Membuat Lift Dari Lego Technic

Ini adalah hasil karya anak usia 12 tahun, yang masih suka membuat sesuatu dengan lego technic di rumah. Karena dia belum mau menulis tentang hasil karyanya, saya minta dia mengungkapkannya lewat video. Ini adalah hasil karyanya.

Secara prinsip, lift hanya menggunakan katrol saja sebagai alat pengangkut. Tapi karena ada pembuatnya ingin membuat kriteria desain lain, kerumitan mesin semakin bertambah. Lift buatannya ini memiliki alat kendali yang bisa digerakkan sesuai posisi lift dalam bangunan. Untuk memenuhi kebutuhan itu dia memerlukan roda gigi dan komponen lain untuk membuat alat kendali. Alat kendali ini dirancang sebagai panel lift yag berfungsi mengetahui ketinggian lift tersebut tanpa harus melihat secara langsng di mana posisi lift. Beberapa roda gigi digunakan untuk mengatur kecepatan lift dan menggerakkan jarum petunjuk bersama sama sama denagn porosyang menggerakkan katrol. KIta juga dapat memasang motor pada poros atau menggerakkannya secara manual.

Ada banyak sekali hal yang dapat dieksplorasi anak anak ketika membuat model lift ini antara lain mempelajari prinsip sederhana katrol dan roda gigi. 

Mengenal Mesin Hidrolik dan Pneumatik

Mesin hidrolik banyak digunakan pada sepeda, mobil dan pesawat, juga pada kursi ,meja, alat pengangkat, dll. Pada buku fisika fluida contoh aplikasi yang sering ditampilkan adalah alat hidrolik pengangkat pada bengkel mobil.

Sistem hidrolik sangat menarik karena dapat memanfaatkan keuntungan mekanik yang berdasarkan hukum Pascal yaitu:

brainly.co.id

Dengan cara ini benda yang cukup besar dapat diangkat dengan tombol pengangkat yang jauh lebih kecil. Mesin ini juga dapat dikendalikan jarak jauh secara mekanik tanpa menggunakan remote control atau alat elektronik . Cara kerja mesin ini cukup sederhana jika dibanding dengan mesin lain yang menggunakan bahan bakar atau kontrol elektronik.

Salah satu komponen yang berperan pada mesin hidrolik ini adalah selang. Selang yang digunakan harus mampu menahan tekanan fluida yang bekerja. Perlu dipastikan juga sambungan antara selang dan komponen lain tidak bocor agak mesin dapat bekerja dengan baik. Jika selang bocor, otomatis mesin tidak dapat bekerja dengan baik. Jenis fluida yang dipilih juga perlu ditentukan agar tidak merusak komponen mesin  yang lain.

Jika selang diisi gas, bukan fluida, maka mesin ini berubah menjadi mesin pneumatik. Ada beberapa perbedaan pada mesin hidrolik dan pneumatik antara lain:

• Mesin hidrolik menggunakan fluida cair yang incompresible sehigga volume tidak berubah jika mengalami tekanan, kebalikannya dengan mesin pneumatik yang menggunakan gas sehingga volume bisa berubah sesuai dengan hukum Boyle: PV = nRT. Ini menyebabkan mesin hidrolik bisa bergerak 2 arah sementara mesin peumatik hanya satu arah saja.
• Mesin hidrolik berisi cairan yang tetap berada di dalam selang sementara mesin pneumatik harus diisi ulang jika ingin digunakan.

Anak anak dapat mempelajari cara kerja mesin hidrolik dan mesin pneumatik dengan membuat sendiri mesin tersebut, misalnya dengan barang bekas. Contohnya:

Mesin hidrolik dari barang bekas

Mesin peumatik dapat dipelajari dengan menggunakan lego pneumatik yang dapat digunakan untuk anak usia 10 tahun ke atas.

