Η ενέργεια των Χριστουγέννων και το ταξίδι των δώρων

Transcript

1 Μαθηματικά Η ενέργεια των Χριστουγέννων και το ταξίδι των δώρων «Τρίγωνα Κάλαντα»: Χριστουγεννιάτικο mathemartics camp , 29, 30 Δεκεμβρίου 2015 Το ηλεκτρικόκουδούνι των Χριστουγέννων Για παιδιά5 έως7 ετών Ήρθε η ώρα να σημάνουμε την έναρξη των εορτών, αλλάμε τρόπο επιστημονικό! Στόχος της συγκεκριμένης δραστηριότητας είναι: τα παιδιά χρησιμοποιώντας υλικά όπως, ηλεκτρικούς αγωγούς, ηλεκτρικές πηγές και διακόπτες, να κατασκευάσουν τις δικές τους ηλεκτρικές συσκευές και μέσα από αυτές να προβληματιστούν και να αναζητήσουν πώς λειτουργεί μια ηλεκτρική συσκευή, τι είναι ηλεκτρικόκύκλωμα, κι ακόμη περισσότερο, τι είναι ηλεκτρισμός, ποιες είναι οι αρχές του και τέλος ποιοςείναι ο ρόλοςτων μαθηματικών στη μελέτη του φαινομένου του ηλεκτρισμού. Στο δρόμο για τιςχριστουγεννιάτικες μπότες Για παιδιάαπό8 10 ετών Η πρόκληση για τα μεγάλα παιδιά είναι η κατασκευήενός οχήματοςγια

2 τη μεταφοράτων δώρων. Ο εκπαιδευτικόςστόχοςτης συγκεκριμένηςδραστηριότηταςείναι: με υλικάόπως, ρόδες, άξονες, ηλεκτρικούς κινητήρες, γρανάζια, ατέρμονους κοχλίες, έλικες, απλά συστήματα διεύθυνσης και άλλα, να κατασκευάσουν ένα αυτοκίνητο. Μέσα απότη διαδικασία αυτήμελετούν έννοιες όπως: η κίνηση, η ταχύτητα, η δύναμη, η ενέργεια, ο γεωμετρικόςπροσανατολισμός, η μέτρηση μεγεθών, τα γεωμετρικά σχήματα. Τέλος αντιλαμβάνονται, πώς μέσα από μια τόσο ενδιαφέρουσα κατασκευή, αναδεικνύεται η ανάγκη της σύνδεσης των φυσικών φαινομένων με τις μαθηματικέςσχέσεις. 4 5 Ιανουαρίου 2016 Ανακαλύπτονταςτην ενέργεια των Χριστουγέννων Η εικόνα των Χριστουγέννων και της Πρωτοχρονιάς στις σύγχρονες μεγαλουπόλεις είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με κάθε είδους φωτισμό. Πώςαποκτούμε, όμως, την ενέργεια για όλα αυτά τα πολύχρωμα φώτα; Υπάρχει τρόπος να παραχθεί ενέργεια με φιλικό για το περιβάλλον τρόπο; Τα παιδιά παίζουν κατασκευάζοντας: υδρόμυλους, ανεμογεννήτριες, συστήματα ηλιακών συλλεκτών και υδροηλεκτρικά συστήματα, μέσα απότα οποία ανακαλύπτουν πώς παράγεται η ηλεκτρικήενέργεια με τη δύναμη του νερού, την κίνηση του ανέμου και τη θερμότητα του ήλιου. Υδρόμυλοςκαι ηλιακοίσυλλέκτες Για παιδιά5 έως7 ετών

