توضیحات
کودکان با استفاده از این کیت میتوانند ضمن ساخت چند نوع سیستم قرقره ،
با ساز و کار و نحوه کار قرقره های متنوع و قوانین مربوط به قرقره ها ، نیرو ،
وزن و ... آشنا شود.دفترچه راهنمای ایـن محصول علاوه بر آموزش گام بـه گام
ساخت قرقره های مختلف ،حاوی مفاهیمی علمی و آموزشی به زبانی ساده و
خودمانی است کـه فهم مطالب را برای کودکان آسان تر میکند . | محتویات
بلوک نیمه - بلوک کامل - قرقره
پایه A - پایه B - مکنده - ریسمان (5متر)
وسایلی که از خانه نیاز دارید
نوار چسب با اهنربا - قیچی - خطکش -
کاغذ برای ثبت اطلاعات - ماژیک - ریسمان | مبانی آموزشی
- آشنایی با ساز و کار انواع قرقره ها و کارکرد و کاربرد قرقره ها در وسایل روزمره
( مثل آسانسور و تله کابین )
- افزایش مهارت های ساختنی
- ایجاد علاقه مندی و کشف استعداد کودکان به علم مکانیک |
 |  |  |
قرقره چیست ؟
قرقره‌ها معمولا توی چاه‌ها، جرثقیل‌ها و امثال این‌ها به کار می‌رن. با این که
قرقره‌ها اصل و اساس ساده‌ای دارن اما برای بلند کردن اجسام سنگین خیلی
مفیدن.ساز وکار قرقره نسبتا ساده است .قرقره شامل چرخی است که لبه اون
دارای شیاربوده و طنابی ازمیان این شیار عبور میکند.این طناب به عنوان محور
عمل میکند.با قراردادن یک ریسمان یا طناب در شیار چرخ،قرقره قابل استفاده
است. | آیا قرقره‌ها انواع مختلفی دارند؟
به طورکلی می‌توان گفت دو نوع اصلی قرقره وجود دارد.یک نوع قرقره ثابت است،
که بر روی دیوار یا سقف ثابت بوده و حرکت نمی‌کند.نوع دیگر قرقره متحرک است،
که درزمان کشیدن ریسمان به بالا و پایین حرکت میکند.تقریبا در همه دستگاه‌های
دارای قرقره ، ترکیبی از قرقره ثابت و متحرک بکار رفته است. | با استفاده از بلوک‌ها قرقره بسازید
با استفاده از بلوک‌های این مجموعه ساخت یک قرقره ثابت و یک قرقره متحرک را
امتحان کنید. آنچه از این کیت نیاز دارید :
بلوک کامل- بلوک نیمه- قرقره-
پایه A- پایه B- مکنده
1- قرقره را میان پایه A (دارای برآمدگی) و پایه B (دارای تورفتگی) قرار دهید. 2- دو
مجموعه از دو بلوک نیمه‌ی متصل به یکدیگر درست کنید. سپس، حاصل مرحله 1
را در میان این دو مجموعه قرار دهید. 3- دو بلوک کامل را به یکدیگر متصل کرده و
برروی مجموعه حاصل از مرحله2وصل کنید.4- همانند تصویر، مکنده را به مجموعه
حاصل ازمرحله 3 وصل کنید.5-مکنده رابه سطحی صاف نظیر شیشه پنجره بچسبانید
تا محکم بایستد. |
 |  |  |
نحوه ساخت یک قرقره متحرک
- آنچه از این کیت نیاز دارید :
بلوک نیمه- قرقره-
پایه A- پایه B
1- سه بلوک نیمه را به یکدیگر متصل کنید. قرقره‌ای را در میان پایه A و B
قرار داده و سپس به بلوک نیمه وسطی وصل کنید.
2- با استفاده از بلوک های نیمه، دو مجموعه به شکل L بسازید.
3- همانند تصویر زیر،مجموعه حاصل ازمرحله 1 و 2 را به یکدیگر متصل کنید. | بیایید به یک دستگاه دارای قرقره نگاهی
بیاندازیم!
