Mesin sederhana untuk anak-anak membuat pekerjaan terasa lebih mudah. Singkatnya, ini adalah perangkat dengan sedikit atau tanpa bagian yang bergerak yang mengubah ukuran atau arah gaya. Orang tua dan guru dapat menggunakan eksperimen kecil untuk mengundang permainan berulang yang penuh rasa ingin tahu.
Apa itu mesin sederhana untuk anak-anak?
Mesin sederhana menunjukkan bagaimana gaya, jarak, dan arah bekerja bersama. Misalnya, jungkat-jungkit, tutup toples, atau bidang miring menunjukkan ide yang jelas. Perangkat ini menukar usaha dengan jarak atau mengubah arah dorongan. Enam mesin sederhana klasik adalah tuas, roda dan poros, katrol, bidang miring, baji, dan sekrup, memberikan pemahaman dasar tentang konsep-konsep ini untuk anak-anak yang mempelajarinya. Menurut Encyclopaedia Britannica, mesin-mesin ini penting dalam menggambarkan prinsip mekanis dasar.
Enam mesin sederhana klasik
Ada enam mesin sederhana klasik. Masing-masing melakukan pekerjaan yang dapat dikenali. Cobalah contoh-contoh bermain ini dengan tangan kecil.
- Tuas — Pikirkan jungkat-jungkit atau gunting.
- Roda dan poros — Pikirkan kenop pintu atau mobil mainan.
- Katrol — Pikirkan tali tiang bendera.
- Bidang miring — Pikirkan sebuah ramp.
- Baji — Pikirkan pisau.
- Sekrup — Pikirkan tutup toples.
Bagaimana mereka membantu, secara sederhana
Tuas berputar pada titik tumpu. Pindahkan titik tumpu lebih dekat ke beban dan pengangkatan menjadi lebih mudah. Roda mengubah lingkaran besar menjadi poros kecil. Perkalian itu membuat berputar lebih mudah. Katrol mengubah arah, dan beberapa katrol berbagi beban sehingga Anda menarik lebih sedikit. Bidang miring menyebarkan pengangkatan ke jarak yang lebih jauh. Baji mengubah dorongan menjadi pemisahan. Sekrup membungkus bidang miring di sekitar silinder sehingga memutar menciptakan gaya linier.
Keuntungan mekanis, sederhana dan visual
Keuntungan mekanis berarti seberapa banyak mesin melipatgandakan usaha Anda. Untuk tuas, itu adalah jarak dari usaha ke titik tumpu dibagi dengan jarak dari beban ke titik tumpu. Untuk roda dan poros, itu adalah jari-jari roda dibagi dengan jari-jari poros. Untuk bidang miring, itu adalah panjang bidang miring dibagi dengan tinggi bidang miring. Untuk katrol, hitung segmen tali yang menahan beban. Rasio sederhana ini adalah sesuatu yang dapat dirasakan anak-anak, bukan hanya dihitung. Misalnya, gerobak dorong dengan massa beban 45,0 kg dan lengan tuas 0,0750 m (beban) dan 1,02 m (tangan) menghasilkan MA 13,6, menggambarkan konsep keuntungan mekanis dengan cara yang dapat dipahami. Informasi ini dapat ditemukan di OpenStax, College Physics.
Aktivitas praktis cepat
Jaga agar eksperimen kecil dan disesuaikan dengan tangan kecil. Juga, buat mereka rapi dan dapat diulang. Cobalah demo cepat ini.
- Jungkat-jungkit dalam sepuluh menit: gunakan penggaris dan gulungan sebagai titik tumpu, dan koin kecil sebagai beban. Pindahkan gulungan untuk merasakan perubahannya.
- Uji bidang miring: gulirkan mobil mainan ke atas dua bidang miring dengan kemiringan berbeda. Perhatikan perbedaan usaha.
- Demo katrol: gantung ember kecil pada tali jemuran dengan satu katrol tetap. Rasakan perubahan arah.
- Demo baji: belah perlahan batang sabun lembut dengan pisau mentega sambil diawasi dengan ketat.
- Demo sekrup: bandingkan tutup toples dan baut kasar untuk melihat bagaimana pitch ulir mempengaruhi pemutaran.
Catatan sejarah singkat
Archimedes menulis tentang tuas dan menghubungkannya dengan sekrup yang digunakan untuk mengangkat air. Orang Mesir kuno menggunakan bidang miring untuk memindahkan batu besar. Hero dari Alexandria menggambarkan mekanisme sederhana yang menggabungkan perangkat ini. Cerita-cerita ini membuat mesin sederhana terasa kuno dan cerdas. Keuntungan mekanis ideal (IMA) dari bidang miring sama dengan panjang kemiringan dibagi dengan tinggi vertikalnya; misalnya, bidang miring sepanjang 20,0 m yang naik 5,0 m memiliki IMA 4,0, yang dapat membantu anak-anak memvisualisasikan bagaimana bidang miring bekerja dalam skenario praktis. Detail ini dijelaskan di TeachEngineering.
Pembelajaran, keselamatan, dan langkah selanjutnya
Anak-anak belajar tentang gaya, titik tumpu, usaha versus beban, pengukuran, dan pemikiran desain. Gunakan beban ringan, awasi alat, dan bekerja di permukaan yang stabil. Juga, kenakan pelindung mata jika diperlukan. Ukur dengan penggaris atau koin dan catat apa yang berubah. Tip praktis: jaga agar eksperimen singkat, rapi, dan dapat diulang. Ritual kecil membuat pembelajaran melekat. Juga penting bagi anak-anak untuk memahami bahwa dalam aplikasi dunia nyata, efisiensi mesin sederhana selalu kurang dari 100% karena kehilangan energi yang terutama disebabkan oleh gesekan, konsep penting yang dapat meningkatkan pemahaman mereka tentang cara kerja sesuatu. Untuk bacaan lebih lanjut, periksa OpenStax Physics.
Baca atau dengarkan cerita tentang Mesin Sederhana sekarang: Untuk usia 3-5 tahun, Untuk usia 6-8 tahun, Untuk usia 8-10 tahun, dan Untuk usia 10-12 tahun.
Untuk lebih banyak aktivitas dan cerita, kunjungi Storypie. Nikmati kegembiraan kecil penemuan dengan insinyur kecil dalam hidup Anda.
