PROJECT STEM
Het maken van tijdspoortjes en
automatisch meten van tijd
Overzicht
Auteur: Liesbeth Bleys Bron STEM-project:
− Microsoft hacking STEM, project measuring Speed to Understand Forces &
Motion (https://www.microsoft.com/en-us/education/education- workshop/sensorized-track.aspx)
− Bewerkt door Liesbeth Bleys
Project aangeboden in kader van videoreeks #OnderSTEMboven. Een samenwerking tussen VAN IN & Technopolis.
Meer info: https://www.vanin.be/nl/secundair-onderwijs/stem/onderstemboven
--- In dit project leer je
- Een stappenplan volgen om tijdpoorten te ontwerpen met karton, schaar, lijmpistool.
- Programmeren met een microcontroller en variabelen om een experiment te automatiseren.
- Via de wetenschappelijke methode de (gemiddelde) snelheid te bepalen
1 Ontwerpen van 2 tijdpoorten
1 | Knip een stuk karton van 2cm x 5 cm.
Doe een stuk tape over dit karton zoals afgebeeld.
2 | Knip een groter stuk dik karton van 5cm x 15 cm. Plak dit kleiner stuk karton aan het einde van een van dit karton, zoals de afbeelding.
3 | Herhaal dit aan de andere kant van het karton. 4 | Neem een stuk dunner karton van 20cm x 3cm. Zet een streepje op 2 cm van elk uiteinde van het 20 cm lange karton. Zet vervolgens een streepje in het midden, op 10 cm.
5 | Buig de uiteinden op die 2 cm, aan weerszijden.
6 | Neem een stuk geleidende draad van 20 cm. Strip 2,5 cm isolatie van het ene uiteinde van een draad en 0,5 cm aan de andere kant, met behulp van een draadstripper.
7 | Herhaal stap 6 voor een tweede draad, zodat je twee stukken met gestripte uiteinden hebt.
8| Tape de twee draden, elk ongeveer 0,5 cm afstand van beide zijden van het centrum. Er staat normaal een streepje in het midden.
9 | Controleer jouw stukken om ervoor te zorgen dat de onderdelen die u tot nu toe hebt gemaakt, lijken op de bovenstaande foto.
10 | Buig de strip om een boog te maken met de breadboard en draden aan de buitenkant.
11 | Bevestig het gebogen karton aan de basis die je eerder hebt gemaakt door de tabs aan beide kanten in de mouwen te schuiven.
12 | Herhaal de stap aan andere de kant. Je hebt nu een tijdpoort.
Zorg ervoor dat beide zijden gecentreerd zijn.
13 | Buig de sensordraden zodat ze recht naar beneden hangen. Zorg dat ze redelijk op de plaats vastzitten.
14 | Om een poort aan het spoor te bevestigen, verwijdert u de boog tijdelijk van de kartonnen basis.
Nu tape de basis aan de onderkant van het spoor gecentreerd en op 90 ° hoek.
15 | Draai het spoor terug en plaats de boog opnieuw in de stukjes aan het uiteinde van het karton. Tijdpoort 1 is klaar.
16 | Herhaal alle stappen voor een tweede tijdpoort.
2 Maken van een geleider op de auto
1 | Neem een paperclip en maak het recht. 2 | Buig zowel de linker- als de rechterkant van de paperclip naar beneden, waardoor er ongeveer 2,5 cm recht door de strook blijft.
3 | Maak een andere bocht in elk uiteinde, zodat ze parallel zijn en lijken op de vorm hierboven.
4 | Lijm (of plak) de parallelle uiteinden van de paperclip aan de achterkant van uw auto.
5 | Zodra de lijm is afgekoeld, buig de paperclip zo dat de geleider boven de auto reikt.
6 | Duw de auto door de poort om ervoor te zorgen dat de paperclip de metalen draden raakt.
Pas de paperclip zo nodig aan om ervoor te zorgen dat ze elkaar raken.
3 Programmeren van de micro:bit
1 | Ga naar https://makecode.microbit.org/
Programmeer bovenstaande code en download de code op je micro:bit.
Uitleg van de code:
− Wanneer pin0 wordt aangeraakt (doordat de auto onder tijdpoort 1 rijdt) wordt er een variabele tijd1 weggeschreven. Deze tijd is gelijk aan de looptijd (=de tijd van het moment dat de micro:bit opgezet wordt.).
− Wanneer pin1 wordt aangeraakt (doordat de auto onder tijdpoort 2 rijdt) wordt er een variabele tijd2 weggeschreven. Deze tijd is ook gelijk aan de looptijd. Uitaard is deze looptijd nu veel groter.
− Wanneer je op knop A van de micro:bit klikt, zal de tijd berekend worden: tijd 2 – tijd1
4 Aansluiten van de micro:bit
1 | Verbind de 2 snoeren van de timingpoort 1 met de micro:bit: Eén snoer met de GND, het andere snoer met pin0.
2 | Verbind de 2 snoeren van de timingpoort 2 ook met dezelfde micro:bit: Eén snoer met de GND, het andere snoer met pin1.
Test alles uit.
Werkt alles? Ga naar de volgende stap -> wetenschappelijk verslag “automatische tijdmeting”.
Naam:
Klas: Nr.:
Datum:
Vak:
Leerkracht:
Wetenschappelijk verslag
Automatische tijdsmeting met de micro:bit
1 Onderzoeksvraag
Hoe bereken je de snelheid als afstand en tijd gekend zijn?
2 Hypothese
(Tip: een eenheid van snelheid is kilometer per uur)
Ik denk dat ………
………..
3 Benodigdheden
Vul de benodigdheden in:
□ opstelling van automatische tijdmeting met micro:bit
□ meetlat
4 Werkwijze
1.
Zet de tijdpoorten op juist 10 cm van elkaar.2.
Laat je wagen door de tijdpoorten rijden zodat de micro:bit de tijd kan opmeten.3.
Schrijf de tijd in een overzichtelijke tabel op.4.
Zet de tijd in seconden om.5.
Herhaal de eerste 4 stappen maar zet de tijdpoorten steeds 5 cm verder van elkaar: 15 cm, 20 cm, 25 cm en 30 cm.6.
Bereken in de laatste kolom de verhouding van afstand (in meter) tot de tijd (in seconden). (Rond af tot 3 cijfers na komma.)7.
Maak een grafiek (afstand en tijd) en beantwoord de vragen.8.
Vervolledig het wetenschappelijke onderzoek door besluit en reflectie in te vullen.5 Waarnemingen
Wat is de nauwkeurigheid van je meetlat? …………. m Wat is de nauwkeurigheid van de chronometer? ………….s
a. tabel
afstand (m) tijd (ms) tijd (s) 𝑠𝑛𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑 =
𝑎𝑓𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑 (m)
𝑡𝑖𝑗𝑑 (s) 0
0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
0 0 /
b. grafiek
c. Omcirkel het juiste antwoord:
−
De grafiek is een hyperbool / halfrechte uit de oorsprong.−
Als de afstand verdubbelt, verdubbelt / halveert de tijd.−
De afstand is recht evenredig / omgekeerd evenredig met de tijd.6 Besluit
De snelheid kan je berekenen door
………
De gemiddelde snelheid van onze auto was ….……….. m/s
7 Reflectie
a. Onze hypothese was juist? JA / NEE b. Dit experiment verliep vlot / niet vlot omdat
………
………
………
c. Reken de snelheid van de auto om tot km/h.