دستگاه‌های مختلف بسته به این که توی اون‌ها ازقـرقـره ثـابـت استفاده شده باشد
یـا متحرک یا ترکیبی از هر دو ،از قابلیت قرقره ها به نحو متفاوتی بهره می‌گیرند. با
بلوک‌ها سه نوع دستگاه قرقره دار درست کنید و نحو کارشون رو ببینید . دستگاه
دارنده قرقره ثابت سعی کنید بااستفاده از یک قرقره ثابت، یک قرقره متحرک را بلند
کنید!
- آنچه از این کیت نیاز دارید :
قرقره ثابت - قرقره متحرک - بلوک کامل - ریسمان
1- ریسمان را با یک خطکش اندازه‌گیری کرده و 30 سانتیمتر از آن را ببرید.
2-همانطور که در سمت چپ مشاهده می‌کنید، انتهای ریسمان را در میان
بلوک‌های قرقره متحرک قرار دهید.3-برای ثابت کردن قرقره متحرک، مکنده
آن را به یک سطح صاف بچسبانید. سپس ریسمان را در سوراخ وسط آن قرار
دهید. سپس، ریسمان را در شیار قرقره جای دهید4-انتهای ریسمانی که در
سوراخ وسطی قرار داده‌اید را در میان دو بلوک کامل قرار دهید. | آزمایش
ریسمان را در شیار قرقره قرار دهید. سپس ، میتوانید قرقره متحرک معلق را در
حال پایین رفتن مشاهده می‌کنید.بلوک‌ها رایک به یک به سردیگر ریسمان آویزان
کنید. تعداد بلوک‌هایی را که برای بلند کردن قرقره متحرک لازم است؛ پیدا کنید.
نتایج آزمایش و توضیحات
شش بلوک آویزان میتوانند قرقره متحرک را بلند کنند.
وقتی پنج بلوک آویزان شد، قرقره متحرک متوقف شد. علتش اینه که نیروی کشش
در هردو سر ریسمان با هم برابر شد . به عبارت دیگه وزن قرقره متحرک و بلوک‌های
آویزان باهم یکسان شد.بـه این وضعیت تعادل (تراز) گفته میشود. زمانی که بخواین
وزنه‌ای رو بلندکنین بـه نیروی کشش بیشتری نسبت به زمان تعادل قرقره‌ها نیازدارید. |
 |  |  |
عملکرد قرقره ثابت
قرقره ثابت جهت نیرو را تغییر می‌دهد. برای مثال، اگر بخواهید تنها از نیروی
بازوان‌تان برای بلند کردن یک بار سنگین استفاده کنید، ممکن است کار بسیار
دشواری باشد.اما با استفاده از یک قرقره ثابت، میتوانید جهت نیروی کشش را
تغییر داده و وزن خودتان را نیز به آن اضافه کنید.اگرچه میزان نیروی مورد نیاز
برای بلند کردن تغییری نمی‌کند اما از آنجایی که میتوانید از وزن خودتان هم
استفاده کنید ، کار راحت‌تر خواهد بود. | دستگاه دارنده قرقره متحرک
حال، بیایید تا نگاهی هم به عملکرد قرقره متحرک بیاندازیم.
آنچه نیاز دارید :
قرقره ثابت - قرقره متحرک - بلوک کامل -
مکنده - ریسمان
1- ریسمان را با خط کش اندازه‌گیری کرده و 40 سانتیمتر از آن را ببرید.
2- همانند تصویر ، انتهای ریسمان را بین دو بلوک کامل قرار داده و مکنده
را به آن‌ها اضافه کنید. 3- برای تثبیت موقعیت قرقره ثابت ، مکنده را به
یک سطح صاف بچسبانید.4- یک بلوک کامل دیگر به زیرقرقره متحرک اضافه
کنید. 5- ریسمان را نخست در قرقره متحرک و سپس در قرقره ثابت قراردهید.
