Игрушечному дятлу посвящаются научные статьи и олимпиады по физике. Сделаем семейство дятлов (на резинке, на нити, на пружинке) с дошкольниками и старшеклассниками :) 

Эта игрушка должна быть в арсенале STEM-педагога. Дятел поможет ребенку на интуитивном уровне понять сложные вещи: колебания (волны), взаимодействие сил (сила тяжести, сила трения, сила упругости).  От дятла - к маятникам, равновесию, вибрации, звуку, преобразованию энергии. Простые варианты доступны дошкольникам, дополнительные опыты и рассуждения - школьникам младших, средних и старших классов.

Как демонстрационное пособие игрушка пригодится на многих занятиях. Все просто: птичка, вибрируя, спускается по опоре - самый настоящий дятел.

Сначала сделаем бумажный аналог на резинке

Что нужно

Для основной игрушки:

— Демонстрационная игрушка-прототип. Интересно, что дятел применяется и в логопедии.

— Трубочка и резинка для механизма.

Важно! Резинка - канцелярская, а вот трубочка - необычная, узкая, с диаметром отверстия примерно 2 мм. Похоже, что коктейльные трубочки такого типа все родом из СССР. Я в маленьком хозмаге наткнулась на залежи таких соломинок и скупила их все, ведь они ждали меня 25 лет:) Чем заменить? Трубочкой от сока, стержнем шариковой ручки, бумажным рулончиком. Наконец, широкую трубочку можно разрезать вдоль - и ее диаметр станет произвольным, это одно из заданий на сообразительность в будущих игрушках с телескопическими соединениями.

— Бумажные шаблоны дятла (и обезьян для варианта игрушки).

— Ножницы, клей, цветные карандаши.

Для дополнительных вариантов и опытов:

— Спичечный коробок, бельевая прищепка, нить, скрепки, деревянная шпажка, проволока, пластилин.

Как делать

— Сложить по пунктирной линии шаблон пополам и вырезать дятла, не разрезая лапки.

— Смазать заготовку клеем с изнанки, вклеить в сгиб кусочек узкой трубочки от сока или стержня шариковой ручки длиной 2 см, склеить половинки дятла.

— Разрезать резинку для банкнот, пропустить ее через трубочку, завязать узелки на ее концах. Растягивая резинку, заставить колеблющегося дятла спускаться и «клевать» резинку. Он может двигаться и вниз головой.

— Раскрасить дятла.

  Объяснение

— Фигурка колеблется под действием силы тяжести, силы трения, силы упругости. Чередуются проскальзывание и застревание, движение и торможение. Если дятел плохо работает, нужно изменить натяжение резинки, вследствие чего изменится соотношение всех этих сил.

Встречаются редкие дети, которые сами озвучивают объяснения, точные не только по сути, но и по форме - смотрим видео.

Варианты и опыты

Задание для ребенка: проведи четыре опыта, как на рисунке, и объясни результаты.

1. К плотной полоске бумаги размером примерно 15х2 см приклей кусочек пластиковой трубочки или скатай рулончиком край полоски, закрепив его скотчем. Продень резинку сквозь трубочку (рулончик). Подвесь на полоску бумажных обезьян или другие фигурки — они будут, покачиваясь, съезжать по лиане.

2. Прицепи две скрепки к спичечному коробку — как на рисунке. Продень нить сквозь получившиеся маленькие петли и натяни ее. Положи в коробок скрепку — теперь твоя новая игрушка будут спускаться и стучать, как настоящий дятел. На коробок можно наклеить изображение птицы.

3. Сделай такой же опыт с прищепкой и резинкой.

4. Возьми тонкую проволоку длиной примерно 10 см и намотай ее на шпажку. У тебя получится пружинка. Можешь также добыть готовую пружинку из шариковой ручки. Половину пружинки надень на шпажку, отогни вторую половину и прикрепи к ней фигурку дятла (можно утяжелить ее пластилином). Воткни шпажку в кусок пластилина. Дятел будет спускаться и «клевать» шпажку.

Почему игрушки так двигаются? Почему не соскальзывают быстро вниз? Что общего между всеми вариантами игрушки? Как изображаются колебания на рисунках, что тебе напоминают эти чёрточки?

Комментарии для педагога

Пропедевтика физики для младшей школы: на занятии обсуждаются научные понятия, имеющие в игрушке наглядные проявления: колебания, силы и т.п.

В средней школе игрушка и ее самодельные варианты могут иллюстрировать соответствующие темы занятий. Особое внимание уделяется соотношению диаметров опоры и сопрягаемой детали, а также материалов, из которых они изготовлены.

Олимпиадная физика и STEM для старшеклассников: на примере игрушки изучаются такие научно-технические понятия, как колебательная система, осциллятор, торможение, скольжение, вибрация, инерция, маятник, преобразование энергии, втулка, муфта, демпфер, перекос, биение. Соотношение всех компонентов осциллятора имеет настолько сложный характер, что устойчивая работа игрушки достигается эмпирическим путем, а полное описание осциллятора является сложной задачей современной физики. 

Другие мои публикации на Новаторе
Мастерим научную игрушку. Черепаха
Мастерим научную игрушку: Пропеллер на палочке                                                                                          Мастерим научную игрушку: Губка Боб никогда не упадёт

Подробнее о моей работе в соцсетях:
ФБ: посты для коллег                                                                                                                                                        ВК: хроника кружка "Научная игрушка" (Санкт-Петербург)   Мальчик с дятлом - аватар группы кружка :)