En tant que professeur de sciences, c'est le meilleur projet que je fais toute l'année. Je n'ai pas encore trouvé de projet où les étudiants sont plus engagés. Ils veulent venir après l'école pour y travailler, ils demandent de ramener le projet à la maison pour travailler le week-end, les élèves sont choqués lorsque la période de classe est terminée, et ils veulent tous sauter leur prochaine classe pour continuer à travailler.

Le but de ce projet est de renforcer les lois du mouvement de Newton grâce à la physique des montagnes russes. L'objectif est de laisser une bille prendre le PLUS DE TEMPS pour se rendre du haut de la première colline jusqu'à la fin des montagnes russes.

Cet instructable a également été soumis au concours papier. Je sais que la compétition est féroce alors votez pour moi!

Les étudiants démontreront leur capacité à:

Planifier et créer des montagnes russes en papier

Évaluer et tester et retester leurs montagnes russes

Analyser la meilleure façon de manipuler les forces de friction et de gravité

Expliquez la différence entre l'énergie potentielle et l'énergie cinétique

Calculer les problèmes de chute libre

Créez des pistes pour mieux comprendre la force centripète

Cette tâche peut être facilement différenciée ... allonger le temps de l'objectif, réduire la base, limiter la quantité de papier ou de ruban adhésif ...

Ci-dessous, un roller coaster que j'ai créé comme exemple pour mes élèves. La vidéo commence par une explication suivie d'un test (aux alentours de 1:50). J'ai essayé d'incorporer autant de fonctionnalités que possible sur une seule feuille de papier cartonné. La dernière étape a une vidéo d'une montagne russe en papier que j'ai créée il y a quelques années et qui comprend un ascenseur.

Étape 1: Matériel, conseils utiles et rubrique

Voici ce dont vous aurez besoin!

Papier cartonné (110 # est le meilleur)
Bande (beaucoup d'elle)
Un coupe-papier
Les ciseaux
marbres
La patience
Ruban de masquage ou ruban adhésif (vous n'avez pas besoin du ruban, juste la forme du rouleau pour vos boucles et tire-bouchons).

Conseils utiles dans aucun ordre particulier .

Construisez de bas en haut.
Pliez TOUS les plis.
Faites un plan, mais soyez flexible si les choses ne fonctionnent pas.
Faites de bons supports.
Gardez le déclin de vos pistes au minimum (pour que la bille ne roule pas trop vite), sauf si vous essayez de franchir une boucle ou de terminer un saut.

Rubrique

Sous-verres en papier
Objectif: Travaillez en groupes de 2 ou 3 en utilisant votre connaissance des 3 lois du mouvement de Newton pour créer des montagnes russes en papier qui peuvent transporter une bille pendant la plus longue période de temps sans s'arrêter.

Des lignes directrices:
1. Le modèle doit être conçu pour un marbre de verre. Une fois libéré du haut de la première colline, le marbre se déplacera tout au long du trajet et arrivera à la plate-forme de chargement inférieure. (Pour ce projet, le marbre sera levé à la main jusqu'au sommet de la première colline pour commencer la «balade».)
2. Votre équipe peut utiliser plus d'une bille.
3. Les aimants, l'électricité, les ressorts et d'autres formes d'énergie ne doivent pas être utilisés, il s'agit uniquement d'un «trajet par gravité».
4. Personne n'est autorisé à toucher les montagnes russes une fois le trajet commencé.
5. Il doit y avoir une «fin» claire à votre trajet.
6. Vous n'aurez que trois chances. Votre temps le plus long sera celui sur lequel vous serez noté.

Étape 2: Prise en charge

Les supports sont vraiment l'une des parties les plus importantes des montagnes russes en papier. Tous les plis doivent être pliés. Les supports sont le squelette de vos montagnes russes et nous ne voulons pas qu'ils se plient ou s'affaissent. La différence entre un bon caboteur et un caboteur moins bon est les supports.

Regardez la VIDEO pour voir comment les construire ou imprimez le PDF appelé "Coaster Element Instructions" dans la première étape.

Étape 3: Pistes

Il existe plusieurs façons de créer des pistes. Il n'y a pas de mauvaise façon de le faire tant que le marbre ne reste pas collé. C'est une bonne idée d'expérimenter quelques types différents car vous pouvez utiliser plusieurs types sur les mêmes montagnes russes. Il existe également différentes méthodes pour créer des virages dans vos pistes. Consultez le PDF de la première étape ou consultez VIDEO 1 ici et VIDEO 2 ici. Vous pouvez également regarder la vidéo de mes montagnes russes terminées pour voir quelques façons différentes de créer des pistes.

Étape 4: boucles et tire-bouchons

Commencez par faire deux pistes droites avec de bons plis.

Collez les deux pistes ensemble aux extrémités avec un chevauchement d'environ 2 cm.

Coupez les deux murs, sur toute la longueur des rails combinés, du haut du mur au CREASE. Chaque coupe doit être distante d'environ 1 cm. Si vous ne coupez pas jusqu'au pli, cela ne fonctionnera pas.

Enroulez les pistes autour d'un rouleau de ruban adhésif pour obtenir la forme souhaitée.

Regardez la vidéo pour le reste.


Le passage suivant vient de Kids Britannica. Le site a une histoire formidable de montagnes russes.