پس از آن، ریسمان را در شیار قرقره جای دهید. 6- ریسمان را میان دو بلوک
کامل جایگذاری کنید تا امکان آویزان کردن آن‌ها فراهم شود. | آزمایش
ریسمان را در شیار قرقره ثابت و متحرک قرار دهید. به بلوک‌هایی که هم‌اکنون
آویزان هستند، بلوک‌های بیشتری اضافه کنید. تعداد بلوک‌های مورد نیاز برای
بلند کردن قرقره متحرک را پیدا کنید.
نتایج آزمایش و توضیحات
با آویزان کردن چهار بلوک امکان بلند کردن قرقره متحرک فراهم شد. در آزمایشی
که باقرقره ثابت انجام دادیم،یاد گرفتین که وزن قرقره متحرک با پنج بلوک برابرند.
توی این آزمایش ، وقتی یک بلوک دیگه اضافه کردیم، وزن قرقره متحرک با شش
بلوک برابر بود. اما، قرقره متحرک با تنها سه بلوک در تعادل قرار گرفت.این یعنی،
ما میتونیم اون رو با بیشتر از نیمی از نیروی مورد نیاز در زمان استفاده از قرقره
متحرک، بلند کنیم. |
 |  | |
عملکرد قرقره متحرک
کار قرقره متحرک تقسیم نیرو است. برای مثال، ممکن است زمانی که می‌خواهید
یک بار سنگین را بلند کنید از کسی در نزدیکی‌تان درخواست کمک کنید. انجام این
کار با کمک دیگران،بسیارراحت‌تر از زمانی است که بخواهیدخودتان آن را به تنهایی
انجام دهید.علت این امرآن است که وزن باری که قراراست بلندشود تقسیم میگردد.
اگر دو نفر باشید،نیروی مورد نیاز برای بلند کردن نصف میشود؛اگر چهار نفر باشید،
یک چهارم با استفاده از ریسمان،قرقره متحرک نیز نیرو را به دو جهت تقسیم میکند.
به این ترتیب می‌توان با بلوک‌هایی که به اندازه نصف آن وزن دارند،تعادل ایجاد کرد.
ما با بکارگیری این قابلیت قرقره متحرک ، می‌توانیم اجسام را با نیروی بسیار کمتری
بلند کنیم. | قرقره ترکیبی:
دستگاهی که دارای بیش از یک قرقره همراه با یکدیگر باشد؛ قرقره ترکیبی نام
دارد.در این بخش، ساخت یک قرقره ترکیبی را امتحان می‌کنید که از ترکیب دو
قرقره ثابت و دو قرقره متحرک تشکیل شده است.
نحوه ساخت یک قرقره ترکیبی
آنچه از این کیت نیاز دارید :
قرقره ثابت - بلوک کامل - بلوک نیمه - قرقره -
ریسمان - پایه A - پایه B - مکنده
قبل از هر چیز، قسمتی را بسازیدکه دو قرقره متحرک را به یکدیگر متصل میکند .
1-سه بلوک نیمه را بهم وصل کنید.2- سه بلوک کامل رابه مجموعه حاصل از مرحله1
وصل کنید. 3- همانند تصویر زیر دو مجموعه بسازید. 4- دوبلوک مرحله 3 را بر روی
بلوک‌های مرحله 2 قرار دهید. 5- با مراجعه به صفحات 2-3 دو قرقره ثابت بسازید.
6- طول ریسمان را اندازه‌گیری کرده و 60 سانتیمتر از آن را ببرید. 7- همانطور که در
سمت چپ نشان داده شده است ، ریسمان را در شیار قرقره‌ها جای داده و ریسمان را
میان بلوک‌ها قرار دهید. | پیش بینی آزمایش
بر اساس آنچه در مراحل قبل یاد گرفتید نتایج آزمایش را پیش از انجام آن
پیش‌بینی کنید.دستگاه قرقره را همانند تصویرزیربسازید.با اتصال یک بلوک
به زیرقرقره متحرک مرکب،وزن آن بادوازده بلوک برابری میکند.بااین حساب،
برای تعادل قرقره مرکب و بلوک‌ها چند بلوک باید آویزان کنیم؟
نتایج آزمایش و توضیحات
باآویزان کردن سه بلوک امکان ایجادتعادل باقرقره متحرک مرکب قراهم میشود.
