درسنامه آموزشی علوم تجربی کلاس پنجم
درس 9: کارها آسان می شود (2)
خانوادهی علی از خانهشان که در حال ساخت است، بازدید میکنند. برای ساختن این خانه گروهی از افراد مختلف با یکدیگر کار میکنند. هر یک از این افراد مسئولیت انجام دادن کاری را به عهده دارد. آنها برای آسانتر شدن کارها از ابزارهای مختلف استفاده میکنند.

گفتوگو (صفحه 70 کتاب درسی)
برای ساختن یک ساختمان از چه وسایل و ابزاری استفاده میشود؟ انواع ماشینهای ساده و پیچیده مثل جرثقیل، سطح شیبدار، بیل، کلنگ، فرغون و...
با استفاده از هر وسیله چه کاری انجام میگیرد؟ هر کدام به نوعی کارها را آسان میکنند و برای کارهایی مثل بلند کردن، کشیدن، حمل مصالح و... استفاده میشوند.
یکی از کارگران یک فرغون پر از ماسه را با استفاده از تختهای که در شکل میبینید، بالا میبرد. طرز قرار گرفتن تخته چگونه کار را برای او آسان میکند؟

کاوشگری (صفحه 71 کتاب درسی)
استفاده از سطح شیبدار، نیروی لازم برای بالا بردن اجسام را کاهش میدهد یا افزایش؟ در این باره کاوش کنید. کاهش میدهد
وسایل و موادّ لازم: چند کتاب، دفترچه یادداشت و مداد، تختهی چوبی صاف، کش نازک، مقداری نخ کلفت، کیسهی نایلونی، متر نواری
روش اجرا:
1- سطح شیب داری درست کنید.
2- دو جلد کتاب یا دفتر را درون یک کیسهی نایلونی قرار دهید و مانند شکل به هم ببندید. سپس کش را در محلّ نشان داده شده به نخ گره بزنید.

3- کتابها را با کش به آرامی تا ارتفاع معیّنی از سطح زمین بالا ببرید. طول کش را اندازه بگیرید و در جدول زیر بنویسید.

4- کتابها را پایین سطح شیبدار قرار دهید. با استفاده از کش آنها را به آرامی روی سطح شیبدار بالا ببرید. طول کش را اندازه بگیرید و در جدول زیر بنویسید.

| نحوهٔ حرکت کتابها | طول کش به سانتیمتر | ||
| بار اوّل | بار دوم | بار سوم | |
| به طور عمودی | 80 | 75 | 70 |
| روی سطح شیب دار | 60 | 55 | 50 |
5- مرحلههای 3 و 4 آزمایش را دو بار دیگر تکرار کنید و نتیجهی مشاهدههای خود را در جدول بنویسید.
6- طول کش را در دو حالتِ حرکت با هم مقایسه کنید و به پرسشها پاسخ دهید:
الف) در کدام حالت، طول کش کمتر است؟ روی سطح شیبدار
ب) در کدام حالت، نیروی بیشتری برای جابهجا کردن کتابها لازم است؟ در حالت عمودی
7- پیشبینی کنید که اگر ارتفاع سطح شیبدار را تغییر دهیم، طول کش چه تغییری میکند. بیشتر میشود
برای بررسیِ درستی پیشبینی خود، آزمایش بالا را با سطح شیبداری که در اختیار دارید، در ارتفاعهای مختلف تکرار کنید و نتایج را در این جدول بنویسید.
| ارتفاع سطح شیبدار به سانتیمتر | طول کش به سانتیمتر |
|---|---|
| 30 | 62 |
| 40 | 64 |
| 50 | 66 |
از این آزمایش چه نتیجهای میگیرید؟ نتیجه میگیریم که هر چه ارتفاع سطح شیبدار بیشتر باشد، کش بیشتر کشیده میشود و نیروی لازم برای بالا بردن اجسام بیشتر خواهد بود و کار مشکلتر است. برعکس هر چه ارتفاع سطح شیبدار کمتر باشد، کش کمتر کشیده میشود و نیروی لازم برای بالا بردن اجسام کمتر خواهد بود و کار آسانتر است. بنابراین با استفاده از سطح شیبدار میتوانیم اجسام را راحتتر بالا ببریم.