Pengukur tekanan udara dan penyimpan udara

Grabber dari lego technic

 Referensi dari: brosur lego technic

Hot Air Balloon Failure

Balon terbang adalah sesuatu yang cukup menarik untuk anak anak. Di beberapa tempat seperti di Wonosobo, balon udara dibuat dalam perayaan khusus seperti pada saat Hari Raya Idul Fitri. Video bisa dilihat di sini (Video dibuat oleh Mbak Dian Zakiyah Darajat sebagai Nara sumber): 

Anak anak di rumah ingin sekali melihat balon terbang. Itu sebabnya kami mencari referensi di internet tentang bagaimana cara membuat balon udara panas atau hot air balloon. Ada beberapa sumber yang dapat menjadi rujukan untuk membuat hot air balloon seperti di arvind gupta (disebut hot air bag yang terbuat dari kantong kresek belanjaan) dan di science toy maker. Science toy maker memiliki beberapa video di youtube yang menjelaskan dengan cukup detail mengenai cara membuatnya, lengkap dengan beberapa penjelasan science yang dapat dipahami oleh anak anak usia sekolah dasar.

Secara ringkas, cara kerja hot air balloon adalah mengisi balon dengan udara panas agar molekul udara bergerak lebih cepat. Tekanan udara di dalam balon udara menjadi lebih ringan dibandingkan di luar balon sehingga balon dapat naik ke atas. Pada balon udara, massa total balon udara harus dibuat seringan mungkin agar balon lebih mudah naik ke atas. Perlu juga diperhatikan bagaimana cara memanaskan balon udara yang tidak berbahaya. Untuk balon yang menggunakan bahan bakar minyak tanah, bensin dan api, harus diusahakan agar balon tidak dapat terguling dan api tidak dapat jatuh ke bawah. Arvind Gupta menggunakan toaster untuk memanaskan balon kantong kreseknya sementara science toy maker menggunakan lilin untuk bahan bakarnya.

Percobaan ini menggunakan lilin sebagai bahan pemanas balon. Hal yang pertama dilakukan adalah membuat dudukan untuk lilin dan memasang rangka tempat mengikat balon plastik. 

Awalnya hanya dua buah lilin besar yang dipakai dan wadah bekas kaleng minuman yang dipotong.

Balon udara yang siap diterbangkan

Ternyata setelah dicoba, balon tidak mau naik ke atas. Ada beberapa kemungkinan mengapa balon tidak mau naik ke atas antara lain: panas balon tidak cukup unuk membuat balon naik, atau berat total balon terlalu besar sehingga sulit untuk naik.

Percobaan berikutnya adalah menambah jumlah lilin agar lebih panas, serta mengurangi berat wadah lilin denagn mengganti kaleng aluminium dengan rangka batang dan aluminium foil. Lilin ditambah menjadi 4 buah.

Dudukan lilin diganti dan jumlah lilin ditambah menjadi 4 buah

Namun ternyata belum berhasil juga. Setelah itu jumlah lilin kembali ditambah dan lilin dipahat agar tidak menambah berat balon. Jumlah lilin yang digunakan kurang lebih sekitar 20 buah.

Lilin yang sudah dikecilkan dan ditambah jumlahnya agar api menjadi lebih besar

Lilin yang sudah dinyalakan

Awalnya balon plastik mulai menggelembung dan udara terasa cukup panas.

Balon mulai menggelembung panas

Tapi ternyata setelah lama menunggu, balon belum juga naik dan mulai meleleh karena panas dari api lilin.

Balon yang bolong

Video bisa dilihat di sini:

Setelah kejadian ini percobaan dihentikan sementara karena perlu mencari bahan  kantong plastik besar yang sesuai. Selain itu mungkin lebih menarik jika percobaan dilakukan dengan lebih terukur.

