الأدوات
- معدات خاصة بالتجارب (انظر التعليمات)
الخطوات
قبل أن تبدؤوا
- هذا النشاط يتكون من جزأين. اختروا تحدياً واحداً، أو نفذوا كليهما في عدة جلسات، في يوم نصفه مخصص للنشاط أو في مخيم. يجب تنفيذ كلا الجزأين في مكان لا يهم فيه إذا ما تعرضت الأشياء لبعض الرطوبة.
- اصطحبوا معكم مجموعة من مواد الفنون والحرف لكل مجموعة لصنع قارب منها. يمكن استخدام أشياء متبقية من أنشطة أخرى، أو أشياء يمكن تفكيكها وإعادة استخدامها. القاعدة الوحيدة هي أن تكون جميع المواد متطابقة بالنسبة لكل مجموعة، ومتاحة للجميع.
- يمكن لأي شخص يسعى للحصول على وسام الكشافة العالِم إما تخطيط وتنفيذ تجربته الخاصة أو استخدام ما تعلمه مشاركة العلوم مع الآخرين بعد هذا النشاط.
- يمكن طلب سفير STEM للمساعدة في تنفيذ أنشطة العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM) في البرنامج. للبدء، اذهبوا إلى موقع سفير STEM وسجلوا كمجموعة "شباب ومجتمع"، حتى تتمكنوا من مشاركة طلبات الدعم.
التعديلات لتنفيذ هذا النشاط عبر الإنترنت
- لماذا لا تشارك شاشتك وتلعب الفيديو لتقديم النشاط؟
- خطط مسبقاً وأخبر الجميع بالمعدات التي يحتاجونها لتنفيذ هذا النشاط عبر الإنترنت في المنزل – قد يكون تحدي “السفينة” أفضل عبر الإنترنت.
- يمكنك تبسيط النشاط ومحاولة بعض تصاميم قوارب الأوريغامي البسيطة في حوض مملوء بالماء في المنزل.
- تحقق من النصائح حول استخدام زوم وغيرها من المنصات الرقمية الشهيرة والتوجيهات للحفاظ على السلامة عبر الإنترنت.
تحدي السفينة
ما ستحتاجونه
- مواد فنية
- شريط لاصق
- مقص
- أقلام أو أقلام رصاص
- ورق مقطع
- دلو أو وعاء كبير
- ماء
- أوزان، مثل العملات المعدنية، أو الكرات الزجاجية أو الحصى
العلم وراء القوارب العائمة
- تؤثر قوتان على الكاياك والمُجذف. الجاذبية، التي تُسحب للأسفل مع وزن القوارب. والقوة الطافية، وهي قوة صاعدة تُمارس على القوارب من الماء. عندما تكون القوة الطافية مساوية أو أكبر من وزن الماء الذي تُشغله القارب، يطفو القارب. إذا لم يكن الأمر كذلك، أنت تغرق!
- نصف الأشياء العائمة بأنها "طافية".
- كلما زاد كمية الماء التي يمكنك إزاحتها، زادت القوة الطافية، ومن الناحية النظرية، يجب أن تحمل القارب المزيد من الوزن. المناطق الكبيرة على سطح الماء وتحت السطح هي أفضل طريقة لإزاحته.
- الأشياء الثقيلة تغرق ما لم تتبع هذه القواعد. كلما كان أثقل، كلما زاد كمية الماء التي يجب إزاحتها للبقاء طافية. إضافة الوزن يعني أن القارب يجب أن يغوص أكثر لإزاحة كمية كافية من الماء لتثبيت موقعه. إذا استمر في الغوص، فلن يستقبل قوة طافية كافية للتغلب على وزنه.
▶ شاهدوا الفيديو
تعليمات
- يجب أن ينفصل الجميع إلى مجموعات من ثلاثة أو أربعة أشخاص. اشرحوا للجميع أنهم سيستخدمون ما يُعطى لهم لصنع قارب يمكنه حمل بعض الأوزان. يجب أن تحاول المجموعات صنع قارب يمكنه حمل أكبر قدر ممكن.
- يجب أن تجد كل مجموعة مكانًا للعمل، حيث يمكنها وضع خطة لقاربها. يجب أن يعطي الشخص الذي يقود النشاط لكل مجموعة نفس مجموعة الموارد لاختيارها، ومن الجيد أيضًا الحد من كمية الشريط اللاصق التي يمكن للمجموعات استخدامها.
- يجب أن يبدأ الجميع في بناء قواربهم. اتفقوا على تصميم و فكروا كيف يمكنكم صنعه من الموارد المتاحة لديكم. أعطوا الجميع حوالي 15 دقيقة لبناء القارب.
