Tämä koe toimii parhaiten, kun lapsi on jo tutustunut pituuden ja painon mittaamiseen.

Valmistelu

Rakenna keinulauta vipuvoimien testaamista varten. Tee siihen selkeät merkinnät $10, 20$ ja $30$ senttimetrin kohdalle.

Varmista, että lauta on riittävän herkkä: kallistuuko vipu, jos toisella puolella on esine $20$ senttimetrin kohdalla ja toisella $30$ senttimetrin päässä? Entä jos yhdellä puolella on kaksi esinettä $10$ senttimetrin kohdalla ja toisella yksi $30$ senttimetrin päässä? Varmista toisaalta, että lauta on riittävän vakaa: jos yhdellä puolella on esine $30$ senttimetrin kohdalla ja toisella puolella on kaksi esinettä $10$ ja $20$ senttimetrin kohdalla, pysyykö vipu tasapainossa?

Vinkkejä vivun rakentamiseen: Merkitse pahviin se alue, jonka pitäisi olla tukipisteen yläpuolella, jotta voit laudan kallistumisen jälkeen laittaa vivun helposti takaisin oikeaan kohtaan. Aloita mittaaminen merkintöjä varten siitä kohdasta, jossa tukipiste loppuu. (Tämä tarkoittaa, että eri puolten $10$ senttimetrin merkinnät ovat yli $20$ senttimetrin päässä toisistaan: matkassa on myös tukipisteen leveys.) Jos pahvi on liian taipuisaa, voit teipata siihen toisen kerroksen.

Ohjeet

Esittele lapselle vipurakennelma.

Kysy lapselta “mitä tapahtuu, jos laitan painon tähän?” ja pidä yhtä esinettä vivun yläpuolella. Vastauksen jälkeen näytä, kuinka pahvi kallistuu.

Jatka kysymistä: “Jos laitan tämän esineen tähän ja tämän tähän, niin kumpaan suuntaan lauta kääntyy?” Tässä on muutama kiinnostava perusasetelma, mutta keksi omia ja anna myös lapsen kokeilla:

• Yksi esine kummallakin puolella samalla etäisyydellä tukipisteestä
• Yksi esine kummallakin puolella, mutta eri etäisyyksillä tukipisteestä
• Yksi esine yhdellä puolella ja kaksi vierekkäin toisella, samoilla etäisyyksillä
• Yksi esine yhdellä puolella $30$ senttimetrin kohdalla, kaksi esinettä toisella puolella $10$ senttimetrin kohdalla.
• Yksi esine yhdellä puolella $30$ senttimetrin kohdalla, kaksi esinettä toisella puolella $20$ senttimetrin kohdalla.
• Kolme esinettä $10$ senttimetrin kohdalla, yksi esine $30$ senttimetrin kohdalla.
• Yksi esine $30$ senttimetrin kohdalla, kaksi esinettä $10$ ja $20$ senttimetrin kohdalla.
• Kaksi esinettä $10$ ja $30$ senttimetrin kohdalla, kaksi esinettä $20$ senttimetrin kohdalla.
• Kolme esinettä $20$ senttimetrin kohdalla, kaksi esinettä $30$ senttimetrin kohdalla.
• Kaksi esinettä $30$ senttimetrin kohdalla, kolme esinettä $10, 20$ ja $20$ senttimetrin kohdalla.

Vipuvaikutusta voi myös kokeilla seuraavasti: Laita laudan yhteen päähän painoa. Lauta kallistuu. Yritä saada laudan toinen pää alas painamalla sitä. Tämä on sitä vaikeampaa, mitä lähempää tukipistettä yrittää painaa.

Selitys

Vipu on kone, jolla asioista voi tehdä kevyempiä nostaa.

Pidemmällä vipuvarrella saa vahvemman väännön. Tuplasti pidempi vipuvarsi johtaa tuplasti isompaan vipuvoimaan.

Ihanteellisen vivun kallistumispuolen voi selvittää laskemalla, kummalla puolella on suurempi vipuvoima. Jos vivulle asetetut esineet ovat kaikki yhtä painavia, vipuvoima vastaa esineiden yhteenlaskettua etäisyyttä vipupisteestä.

Käytännön vivuissa voi kuitenkin olla monimutkaistavia tekijöitä: lauta painaa ja taipuu, vipupiste ei ole täysin keskellä ja kitkavoimat vastustavat liikettä. Siten voi olla, että vivun “pitäisi” kallistua, mutta se pysyy paikallaan.

Leikkipaikkojen keinulaudat ovat isoja vipuja. Niillä voi huomata saman ilmiön: lapsi voi nostaa aikuista, jos aikuinen istuu lähellä keskipistettä.