Ternyata setelah mempelajari lebih lanjut, membuat balon udara dengan lilin sebagai pemanas ini tidak mudah. Banyak sekali faktor yang berpengaruh pada balon udara antara lain:  lokasi, ketinggian dari permukaan laut, temperatur udara pada saat itu, ukuran balon, total massa pada balon, jumlah lilin, dll. referensi yang saya lihat adalah balon udara yang diterbangkan bukan di daerah tropis tapi daerah sub tropis sehingga memiliki iklim, ketinggian dan suhu udara yang berbeda dari negara tropis.

Masalah yang timbul ketika membuat balon ini adalah panas balon membakar plastik terlebih dahulu sebelum udara panas di dalam balon bertambah. Hal ini membuat plastik meleleh sebelum udara dipanaskan oleh lilin.  Solusinya mungkin dengan membuat memilih material plastik yang titik lelehnya lebih tinggi, dan juga cukup ringan, atau denagn mengurangi jumlah lilin agar panas di dalam kantong naik perlahan lahan. Solusi lain adalah dengan mengganti bahan plastik denagn bahan lain yang tidak mudah terbakar seperti kertas minyak.

Kita dapat memanfaatkan eksperimen yang telah dilakukan di: http://www.overflite.com/power.html sebagai studi banding. Untuk 1 cubic foot volume balon dengan 7 lilin dan memiliki gaya angkat 0.25 ounces apda suhu 20.5 derajat celsius. Untuk 5 cubic foot (0.141m3) denagn 20 lilin memiliki gaya angkat 1.25 ounces pada suhu 20.5 derajat celsius.

Cap Warna Buatan Sendiri; Seri Mainan Edukatif Prasekolah

Anak usia pra sekolah biasanya suka sekali menggambar denagn berbagai media gambar. salah satu alat yang cukup digemari adalah cap denagn bentuk yang menarik. Kita dapat membuat sendiri cap berwarna denagn beberapa cara. Ada yang membuatnya dengan umbi umbian seperti wortel, lobak, ubi dan kentang. Bentuk dan tekstur yang dihasilkan juga cukup menarik. Sayangnya bahan ini tidak tahan lama dan tidak bisa disimpan.

Aletrnatif lainnya dengan menggunakan bahan kertas bekas, balok kayu yang tidak terpakai dan spons pencuci piring. Agar balok kayu tidak kotor, kita dapat melapis balok kayu dengan kertas lalu menempel spons aneka bentuk di atasnya. Hasilnya seperti di bawah ini:

Tidak Pernah Bosan Dengan Mobius Strip

Awalnya ini adalah kegiatan untuk anak pra sekolah, tapi ternyata bukan cuma anak pra sekolah yang suka dengan kegiatan ini. semua dapat menikmati dan merasakan semdiri perubahan posisi kertas yang terpelintir ini.

Untuk membuat mobius strip, kita harus menyediakan kertas, bisa menggunakan kertas bekas yang tidak kusut, gunting dan selotip.

Cara membuat mobius strip:


Mobius strip dapat dibuat dengan menyambungkan sisi bagian ujung pita kertas. Bidang yang bertemu bukan pada bidang yang sama tapi berlawanan denagn bidang ketas lainnya. Hal ini dilakukan dengan memelintir bagian pita kertas satu putaran.  Anak anak dapat mewarnai pita kertasnya sebelum membuat mobius strip agar lebih menarik.

Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada video ini:

Apa yang terjadi jika mobius strip dipotong pada bidang lintasan pita kertas?
Jika dipotong dengan perbandingan 1:2, hasilnya seperti ini:

Jika dipotong denagn perbandingan 1:1, hasilnya seperti ini:

Bagaimana kalau mobius strip dipelintir 2 kali lalu dipotong? silahkan mencoba sendiri.

Apa yang terjadi jika mobius strip ditumpuk denagn mobius strip lainnya? hasilnya seperti ini:

Membuat Mesin Kelereng Dari Barang Bekas

Ini adalah proyek membuat ulang mesin yang telah dibuat di web site Arvind Gupta. Sayangnya mesin ini tidak ada templatenya, yang ada adalah contoh yang sudah jadi serta beebrapa foto cara membuatnya yang menurut kami kurang lengkap  sehingga kita harus mereka reka sendiri bagaimana cara membuatnya dan bagaimana bentuk dan ukuran benda tersebut. 