"À la fin du 19e siècle, l'industrie des montagnes russes a été bouleversée. Littéralement. Des tours en boucle à bascule ont été tentés à Paris au milieu du siècle. Les manèges étaient basés sur un jouet pour enfant populaire qui exploitait la centrifugeuse forcer à garder une petite balle roulant sur une piste en boucle sans tomber. Mais les passagers ont trouvé les inversions inconfortables et dangereuses, et les caboteurs en boucle n'ont pas été revus avant 1895, lorsque Lina Beecher a installé le Flip-Flap Railway à Paul Boyton's Sea Lion Park à Bien que inconfortable et dangereuse encore, la boucle circulaire de 25 pieds s'est avérée populaire, fouettant les passagers (en particulier leur cou) dans une frénésie, avant de fermer après seulement quelques années.

En boucle pour tenter de réduire les forces g élevées de la boucle verticale, l'antenne Edward Prescott Coney Island a construit la boucle Loop-the-Loop de 1901 à Coney Island, avec une conception ovale plus douce. Il était mieux conçu que Flip-Flap, mais il faudrait encore 75 ans avant qu'une boucle verticale réussie ne soit réalisée. Bien que gêné par une faible capacité de sièges qui l'a finalement échoué, Loop-the-Loop a été le billet chaud pour les amateurs de montagnes russes pour les six prochaines années, jusqu'à l'avènement du premier caboteur à grande vitesse, Drop-the-Dip (plus tard appelé Rough Riders). Ces niveaux de danger accrus ont amélioré la sécurité, comme l'introduction de barres sous-abdominales, qui ont empêché les passagers de devenir des projectiles. "/

Étape 5: Perte de temps: cuvette de toilettes et entonnoir / demi-tuyau hybride

Pour créer un entonnoir ou une "cuvette de toilette", vous voulez commencer avec une feuille complète de papier cartonné.
Premièrement: dessinez le plus grand cercle possible sur la feuille.
Deuxièmement: découpez le cercle.
Troisièmement: Décidez où se trouve le centre du cercle de papier et coupez une ligne droite entre le bord du cercle et le point au milieu.
Quatrièmement: découpez un trou juste plus grand que le marbre, autour du point que vous avez situé au milieu.
Enfin: superposez les bords de la coupe droite pour créer l'entonnoir et le ruban adhésif en place. La distance de chevauchement des bords déterminera la pente des côtés de votre entonnoir.

Il est important que votre entonnoir soit très stable. Si votre entonnoir vacille, le marbre se dirigera directement dans le trou et vous ne vous retrouverez pas avec une perte de temps efficace.

Il existe quelques autres façons de créer des pertes de temps. Regardez la vidéo ci-dessous pour quelques suggestions avec des instructions. Soyez juste créatif!


Pour créer l'entonnoir / demi-tuyau hybride, vous devez commencer avec une feuille complète de papier cartonné.
Premièrement: coupez une ligne droite d'un coin vers le coin opposé, mais ne faites la coupe que sur quelques centimètres de profondeur.
Deuxièmement: Coupez un trou juste plus grand que le marbre à la fin de la coupe droite.
Troisièmement: superposez les bords de la coupe droite.
Enfin: Collez les bords superposés en place.

Étape 6: Half Pipe

Une construction en half pipe est un processus en plusieurs étapes. Quoi qu'il en soit, le demi-tuyau doit être sécurisé. La vidéo peut montrer la procédure plus clairement que je peux décrire.

Étape 7: Élévateur à papier et utilisation de plusieurs billes.

Il m'a fallu quelques heures pour que l'ascenseur fonctionne. Ce fut un processus très frustrant, mais c'était plutôt cool de le voir fonctionner. Il n'y a aucune illusion d'optique. La vidéo ci-dessous commence par une forte baisse, passe par une double boucle et monte directement dans une cabine d'ascenseur. La cabine d'ascenseur a un mécanisme de capture et de libération. La cabine d'ascenseur est libérée lorsque l'élan du marbre est transféré à l'arrière de la cabine. L'ascenseur utilise un contrepoids de l'autre côté de la cage d'ascenseur (non visible sur la vidéo) pour transporter le marbre d'origine. Le marbre court à travers des tire-bouchons, dans les virages et sur une bosse sur le chemin de l'arrivée. Bien que ce sous-verre ne prenne pas longtemps à terminer, il a des fonctionnalités assez cool étant donné que c'est tout du papier, du ruban adhésif, des billes et une petite chaîne. (le contrepoids de l'autre côté était composé de 4 billes collées ensemble). J'ai essayé de le faire fonctionner sans la corde, mais la bande a créé trop de friction. Je n'ai pas d'instructions étape par étape sur la façon de construire un ascenseur. Je suis sûr qu'il y a plusieurs façons de procéder. Le processus d'expérimentation est l'endroit où la plupart de l'apprentissage a lieu!


Un moyen plus simple de prolonger la durée du dessous de verre en papier consiste à incorporer plusieurs billes. Selon ma rubrique, une fois que le premier marbre est sorti, l'équipe ne peut pas toucher le dessous de verre. Afin de faire voyager une seconde bille sur toute la longueur des montagnes russes sans intervention des élèves, ils doivent créer un système de largage. Lorsque le premier marbre termine sa course, il s'écrase dans quelque chose ... qui tire sur une chaîne ... qui libère un autre marbre au sommet du dessous de verre. La deuxième bille peut suivre les mêmes pistes que la première ou vous pouvez avoir un ensemble de pistes complètement séparé.

J'espère que vous avez la chance d'en construire un vous-même. Si vous le faites, assurez-vous de m'envoyer quelques photos et d'ajouter tout conseil que vous avez aux commentaires. Merci d'avoir regardé!