- املأوا وعاءً كبيرًا بالماء وضعوه في مكان مركزي. يجب أن يأتي الجميع واختبار تصاميمهم مجموعة واحدة تلو الأخرى. ضعوا القارب في الماء وأضيفوا بعض الأوزان ببطء حتى يغرق القارب.
- يجب أن يحسب شخص واحد في كل مجموعة كمية الوزن المضافة ويسجل هذه البيانات. أزيلوا القوارب من الماء بعد غرقها. تأكدوا من استخدام كل مجموعة نفس فئات الأوزان. على سبيل المثال، يمكنكم استخدام جميع العملات المعدنية من فئة 2 بنس أو جميع الكرات.
- اجمعوا و ناقشوا أي قوارب أدت أداءً أفضل. تحدثوا عن سبب عمل بعض التصاميم بشكل أفضل من غيرها. فكروا في القوارب مثل كاياك، وقوارب القنوات والسفن، وناقشوا سبب حاجة القوارب المختلفة إلى الشكل الذي هي عليه.
تحدي سباق القوارب
الأدوات المطلوبة
- مواد فنية
- شريط لاصق
- مقص
- أقلام أو أقلام رصاص
- ورق مقطع
- أنابيب بلاستيكية، مع نهايات مغلقة
- ماء
- مروحة أو مجفف شعر (اختياري)
- ميقات (اختياري)
علم أشكال السفن
- شكل القارب يؤثر على السحب الذي يتعرض له أثناء حركته في الماء. السحب يتسبب به الاحتكاك في الماء و"مقاومة تكوين الأمواج"، التي تتسبب بها طريقة دفع القارب للماء لإزاحته من أمام الهيكل. القوارب الضيقة مصممة لتقطع الأمواج والاضطرابات، مما يتعارض مع ذلك. السحب الاحتكاكي له تأثير أكبر، لذا يجب أن تكون الهياكل رفيعة وأملس قدر الإمكان للحفاظ على حركة القارب.
- بعض هياكل القوارب مصممة لتكون فوق الماء. هذا يسمى "الانزلاق". القوارب السريعة، المصممة للحركة بسرعة وحمل شحنة قليلة، عادة ما تكون لهياكل انزلاقية حتى تتمكن من الانزلاق بسرعة عبر سطح الماء. في البحر، تكون هذه على شكل حرف V، للحصول على رحلة أكثر سلاسة على مياه مضطربة، لكن قوارب البحيرات والأنهار غالباً ما تكون ذات قاع مسطح للحصول على استقرار إضافي.
- بعض هياكل القوارب مصممة لإزاحة الماء فوق وتحت السطح. هذه "هياكل الإزاحة"، وتكون هذه القوارب أقل في الماء نتيجة لذلك، مما يمنحها مساحة داخلية للشحن. تشمل الكانو، التي لها هياكل ذات قاع مستدير، وقوارب الشراع، والناقلات، التي غالباً ما يكون لها هياكل متعددة للاستقرار الأقصى.
- تتطلب قوارب الشراع أن تكون شراعها عمودية (أمام) الرياح، اعتماداً على اتجاهها. ثم تتحرك في نفس الاتجاه. يمكن للرياح أيضاً أن تجعل قوارب الشراع تتحرك أفقياً، ولهذا السبب من المهم وجود صاري للحفاظ على مسار ثابت ومستقر عن طريق خلق قوة معاكسة. إليكم المزيد عن كيفية ذلك.
تعليمات
- يجب أن ينفصل الجميع إلى مجموعات من ثلاثة أو أربعة أشخاص. اشرحوا للجميع أنهم سيستخدمون ما تم تزويد كل منهم به لتصميم وبناء قارب سريع. يجب أن تحاول المجموعات بناء قارب أسرع من باقي القوارب. يمكنكم أيضاً شرح أن القوارب ذات التصميم المُحسن ستتحرك بشكل أسرع في الماء، حيث أنها تخلق مقاومة أقل، لكن يجب أن تكون القوارب كبيرة بما يكفي للاستفادة من قوة الطفو والبقاء عائمة.
- يجب أن تجد كل مجموعة مكانًا للعمل، حيث يمكنهم ابتكار خطة لقاربهم. يجب أن يعطي الشخص الذي يدير النشاط لكل مجموعة نفس مجموعة الموارد لاختيارها.
- ابدأ الجميع ببناء قواربهم. اتفقوا على تصميم معين و فكروا في كيفية صنعه من الموارد المتاحة لديكم. أعطوا الجميع حوالي 15 دقيقة للبناء. راجعوا نشاط صنع قارب بالمجاديف للحصول على مزيد من الإلهام، فكروا في أشياء مثل شكل الهيكل، وحجم أو طول القارب وملمس سطحه.
- اعتمادًا على المكان الذي تجري فيه اللقاء، ستحتاج إلى إيجاد طريقة لسباق القوارب.