Ada yang sudah pernah membuatnya seperti di sini, tapi sudah melakukan banyak modifikasi sehingga tidak sama deangn yang dicontohkan. Anak anak di rumah ingin membuat mesin yang serupa dengan contoh. Termasuk bagian katup kelereng yang membuka menutup dan dapat mengeluarkan kelereng sedikit demi sedikit. 

Cara kerja mesin ini kurang lebih adalah memindahkan kelereng dati bagian atas ke bagian bawah melalui bidang miring dan jungkat jungkit. Kelereng meluncur dari bidang miring ke bagian tengah yang berbentuk jungkat jungkit dan massa penyeimbang sehingga bisa bergerak ke bawah ketika kelereng jatuh ke tempat penyimpanan jungkat jungkit, lalu meluncur membuka katup bagian bawah sampai ke wadah penyimpanan. Karena kelereng berpindah, maka berat pada bagian jungkat jungkit yang terisi kelereng menjadi kosong sehingga jungkat jungkit dapat bergerak naik ke atas menunggu kelereng yang berikutnya meluncur. Begtulah seterusnya mesin ini bergerak sampai kelereng habis.

Ada beberapa mesin yang harus dibuat yaitu: Badan mesin, bidang miring, jungkat jungkit, katup 1 di bidang miring, katup 2 di jungkat jungkit.

1. Membuat badan utama mesin

Badan mesin harus cukup ukuran tinggi dan lebarnya agar bidang miring dan jungkat jungkit dapat bergerak dengan baik.  Setelah badan, kita akan membuat bidang miring dan jungkat jungkit.

Badan, jungkat jungkit dan bidang miring

2. Membuat bidang miring

Bidang miring dibuat dari karton. Lebar bidang miring harus disesuaikan dengan ukuran kelereng yang akan melewatinya.  Panjang bidang miring dibuat lebih panjang dari ukuran badan utama dan akan disesuaikan kembali nanti. Jika terlalu pendek, kelereng tidak dapat sampai pada tempat penampungan sementara di bagian jungkat jungkit, jika terlalu panjang akan melampaui tempat penampungan sementara jungkat jungkit yang berada di bawahnya.

Bidang miring yang belum pasti ukurannya

3. Membuat jungkat jungkit

Jarak antara kedua jungkat jungkit harus disesuaikan agar tidak bertabrakan satu dan lainnya. Panjang jungkat jungkit juga harus tepat agar bagian wadah kelereng pada jungkat jungkit dapat menerima kelereng dari bidang miring.

Setelah itu kita akan membuat poros dari batang sumpit.Sesuaikan jarak poros dari batang jungkat jungkit dan tentukan posisi melubangi poros pada badan mesin. Jangnan melubangi badan mesin terlalu besar dan terlalu ke pinggi karena akan merusak karton.

Jungkat jungkit beserta poros yang dapat bergerak

4. Memasang wadah penyeimbang berat pada jungkat jungkit.


Usahakan badan berada di bagian tengah agar mudah mencapai titik setimbang.

Wadah pemberat pada jungkat jungkit mulai dipasang

Penyeimbang berat yang sudah jadi

5. Memasang katup perpanjangan bidang miring. Katup harus bisa terbuka dan tertutup dengan mudah. Itu sebabnya katup disambung denagn mengngunakan kawat. Sesuaikan besar katup dengan ukuran kelereng.

Katup pada bidang miring yang dapat naik turun

Menguji katup bidang miring dengan kelereng

Agar katup bisa menutup dan membuka ketika ada kelereng, dipasang karton pada bagian tengah. Sesuaikan kembali dengan ukuran kelereng agar tidak tersangkut ke dalam katup.