3 Υδρόμυλος, ηλιακοίσυλλέκτεςκαι ανεμογεννήτριες Για παιδιάαπό8 10 ετών Τα παιδιά κατασκευάζουν έναν υδρόμυλο χρησιμοποιώντας τα κατάλληλα δομικά υλικά. Ανακαλύπτουν τον τρόπο λειτουργίαςτου και μελετούν πώς η κυκλικήκίνηση του τροχούπου κινείται με τη βοήθεια του νερού, μετατρέπεται σε παλινδρομική κίνηση ενός οριζόντιου βραχίονα. Τέλος, ανατρέχουν στιςεποχές που ο υδρόμυλοςαποτελούσε σημαντικόπολιτιστικό στοιχείο των κοινωνιών. Ταυτόχρονα, μέσα από τη συνεργασία τους, τα παιδιάαναπτύσσουν διάλογο για το πώςκαι το γιατίτηςκατασκευής. Οι άνθρωποι από τις παλιότερες ακόμα εποχές προσπάθησαν να εκμεταλλευτούν τη θερμότητα του Ήλιου και να την αξιοποιήσουν στην καθημερινότητάτους. Ωστόσο, μόνο τις τελευταίες δεκαετίες μπόρεσαν να το επιτύχουν με την κατασκευή των ηλιακών συλλεκτών. Πώς λειτουργείέναςηλιακόςσυλλέκτης; Πώςμπορούμε να κατασκευάσουμε ένα τέτοιο σύστημα και πώς το αξιοποιούμε ενεργειακά; Τα παιδιά, χρησιμοποιώντας τα κατάλληλα δομικά υλικά, κατασκευάζουν μια συστοιχία ηλιακών συλλεκτών και πειραματίζονται πάνω στην παραγωγή ηλεκτρικήςενέργειας. Απότην εποχήτου Δον Κιχώτη ως τις σύγχρονες ανεμογεννήτριες, οι ανεμόμυλοι αποτελούν κάτι ξεχωριστό στη φαντασία αλλά και την πρακτικήαναγκαιότητα των ανθρώπων. Η ενέργεια που

4 παράγεται από την εκμετάλλευση του πνέοντοςανέμου, δηλαδή η αιολική ενέργεια, μετατρέπεται σε ηλεκτρική από τις ανεμογεννήτριες, διοχετεύεται κατευθείαν στο κεντρικό δίκτυο ηλεκτροδότησης και αξιοποιείται ανάλογα με τιςανθρώπινεςανάγκες. Τα παιδιά συναρμολογούν μια ανεμογεννήτρια, εμβαθύνοντας παράλληλα σε κάθε μέρος της κατασκευής. Μελετούν τον τρόπο τηςλειτουργίαςτης και παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα παρέχοντας μια σταθερή ροή αέρα. Μέσα από αυτή την κατασκευή, αναδεικνύεται η σχέση μεταξύδημιουργικότητας, φαντασίαςκαι επιστήμης. Η ενέργεια, κλειδί των μεγαλύτερων επιδιώξεων του ανθρώπου «Το πιο ακατανόητο πράγμα», είπε κάποτε ο Αϊνστάιν, «είναι το πόσο ο κόσμος μας είναι κατανοητός». Κι όμως, κανένας άλλος στην ιστορία δεν κατέστησε τόσο δύσκολη για τον απλόάνθρωπο την κατανόηση του κόσμου, όσο ο Αϊνστάιν. Ο χρόνος διαστέλλεται, οι αποστάσειςσυστέλλονται και η ύλη εκρήγνυται κι εξαφανίζεται. Η εμπειρία και η κοινήλογικήδεν επαρκούν. Ο πραγματικός κόσμοςτείνει να γίνει ο κόσμοςτων Μαθηματικών. Αυτή την πορεία ακολουθεί η επιστήμη και η ανθρώπινη αντίληψη της ενέργειας από το 1915, αφότου ο Αϊνστάιν έκανε την πρώτη σπουδαία επιστημονικήανακοίνωσήτου, ωςτιςμέρεςμας. Η ενέργεια υπήρξε πάντοτε το κλειδί των μεγαλύτερων επιδιώξεων του ανθρώπου και των ονείρων του για έναν καλύτερο κόσμο. Λέγεται συχνά ότι η πορεία του ανθρώπου των σπηλαίων προςτον πολιτισμόξεκίνησε όταν χρησιμοποίησε την ενέργεια τηςφωτιάςγια θέρμανση και φωτισμό, και την ενέργεια του σώματός του για να βρει τροφή με το ρόπαλο και το τόξο του και να επιζήσει. Στους αιώνες που ακολούθησαν, η ανθρώπινη αναζήτηση της υλικής ευημερίας συνδυάστηκε βασικά με τη δέσμευση διαφόρων μορφών ενέργειας απότο κάρβουνο, το πετρέλαιο,

5 το νερό, τον άνεμο, τον ήλιο και την πυρηνική ενέργεια. Στη σύγχρονη εποχή ο άνθρωπος ανέπτυξε εξαιρετικάπερίπλοκεςκαι αποδοτικές μεθόδους άντλησης ενέργειας για τις ακόμη δυσκολότερεςεπιδιώξειςτου. ΆρηςΜαυρομμάτηςκαι ΑπόστολοςΠαπανικολάου, ερευνητέςτηςδιδακτικήςτων Μαθηματικών