחלת ראובן.
חט''ב השרון ,רעננה13-2-2012 ,
מדידת כוח (מומנט) החיכוך:
נקודת הרתימה ביצול (אורך מוט היצול) 1.5 :מ'
אורך ראשוני של גומיית המתיחה 38 :ס''מ,
אורך בתחילת התנועה ,במצב סטאטי 92 :ס''מ
אורך בהמשך התנועה (משיכה דינאמית) :כ 80ס''מ
מודדים ורושמים תוצאות
מדידת עזר לכיול שבוצעה לאחר הניסוי ,נמדד אורך הגומיה ללא מתח ואורך הגומיה כשהיא מתוחה על
ידי משקל של 16ק''ג 16( ,קג''כ) .תוצאה :אורך ראשוני של הגומייה 38אורך סופי במצב מתוח 16
קג''כ 85 :ס''מ.
חישוב הכוח הסטאטי ביצול באמצעות חוק הוק (חוק הקפיץ) F=KX
Fכוח בקג''כ K ,קבוע הקפיץ ב קג''כ למ' X ,אורך הקפיץ במטר
http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%97%D7%95%D7%A7_%D7%94%D7%95%D7%A7
כוח זה פעל כשהשרשרת הייתה כמעט ריקה לגמרי .הכוח כלל את החיכוך ואת משקל אנטילה אחת או
שתים .את הכוח בזמן השאיבה השוטפת ,כשהשרשרת מלאה במים – לא מדדתם בדיוק .אולם מאחר
והשאיבה הייתה על ידי ארבעה שואבים ,בקלות יחסית ,בהשוואה לשואב אחד בתחילת השאיבה ,אפשר
להעריך שהכוח (המומנט) היה פי ארבע.
מהירות התנועה וספיקת הבאר:
מרחק בין שתי דליי אנטילה 62ס''מ
60אנטילות ,הועלו במשך 49שניות
כמות המים שנשאבה :חבית מדידה אחת
נפח אנטילה בודדת 3981סמ''ק ,אורך רוחב ועומק יתכן שנטע זוכרת
מידות חבית מדידה :קוטר עליון 40ס''מ תחתון 36ס''מ גובה 41ס''מ
יחס התמסורת:
מדידה באורך יצול 1.5מ' ,תנועה של 190מעלות (מעט יותר מחצי סיבוב) שהם
2XPiX 1.5 X (190/360) = 4.97 m
עלית השרשרת 3אנטילות ,שהם 62X3ס''מ קרי 186ס''מ
ולכן יחס התמסורת הכולל 4.97 / 1.86קרי 2.67
משמעות :על כל 2.67מ' סיבוב השרשרת עולה 1מ'
מידות הבריכה :אורך 6.15 :מ' רוחב 6.10מ' גובה :עובי קיר רחב 0.95מ' ,עד לשפך התעלה 1.85מ'
דו''ח מסכם
לאחר איסוף הנתונים משמשת טבלת אקסל
לעדכון נתוני הבאר המדויקים בפעל
ולהערכת ביצועי השאיבה:
הכוחות והמומנטים הנדרשים,
להתגבר על החיכוך ולשאוב את המים לגובה
למדידת נפחי האנטילה
הערכת קצב השאיבה על פי מהירות התנועה
ומדידת קצב השאיבה בפעל
על פי הצטברות המים בבריכה
להערכת יעילות השאיבה בפועל
מול פוטנציאל השאיבה התיאורטי
(האם כל המים שיכלו להשאב אכן מגיעים לבריכה?)
ובדיקת יעילות האנרגיה של התהליך
כמה אנרגיה הושקעה בשאיבה ,כמה אנרגיה נצברה במים השאובים ,האם
יש הפרש ולהכין הלכה האנרגיה
ובנוסף ,כמובן להתייחס לחוית הלמידה כולה איך וכיצד ניתן לשפר ולשכלל
דו''ח ומצגת
הכינו דו''ח תמציתי על הביקור בבאר
תארו את אתר הביקור
מי המבקרים ,מי המלווים במהלך הביקור
איך התכוננתם ומה למדתם לקראת הביקור,
מה ציפיתם לראות בביקור
ומה השאלות שהיו לכם לקראת הביקור
ולבסוף:
מה מדדתם ,וכיצד המספרים מתאימים
להערכה? (העזרו בטבלת האקסל ובהסבר בשקף הבא)
איך התרשמתם ואיך נהניתם
ומה תשובותיכם לשאלות שהכנתם מראש
לסיכום צרפו תמונות
ולא פחות חשוב:
המליצו איך לשפר את הביקור לכיתה הבאה
והעלו את הסיכום למערכת הלימוד המקוונת.
איך מגיעים לנחלת ראובן
האנטילית האנליטית
היא חלק מנחלת ראובן
מיסד נס-ציונה
שהיא חלק ממוזיאון
בית הראשונים בנ''צ
טלפון,08-9404491 :
פקס08-9404492 :
[email protected]
מוזיאון בית הראשונים נס ציונה
באתר באינטרנט של המוזיאון סיור
וירטואלי וחומר ארכיוני רב ומעניין
http://br.nzc.org.il/
טלפון ,08-9404491 :פקס08- :
9404492
כתובת מייל[email protected] :