Katup pada bidang miring yang dapat bergerak dan membuka tutup

6. Memasang wadah kelereng pada jungkat jungkit. Wadah kelereng harus dapat bergerak naik turun agar dapat membuat kelereng bergerak ke bawah. Wadah disambung denagn kawat.

Wadah kelereng  penampung sementara pada jungkat jungkit

Wadah kelereng sementara pada jungkat jungkit yang disambung dengan kawat agar dapat bergerak naik turun

Ini adalah hasil dari mesin tersebut. Mesin sudah bisa bekerja tapi masih belum sesuai dengan yang diharapkan pembuatnya.

Ternyata ada banyak masalah yang ditemukan ketika membuat mesin ini antara lain:

• Kelereng yang jatuh dari bidang miring tidak dapat mengimbangi pemberat kelereng. Untuk memperbesar energi kelereng, bagian bidang miring ditinggikan dengan cara diganjal kayu.
  
• Kelereng tidak dapat bergerak lurus sehingga banyak kehilangan energi. Bidang lintasan kelereng harus diperbaiki sesuai dengan diameter kelereng.
  

  

  Bidang lintasan yang berbelok belok

  

  Lintasan kelereng diganjel dengan balok kayu

• Katup perpanjangan bidang miring yang terbuat dari kertas karton sudah empuk sehingga tidak bisa menahan kelereng dengan baik sehingga harus diganti dengan karton yang lebih tebal. Selain itu bidang lintasan kelereng pada katup dan tempat penampungan sementara harus memudahkan kelereng untuk bergerak dan tidak ada kawat atau penghalang lain.
  

• 

  Kawat menghalangi kelereng

  
  

  

  Katup sudah diganti

  
  
• Panjang batang pembuka katup harus disesuaikan lagi dengan tempat penampungan sementara kelereng yang juga sudah kusut.
  
  

Setelah diperbaiki dan dicoba berkali kali akhirnya mesin ini dapat juga bekerja. Hasilnya dapat dilihat disini:

Rube Goldberg Contraption; Seri Mainan Edukatif

Mainan edukatif yang dibeli di pasaran memang banyak sekali variasinya. Kalau kita meluangkan sedikit waktu, kita bisa juga mengajak anak kita untuk membuat beberapa mainan edukasi sendiri yang berguna bagi perkembangan anak. Selain melatih keterampilan tangan, imajinasi, mewujudkan sesuatu yang konkrit dari yang abstrak, anak anak juga dapat melatih untuk bisa bersabar dan tekun dalam mengerjakan sesuatu. Kesabaran adalah sesuatu yang tidak bisa dibeli dan sesuatu yang perlu terus dilatih untuk menghasilkan jiwa yang kuat. 

Jika sudah terbiasa, hal yang menyenangkan bukan hanya didapat ketika bermain, tapi juga ketika membuat dan merancang mainan itu sendiri. Dan bayangkan bagaimana gembiranya anak anak ketika mainan yang dirancangnya itu bisa bekerja. Hal hal seperti ini besar sekali nilainya dibandingkan dengan membeli mainan yang sudah jadi. Dengan membuat sendiri mainan edukatif ini, diharapkan  anak anak bisa merasakan bagaimana sulitnya membuat mainan itu sehingga dia akan lebih menghargai mainan yang didapat dari hadiah atau membeli dengan menggunakan dan menyimpannya baik baik.

Sekilas Tentang Rube Goldberg Machine

 Mesin Rube Goldberg adalah alat, yang dibuat untuk melakukan tugas yang sangat sederhana dengan cara yang sangat rumit,  melalui proses prinsip mekanik sederhana yang menarik (selengkapnya bisa dilihat di wikipedia). Salah satu yang termasuk dalam jenis mesin ini adalah "Chain Reaction". 

Komik Rube Goldberg machine dari wikipedia

Rube Goldberg adalah kartunis yang memberikan gagasan dibuatnya mesin ini lewat kartun buatannya. Mesin ini keluar pada era 'machine age'. Pada waktu itu banyak yang terpesona denagn penemuan mesin mesin baru. Listrik, air mengalir, telepon dan mobil yang baru ditemukan mengubah cara orang hidup dan bekerja. Penemuan mekanik baru untuk membantu dan memudahkan pekerjaan, sangat banyak dibuat di mana mana.

