Ontwerp een knikkerbaan
Bouw een ingenieuze, zwaartekracht-aangedreven knikkerbaan van karton met trechters, loopings, vertragers en switches.
- Groep:
- groep 5, groep 6, groep 7, groep 8
- Tijdsduur:
- 75 minuten
- Niveau:
- gemiddeld
- Groepsvorm:
- groepjes
Wat heb je nodig?
- Grote hoeveelheden stevig karton (dozen, verzendkokers, eierdozen, keukenrollen)
- Glazen knikkers of houten/stalen kogels van diverse diameters
- Schilderstape en lagedruk-lijmpistolen met extra patronen
- Scherpe scharen en linialen
- Stopwatch (of smartphone met timer)
- Optioneel: belletjes, dominostenen of trechters voor extra spelelementen
Wat leer je?
- Natuurkundige principes (zwaartekracht, kinetische en potentiële energie, wrijving en middelpuntzoekende kracht) toepassen
- Kartonconstructies ontwerpen met stabiele steunpunten en soepele baanaansluitingen
- Tijdmeting en kwantitatieve testdata gebruiken om het ontwerp systematisch te verbeteren
- Samenwerken aan een complex, gelaagd constructieproject
⚠️ Let op — Veiligheid
Knikkers op de vloer direct oprapen i.v.m. uitglijgevaar.
Stappenplan
Een knikkerbaan is de ultieme combinatie van natuurkunde en constructietechniek! In deze uitdaging ontwerpen en bouwen leerlingen een meterslange knikkerbaan van hergebruikt karton. Het doel: laat een knikker zo langzaam mogelijk van start naar finish rollen, zónder dat hij halverwege stilvalt of uit de bocht vliegt. Leerlingen experimenteren volop met potentiële en kinetische energie, wrijving, hellingshoeken en centrifugale kracht.
- 1
Stap 1
ZWAARTEKRACHT & SNELHEID VERKENNEN
- •Onderzoek de werking van potentiële (hoogte-)energie en kinetische (bewegings-)energie.
- •Wat gebeurt er als een helling te steil is?
- •(De knikker vliegt uit de bocht).
- •Wat als de helling te flauw is?
- •(Wrijving remt de knikker volledig af).
- •Bepaal de ontwerpeisen: de knikker moet er minimaal 15 tot 30 seconden over doen!
- 2
Stap 2
KARTONNEN SPOORELEMENTEN PLOOIEN & CONSTRUEREN
- •Maak basiselementen van stevig karton:
- •U-vormige goten (stroken met opstaande randen).
- •V-vormige versnellingssporen.
- •Bochten met schuine verkanting (buitenrand hoger dan binnenrand).
- •Trechters, zigzag-trappen en spiraalvormige glijbanen.
- 3
Stap 3
DE STEUNSTRUCTUUR EN TOREN BOUWEN
- •Bouw een stevige toren of gebruik een muur/kartonnen achterwand.
- •Bevestig de baandelen met schilderstape of een lijmpistool, beginnend bij het hoogste startpunt en werkend naar beneden.
- 4
Stap 4
TESTEN, METEN & FINETUNEN
- •VERTRAGERS, SWITCHES EN GIMMICK-ELEMENTEN INBOUWEN: Bouw creatieve hindernissen in die de knikker vertragen of splitsen: een wipplank die omslaat, een knikkerslalom, belletjes die rinkelen, of een splitsing (switch) die knikkers om en om naar links of rechts stuurt.
- •Werk nauwkeurig en controleer je resultaat met een liniaal of meetinstrument.
- 5
Stap 5
DE GROTE KNIKKERTIJDTEST
- •Test de knikkerbaan met een stopwatch.
- •Welk team bouwt de langst lopende baan?
- •Analyseer knelpunten en optimaliseer de hellingshoek totdat de knikker elke keer foutloos finisht.
Bijlagen (3)
- Meer materiaal (vimeo.com)https://vimeo.com/tinkering
- Meer materiaal (youtube.com)https://www.youtube.com/redirect?v=l998C0WsCOo&redir_token=QUFFLUhqbExWeGtwOFY5VThwRFRZU0Q4bXlyTzVvYkUwUXxBQ3Jtc0tuY2t0dmR2Uzg0WlROMnNHcjE1M2VCTlVaZFAxcjJrUkZzTXNnZ1RkRVlDc1c5TXF5V1dZOGp2RlFDdEZMYVdhU1NCd3dNdWwxMXdobGpvbHJWOVhsY05zQjBCMlFTU29HVWJUZ1dEcjBPeFEwY2stMA%3D%3D&event=video_description&q=https%3A%2F%2Fwww.heutink.nl%2Fshop%2Falles-van-heutink%2FSTEAM
- Paper Roller Coaster Template (Science Buddies, PDF-werkblad)https://www.sciencebuddies.org/science-activities/paper-roller-coaster-template-v2.pdf