این یعنی، با استفاده از یک قرقره ترکیبی، می‌توانیم هر چیزی را با بکارگیری تنها
یک چهارم نیروی مورد نیاز بلند کنیم.
عملکرد قرقره ترکیبی
با استفاده از قرقره ترکیبی می‌توان با نیروی بسیار کمتری اجسام را بلند کرد.هرچه
قرقره‌های متحرک بیشتری اضافه کنیم نیروی کمتری برای بلند کردن لازم میشود.
علت این امر تقسیم وزن اجسام آویزان است.توی آزمایش‌های قبلی دیدیم که یک
دستگاه قرقره می‌تواند جهت نیرو رو تغییر بده یا نیرو رو تقسیم کرده و بـلـنـد کردن
اجسام رو راحت‌تر کند . اما با نگاه به مسافتی که باید ریسمان رو بکشید متوجه
می‌شید که این کار عملا چندان راحت نیست. |
 |  |  |
آزمایش
توی دستگاه قرقره، مسافتی که باید ریسمان رو به منظور بلند کردن بلوک‌های
آویزان (محل برقراری تعادل) تا ارتفاع مشخصی بکشید؛ مورد بررسی قرار بدید.
آنچه از این کیت نیاز دارید:
- قرقره ثابت - قرقره متحرک
- قرقره ترکیبی
آنچه از وسایل خانه نیاز دارید:
- نوار چسب یا آهنربا - قیچی
- خط کش- ماژیک
- یک ورقه کاغذ برای ثبت مسافت‌ها
- قرقره ثابت | 1. دستگاه قرقره را مطابق تصویر سمت چپ بسازید. سپس، آن را همانند
تصویر به یک سطح صاف بچسبانید. پس از انجام این کار، ورقه کاغذ را با
استفاده از نوارچسب یا آهنربا در پشت دستگاه آویزان کنید.
2. مسافتی که باید بلوک‌های محل برقراری تعادل را بلند کنید، 5 سانتی متر
است.پیش از آغاز آزمایش،موقعیت سکون و نقطه هدف محل برقراری تعادل
را اندازه‌گیری کنید و این موقعیت‌ها را بر روی کاغذ علامت بزنید.
3. ریسمان را گرفته و پیش ازکشیدن،موقعیت آن را برروی کاغذ علامت بزنید.
4. ریسمان را کشیده تا علامت محل تعادل بالا ببرید.
5. مسافت میان قبل و بعد از ثبت موقعیت‌های ریسمان را اندازه‌گیری کنید.در
هنگام اندازه‌گیری خط کش را عمودی نگه دارید.
درمورد قرقره متحرک و قرقره ترکیبی، از مراحل یکسانی پیروی کنید و وقتی محل
برقراری تعادل رو 5 سانتیمتر بالا می‌کشید، مسافت بین علامت‌های قبل و بعد
ازکشیدن رو اندازه‌گیری کنید نتایج آزمایش را در جدول مانند جدول زیر،ثبت کنید : | نتایج آزمایش و توضیحات
جدول زیر نتایج آزمایش از ابتدا تـا کنون را نشان می‌دهد . در خصوص قرقره ثابت،
نیروی مورد نیاز برای بلند کردن و وزن محل برقراری تعادل یکسان بـود. علاوه براین ،
مسافتی کـه ریسمان راکشیدیدو مسافتی کـه محل برقراری تعادل بالارفت نیزیکسان
بود.به عبارت دیگر،درمحل برقراری تعادل ومیزان پایین افتادن ان،می‌بایستی ریسمان
را بیشتر بکشید چرا که نیروی کمتری برای بلند کردن ایجاد می‌کرد.این نتایج بامفهومی
به نام میزان کارتوضیح داده می‌شوند.میزان کار یعنی مقدارکاری که توسط یک دستگاه
انجام شده یاانتظار می‌رود که انجام شود.میزان کار رابا فرمول زیرمی‌توان محاسبه کرد.