Sekarang mesin ini menjadi salah satu proyek yang dapat dilakukan baik di sekolah ataupun di rumah. Ada beberapa channel di youtube yang dapat dilihat dan dipelajari untuk membuat mesin Rube Goldberg ini. Penerapan Rube Goldberg ke dalam mainan menjadi hiburan tersendiri bagi beberapa kelompok anak anak dari usia 9 tahun sampai usia sekolah menengah ke atas. Banyak juga yang mengadakan kompetisi membuat mesin ini. Pengembangan mesin Rube Goldberg ini sangat beragam, ada yang membuat marble run, chain reaction machine, domino, dll. Mulailah dari hal yang sederhana sebelum membuat sesuatu yang kompleks.

Rube Goldberg sederhana dibuat oleh anak berusia 6 tahun

Bahan Membuat Rube Goldberg Machine

Bahan bahan untuk membuat Rube Goldberg machine ini sangat sederhana dan banyak. Kita bisa membuat dari bahan yang ada di rumah seperti gunting, talenan kayu, sutil atau spatula, barang bekas  misalnya kardus bekas, botol plastik bekas, rol tissue bekas, kalengbekas ataupun mainan mainan yang bersifat generik seperti bola pingpong, kelereng, mainan kayu, domino plastik dll. 

Bahan dari rol tissue bekas, kelerang dan mainan kayu edukatif

Bahan dari bola ping pong, pembungkus paket pos dan giro dan mainan kayu edukatif

Tips 

• Pilihlah bahan yang aman untuk anak anak. 
• Pilih juga tempat yang aman dan tidak akan terganggu oleh sirkulasi orang sehingga mainan tidak akan tersenggol secara tidak sengaja oleh orang yang sedang lewat. 
• Jauhkan juga dari tangan anak anak kecil dengan rasa ingin tahu yang besar.
• Lebih baik lagi jika anak memiliki meja denagn ukuran yang cukup besar untuk membuat mainannya sehingga ia dapat menyimpan hasil pekerjaannya untuk dilanjutkan lagi keesokan harinya.

Hasil Karya

Di bawah ini adalah beberapa karya anak anak yang sekolah di rumah. Satu mesin ini dibuat kurang lebih satu hari denagn kegagalan sampa 20 dan 30 kali. Kegagalan ditemukan karena mesin belum bekerja, tidak sengaja disenggol oleh pembuatnya atau dimainkan oleh adik adiknya.

• Marble Runs atau Perosotan Kelereng 

Dengan bahan papan kayu, balok kayu dan kelereng, kita dapat membuat permainan edukatif yang dapat mengusir kebosanan. Mainan ini dibuat oleh anak berusia 11 tahun dalam waktu kurang dari 15 menit saja.

•  Domino Chain reaction

Membuat permainan domino ini termasuk gampang gampang susah. Utnuk rangkaian sederhana, anak berusia 3 tahun sudah mulai dapat mencobanya. namun utnuk rangkaian yang lebih rumit dan banyak, usia 9 tahun juga masih harus banyak berlatih untuk mendapatkan keberhasilan. Mainan ini cukup lama dibuat karena beberapa kendala seperti: tersenggol diri sendiri, tersenggol orang yang lewat, dimainkan oleh adik adik yang ingin tahu seperti apa hasilnya, dan karena secara prinsip belum benar.

Rainbow domino mainan edukatif

 

Menyusun menara domino yang sengaja dibuat mudah runtuh

 

Domino rainbow dengan rol tissue

Rainbow domino yang hampir selesai, namun harus diulang beberapa kali karena tersenggol

Alat yang dibuat untuk dapat mendirikan domino dengan cepat untuk beberapa kasus