- في المخيم، قد تتمكن من إيجاد مجرى مائي طبيعي لاستخدامه، شريطة ألا تترك أي قوارب أو مواد خلفها.
- إذا كان بإمكانكم زيارة بركة أو بُحيرة محلية، فستعمل هذه الأماكن بشكل جيد أيضًا.
- إذا كنتم في مكان الاجتماع، املأوا قطعة مغلقة من المزاريب أو الأنابيب بالماء.
- يمكن للجميع استخدام المراوح أو مجففات الشعر دفعًا لقواربهم من طرف إلى آخر، مع سباقات القوارب اثنين في وقت واحد في شكل بطولة لتحديد الفائز، أو ضد الساعة في شكل تجربة زمنية لمعرفة من يحصل على أسرع وقت. كن حذرًا بشكل خاص عند استخدام الأجهزة الكهربائية بالقرب من الماء. من الأفضل استخدام المراوح الورقية عند السباق. يجب أن يتم تضمين ذلك في تقييم المخاطر.
- اجمعوا و ناقشوا أي القوارب كانت الأداء الأفضل. تحدثوا عن سبب عمل بعض التصاميم بشكل أفضل من غيرها. ذكروا تصاميم الهيكل المختلفة وكيف تؤثر على طريقة تحرك القوارب في الماء. فكروا لماذا تحركت الأشكال المختلفة بسرعة أكبر أو أقل عبر مساركم، والطريقة التي تم دفعها بها.
التأمل والنقاش
يجب أن يعمل طاقم السفينة معاً لجعل قاربهم يعمل. لكل بحار دور مختلف يؤديه. حتى الآن، قد تحدث أشياء خاطئة وتترك الجميع في البحر! كيف تمكنتم من تحديد من قام بماذا في فريقكم، وكيف عمل الجميع معاً لإنجاز المهام؟ هل ستفعلون أي شيء بشكل مختلف في فريقكم في المرة القادمة؟
يستمتع الكثير منا بأنشطة مائية مثل التجديف بالكاياك والتجديف بالكانو وركوب الأمواج. لقد نظرنا إلى بعض العلوم التي تجعل هذه الأنشطة ممكنة. ما الذي ستنظرون إليه في المرة القادمة عندما تخرجون إلى الماء؟ إذا أمكن، انظروا إلى هيكل قاربكم، ودوّنوا الشكل والمواد المستخدمة لصنعه. على متن القارب، استخدموا ما تعرفونه لتوجيه التجديف، وراقبوا ما إذا كان بإمكانكم استخدام معرفتكم بالطفو والسحب وأشكال السفن لتغيير طريقة حركتكم.
العلوم
أشرفوا على الأعضاء الصغار، ولا تنفذوا أنشطة علمية إلا إذا كانت موصى بها ومناسبة لعمر المرحلة التي تديرونها. اختبروا الأنشطة أولاً، للتأكد من ثقتكم بقدرتكم على قيادة هذه الأنشطة بأمان. ارتدوا ملابس واقية عند الضرورة.
مقصات
قوموا بالإشراف على الأعضاء الصغار بشكل مناسب عند استخدامهم المقصات. احفظوا جميع الأشياء الحادة بشكل آمن، بعيداً عن متناول الأعضاء الصغار.
النفايات وإعادة التدوير
يجب أن تكون جميع الأدوات نظيفة ومناسبة لهذا النشاط.
الألعاب والأنشطة المائية
كونوا حذرين عند تنفيذ الأنشطة في الماء أو فيه أو بالقرب منه. تفقدوا الأسطح وقللوا من خطر الانزلاق حيثما أمكن. تأكدوا من وجود إشراف مناسب لهذا النشاط.
تكييف النشاط
- فرض حد على كمية الشريط اللاصق الذي يمكن لكل مجموعة استخدامه سيجعل التحدي أصعب. استخدام مواد بناء طبيعية بالكامل في صنع القوارب خيار آخر أيضاً.
- إضافة أشرعة أو دعائم للقوارب قد يجعلها تتحرك أو تطفو بسهولة، لكنها ستتطلب وقتاً أكثر لصنعها. أي شخص لديه موهبة في تصميم القوارب يمكن أن يحاول ويأتي بطريقة للتحكم في قاربه وأشرعته لجعل قارب يمكنه الإبحار ضد اتجاه الريح.
لكل المشاركين
- تأكدوا أن الجميع لديه ما يحتاجه لإكمال المهام في هذا النشاط. يجب أن يكون لكل شخص دور مناسب في مجموعته، سواء كان أكثر تركيزاً على التصميم أو الاختبار أو البناء. عينوا أدواراً محددة عند الضرورة.
- يمكن منح المجموعات وقتاً إضافياً لإكمال بنائها، إن أمكن.