فکر کنید (صفحه 73 کتاب درسی)
در هر تصویر، سطح شیبدار چگونه به آسان شدن کارها کمک میکند؟
سطح شیبدار در کارهایی مثل از پله و نردبان بالا رفتن، محل عبور معلولین، سقفهای شیروانی در زمان بارش باران و بالا بردن وسایل به ما کمک میکند و به طور کلی هر چقدر سطح شیبدار زاویهٔ کوچکتری با سطح زمین بسازد یعنی شیب کمتر باشد، با صرف نیروی کمتری اجسام از پایین به بالا میرود. در سرسره بازی هر چه شیب بیشتری باشد شخص راحتتر سر میخورد و سریعتر پایین میآید که البته هم شیب خیلی زیاد هم شیب خیلی کم در سرسره مشکل ساز میشود.

با استفاده از سطح شیبدار میتوانیم اجسام را به آسانی از پایین به بالا ببریم یا از بالا به پایین بیاوریم. برای مثال، بالا رفتن و پایین آمدن از یک دیوار بلند سخت است امّا با استفاده از نردبان میتوانیم این کار را به آسانی انجام دهیم.
فکر کنید (صفحه 73 کتاب درسی)
چرا کف آشپزخانه و حمّام و سطح خیابانها را کمی شیبدار درست میکنند؟ چون در این مکانها جمع شدن آب وجود دارد؛ و سطح شیبدار آبها را به آرامی به سمتی که باید آب از آن جا خارج شود، هدایت میکند و به این ترتیب از جمع شدن آب و آب گرفتگی جلوگیری میشود.
گُوِه چیست؟
در ساختمانسازی از ابزارهایی مانند کلنگ (برای کندن زمین) و بیل (برای جابهجا کردن خاک) استفاده میشود. این ابزارها چگونه کارها را آسان میکنند؟

مقایسه کنید (صفحه 74 کتاب درسی)
1- یک سیب را بردارید و با کارد به آن نیرو وارد کنید تا بریده شود.
2- یک سیب دیگر را بردارید و با دستهی قاشق به آن نیرو وارد کنید تا بریده شود.
3- بریدن سیب را در این دو حالت با هم مقایسه کنید و بگویید در کدام حالت سیب راحتتر و با نیروی کمتری بریده میشود. با استفاده از کارد راحتتر و با نیروی کمتری سیب را میتوان برید. چون لبهٔ کارد تیزتر و نازکتر است و شبیه سطح شیبدار عمل میکند و کار را برای ما آسان میکند اما دستهٔ قاشق این طور نیست.

یک لبهی کارد، نازکتر از لبهی دیگر آن است. هنگامی که با کارد به سیب نیرو وارد میکنید، کارد به آسانی سیب را دو تکّه میکند؛ در حالی که وقتی این کار را با دستهی قاشق انجام میدهید، این اتّفاق نمیافتد.
در شکل زیر، وسایل و ابزاری را میبینید که قسمتی از آنها شبیه کارد است. هر یک از این وسایل در زندگی کاربردی دارد.

به وسایلی که یک لبهی آنها از لبهی دیگرشان نازکتر است، گُوِه میگویند. این وسایل کارها را آسانتر میکنند. گُوِهها شبیه سطح شیب دارند امّا کاری که انجام میدهند، با سطح شیبدار تفاوت دارد. از گُوِهها برای کَندن، بریدن و قطعه قطعه کردن اجسام استفاده میشود ولی سطح شیبدار برای جابهجا کردن اجسام به کار میرود.
فکر کنید (صفحه 75 کتاب درسی)
به شکل زیر توجّه کنید و توضیح دهید که با چه ابزاری میتوان تنهی ضخیم و مقاوم درختی را خرد کرد. با استفاده از تبر، لبهٔ تبر نوعی گوه است که به خرد کردن تنهٔ ضخیم و مقاوم درخت کمک میکند.

پیچها چگونه کارها را آسان می کنند؟
پیچها در زندگی روزانه کمکهای زیادی به ما میکنند. برای مثال، با پیچ میتوانیم دو قطعه را به هم وصل کنیم یا جسمی را روی دیوار نصب کنیم. تصویرهای زیر، نمونههایی از پیچها و کاربرد آنها را نشان میدهند.