بیایید تا به میزان کار هر کدام از دستگاه‌های قرقره به طور مجزا نگاهی بیاندازیم. برای
این منظور، ازقرقره ثابت به عنوان معیار استفاده خواهیم کرد.همه دستگاه‌ها میزان کار
یکسانی رو نشان می‌دهند.درواقع، زمانی که اجسام رو بلند می‌کنید دستگاه قرقره صرفا
رابطه نیرو ومسافت موردنیاز برای کشیدن ریسمان رو تنظیم میکند. میزان کارمورد نیاز
عملا یکسان است.این یعنی ،اگر دستگاهی به نیروی کمتری در حین کشیدن نیاز دارد،
به دنبال اون، مسافت مورد نیاز برای کشیده شدن رو افزایش می‌دهد. |
 |  |  |
بیایید با هم با استفاده از قرقره یک دستگاه
بسازیم!
تله‌کابین
آنچه از این کیت نیاز دارید:
- قرقره متحرک مرکب - بلوک کامل
-مکنده
آنچه از وسایل خانه نیاز دارید:
ریسمان (به اندازه‌ای که برای ساخت یک تله‌کابین کفایت کند)
1. یک قرقره متحرک مرکب همانند آنچه در صفحه 8 ساختید آماده کنید . ریسمان
را همانند تصویر از درون آن عبور دهید. 2.بااستفاده از مکنده‌ها و بلوک‌ها، دو بلوک
بسازید که تله‌کابین را ثابت نگه دارد.( آموزش اینکاردر مراحل قبلی داده شده است).
دو سر ریسمان را ثابت کرده و تله‌کابین را راه‌اندازی کنیددر تله‌کابین واقعی کابین‌ها
با استفاده از موتوری که ریسمان‌ها را می‌پیچاند، حرکت می‌کنند . کابین‌ها بر روی
ریسمان ثابت هستند.برای حفظ تعادل کابین روبه بالا و کابین رو به پایین کارفراوانی
انجام میشود. | آسانسور
آنچه از این کیت نیاز دارید برای ساخت اتاقک :
پایه A - پایه B - قرقره
بلوک کامل - بلوک نیمه
آنچه از این کیت نیاز دارید برای ساخت قرقره ثابت :
بلوک کامل - قرقره
پایه A - پایه B
مکنده - ریسمان
ساخت اتاقک:
1. همانطور که در پایین نشان داده شده است بلوک‌های قرقره، بلوک‌های
تمام و بلوک‌های نیمه را به یکدگیر متصل کنید.
2. به دو طرف مجموعه حاصل از مرحله 1 چهار بلوک متصل کنید.
3. همانند تصویر زیر چهار مجموعه از بلوک‌های نیمه متصل بهم بسازید.
4. بلوک‌های ساخته شده در مرحله 3 را بر روی مجموعه حاصل از مرحله 2
قرار دهید. | ساخت قرقره ثابت:
بلوک‌های کامل، قرقره،پایه A، پایه B و مکنده را همانند تصویر سرهم کنید.
همانند تصویر پایین آن را بـر روی سطحی صـاف ثـابـت کرده و ریسمان را از
مـیـان آن عبور دهـیـد . زمانی که ریسمان را می‌کشید اتاقک به آرامی به سمت
بالاحرکت میکند.ساختاراین دستگاه نسبتا شبیه به قرقره ترکیبی که درمراحل
قبلی باآن آشنا شده اید،است.آسانسوربایک محل برقراری تعادل نصب میشود.
این محل می‌تواند فشار وارد بر موتور در حین پیچاندن کابل را کاهش دهد و
صرفه‌جویی در مصرف انرژی را نیز ممکن کند. |
 |  | 
|
