Broer i papirrør (Naturfag 3.-4.trinn og Kunst og håndverk 8.-10.trinn)

Kompetansemål etter 4.årstrinn i Naturfag: ”Eleven skal kunne planlegge, bygge og teste enkle modeller av byggkonstruksjoner og dokumentere prosessen fra idé til ferdig produkt”

Kompetansemål etter 10.årstrinn i Kunst og håndverk: ”Eleven skal kunne bygge og teste bærende konstruksjoner i ulike materialer”

Konstruksjoner er et meget sentralt tema i teknologi. Konstruksjoner kan kanskje kalles skjelettet i teknologien, det som holder oppe alt som lages. Det er begrenset hva elever på 3.-4.årstrinn kan forstå og lage. Derfor er det fint at emnet gjentas på 8.-10.årstrinn. Det skjer i hovedområdet Arkitektur i Kunst og håndverk, men det er først i flerfaglig samarbeid med Naturfag, at krefter i bærende konstruksjoner kan analyseres og diskuteres faglig. De fleste ungdommer på den alderen forbinder krefter med noe som setter i gang eller stopper bevegelse, eller noe som får ting til å endre form eller gå i stykker. Krefter i konstruksjoner synes ikke, men de er der. Krefter i en konstruksjon endrer seg med belastningen. Når elever bygger bærende konstruksjoner, som for eksempel broer og tester konstruksjonene, er det en gylden anledning til å diskutere kreftene som virker. Et godt og inspirerende verktøy er nettstedet West Point Bridge Design..

Brobygging er velegnet for gruppearbeid 3-4 fordi det ellers vil ta lang tid. For elever på 8.-10.årstrinn kan kravspesifikasjon for en bro være:

Gruppen skal designe og bygge en fritt opplagret bro i avispapirrør som spenner over 80cm mellom to bord. Broen må være ca.100cm lang fordi den skal være fritt opplagret dvs. ikke festet til underlaget. Broen skal bære 1kg (sukkerpose, salteske). Broen skal synke maksimalt 5cm ved belastningen. Det skal brukes minst mulig materiale dvs. færrest antall papirrør og sammenføyninger. Broen skal ha estetiske kvaliteter. Broen skal være ferdig til presentasjon og prøving om to timer.

Avispapirrørene lages av hele avispapirsider som rulles stramt på en rundstokk Ø9mm lengde ca.70cm. Sett en tape-bit (maskeringstape) på midten for å holde røret sammen. Tips: Ved å rulle litt diagonalt, er det lettere å trekke ut rundstokken. Endene på røret blir da litt svakere, så det må klippes av ca.5cm i hver ende. Utfordringen er å lage lange nok rør til hele spennet. Rørene skal sammenføyes til en bro. Det kan gjøres på minst tre måter:

1. Det enkleste og billigste er å bruke maskeringstape bredde 19mm.

2. Det kan brukes splittbinders. Hull lages med hulltang. Det krever litt kraft.

3. Dyreste alternativ er små skruer med mutter. Hull lages med hulltang.

Elevenes oppgave i broprosjektet kan være (bruk det som passer til rammebetingelsene):

• Få ideer (se også oppgave Research broer og andre bærende strukturer): Legg veien hjem fra skolen over og/eller under en bro:

– Hva slags type bro er det?

– Kjenner du broens historie?

– Hvor er det krefter i konstruksjonen: Nedoverkrefter, oppoverkrefter, trykkrefter, strekkrefter, nøytrallag, tyngdekraften?

– Er det geometri som gir stabile konstruksjoner?

• Design og lage en bro etter kravspesifikasjonen

– Diskutere designet i gruppen – gjøre et valg.

– Tegn arbeidstegning ovenfra, fra siden, forfra i valgt målestokk.

– Fordele arbeidsoppgaver og gjør dem!

– Bruke færrest antall papirrør og sammenføyninger. Dette kan også gjøres som en regneoppgave ved å sette pris på én avispapirside (for eksempel kr.11.000) og på én sammenføyning (kr.1.300). Gruppen bruker arbeidstegningen til beregner hva de trenger å kjøpe inn av ark fra læreren. Kanskje trengs det suppleringskjøp underveis. Beregningene kan gjøres i et regneark.

• Dokumenter prosessen fra idé til ferdig laget bro i en enkel designmappe:

– Her legges skisser, arbeidstegninger, prisanslag, regnskap osv.

• Presenter og test produktet med vekt på design, stabilitet, belastning og pris.
• Utforsk broer, lag brotegninger og test konstruksjonen virtuelt på West Point Bridge Designe (dette kan både være innledning og avslutning av prosjektet).

Andre typer materialer og broer

1. naturfag.no bruker papirrør

2. Alternativ er spagetti – sammenføyninger med limpistol

3. Tynne bambusspiler fra en demontert solgardin – sammenføyninger med limpistol.

4. Mer solide og større broer kan lages av lekter eller tynne kvister og trestammer som sammenføyes med tau

5. Teknologi- & designboka bruke plast (polystyren, PS)

6. Norsk Vitensenter har flere alternativ Fyrstikker og cocktailpinner, Papir og papp, Spagetti, Ispinner, Sugerør, Balsatre, grillpinner og blomsterpinner, LEGO

Litteratur:

Bridgecontest: West Point Bridge Design, http://bridgecontest.usma.edu/

Briså m.fl.: Teknologi- & designboka

Husby: Byggkonstruksjoner på naturlekeplassen

Jensen: Bærende konstruksjoner. http://www.teknologiforum.no/Konstrukt.pdf

Løset: Broer og andre byggverk

Mikroverkstedet: LEGO Dacta i skolen http://www.mikrov.no/sw2093.asp

naturfag.no: http://www.naturfag.no/_barn/forsok/vis.html?tid=524653

Norsk Vitensenter: http://nordnorsk.vitensenter.no/teknologi/brubygging.php flere alternativ Fyrstikker og cocktailpinner, Papir og papp, Spagetti, Ispinner, Sugerør, Balsatre, grillpinner og blomsterpinner, LEGO