با انجام دادن فعّالیت زیر، به اهمّیت پیچها در آسانتر شدن کارها پی میبرید.
فعالیت (صفحه 76 کتاب درسی)
الف) درِ یک بطری آب معدنی را که پیچ دارد، باز کنید و سپس آن را محکم ببندید.
ب) درِ یک بطری را که پیچ ندارد، باز کنید و سپس آن را محکم ببندید.
پ) دهانهی بطریها را مشاهده و با هم مقایسه کنید؛ چه تفاوتهایی با هم دارند؟ در بطری آب معدنی نوعی پیچ است که از سطح شیبدار کوچکی ساخته شده و همان سطح شیبدار به صورت برعکس بر روی دهانهٔ بطری نیز ساخته شده است و این باعث آسانی باز و بسته شدن در بطری میشود.
از این فعّالیت چه نتیجهای میگیرید؟ پیچ از خانوادهٔ سطح شیبدار است که جزو ماشینهای ساده است و کار را آسان میکند.

شکل زیر یک پیچ را نشان میدهد. همانطور که میبینید، در بدنهی آن شیارهایی به شکل مارپیچ وجود دارد. قطعههای چوبی، پلاستیکی یا فلزّی را با استفاده از پیچها به یکدیگر وصل میکنند. به نظر شما، آیا میتوانیم بگوییم پیچها از سطحهای شیبدار کوچکی درست شدهاند؟ بله، پیچها دارای سطحهای شیبدار کوچک و مارپیچی هستند که اجسام را به راحتی به هم وصل میکنند.

قرقره چه کمکی به ما میکند؟
وقتی کار ساختمانسازی به طبقههای بالا میرسد، با استفاده از سطح شیبدار نمیتوانیم اجسام را تا ارتفاع زیادی بالا ببریم. برای این کار از قرقره استفاده میکنیم. در اینجا بعضی از کاربردهای قرقره را میبینید.
|
|
|
فعالیت (صفحه 77 کتاب درسی)
در گروه خود، قرقرهای درست کنید و با استفاده از آن، چند شیء را تا ارتفاعهای گوناگون بالا ببرید. نتیجهی فعّالیت گروه خود را به کلاس گزارش دهید.
قرقره خیاطی را از یک نی نوشابه عبور دهید. نی نقش محور را برای قرقره دارد و قرقره حول آن باید آزادانه بچرخد. نخی از میان نی عبور داده و انتهای دو سرنخ را به هم گره بزنید و از دستگیره در آویزان کنید. روی نی دو طرف قرقره را با خمیر بازی بچسبانید تا قرقره فقط در یک محدوده حرکت کند.

چرخ و محور
چرخ و محور از یک میله و چرخی که با آن میچرخد درست شده است. چرخ و محور در وسیلههای مختلف به کار میرود و در زندگی به ما بسیار کمک میکند.

به نظر شما، چرخ و محور چه کاربردهای دیگری دارد؟ چرخ چاه، چمدانهای چرخدار، چرخ اتومبیل
شما در این درس با سطح شیبدار، گُوِه، پیچ، چرخ و محور، قرقره و اهرمها آشنا شدید. به این وسایل، ماشین ساده میگویند. انسان از زمانهای گذشته تا امروز با استفاده از این ماشینها کارهایش را آسانتر انجام داده است.
فعالیت (صفحه 78 کتاب درسی)
در هر گروه، حداقل با سه ماشین ساده (قرقره، سطح شیبدار و ...) وسیلهای بسازید و با آن وسیله کاری انجام دهید. یک نمونه پروژهٔ که در آن سطح شیبدار - قرقره - گوه - اهرم در داخل یک جعبه کارتن مانند شکل زیر به کار رفته است و با آن بادکنکی را میترکانند. گلولهای از سطح شیبدار که یک لوله است، رها میشود و وارد لیوانی که متصل به قرقره است میشود. این نخ قرقره به لوله متصل است. سنگینی گلوله داخل لیوان آن را به طرف پایین حرکت میدهد. نخ دیگر قرقره خطکش را به سمت بالا حرکت میدهد. طرف دیگر خط کش خارج از جعبه سوزنی نصب شده با حرکت آن و برخورد سوزن به بادکنک سبب ترکیدن آن میشود.

