Mô hình thuyền rồng chạy bằng dây chun là một chiếc thuyền nhỏ làm từ hộp sữa giấy hoặc khay xốp, đuôi gắn hai que và một bánh guồng xoắn vào dây chun; khi thả tay, dây chun duỗi ra làm guồng quay, đạp nước đẩy thuyền đi. Làm mất khoảng 45–60 phút với vật liệu sẵn trong nhà, không cần dao, không cần điện. Bài thực hành giúp học sinh thấy tận tay ba điều: năng lượng đàn hồi biến thành chuyển động, lực đẩy ngược chiều nước, và vì sao thân thuyền dài, hẹp, thẳng lại chạy tốt.
Chuẩn bị vật liệu
| Vật liệu | Số lượng, kích thước gợi ý | Dùng làm gì |
|---|---|---|
| Hộp sữa giấy 1 lít đã rửa sạch, để khô | 1 hộp (hoặc khay xốp dài khoảng 20–25 cm) | Thân thuyền |
| Que kem gỗ hoặc đũa tre | 2 chiếc dài khoảng 15–20 cm | Hai cần đỡ guồng ở đuôi |
| Dây chun (dây thun) loại vừa | 2–3 sợi | Nguồn năng lượng |
| Thẻ nhựa cũ hoặc nắp hộp nhựa mỏng | Mảnh khoảng 5 cm × 7 cm | Bánh guồng |
| Băng dính chịu nước | 1 cuộn | Cố định, bọc kín |
| Giấy màu, bút dạ | Tuỳ thích | Đầu rồng, vảy rồng |
| Kéo | 1 chiếc | Người lớn cắt hoặc giám sát |
| Chậu lớn, bồn tắm hoặc máng nước | Dài ít nhất 1 m | Đường đua |
Lưu ý an toàn: không dùng dao rọc giấy; kéo do người lớn cầm khi cắt hộp sữa. Trẻ nhỏ thử thuyền ở chậu nước luôn có người lớn bên cạnh, không thả thuyền ở ao, hồ, sông. Dây chun căng có thể bật vào mặt, nên lên dây với tay cầm xa mắt.
Các bước làm
Bước 1: làm thân thuyền
Đặt hộp sữa nằm ngang. Người lớn cắt bỏ một mặt bên dài, để lại một "máng" có đáy và hai thành. Nếu dùng khay xốp thì giữ nguyên. Dùng băng dính bọc kín các mép cắt và các khe ở hai đầu hộp để nước không lọt vào. Thân thuyền nên dài khoảng 20 cm, rộng khoảng 7 cm.
Bước 2: gắn hai cần ở đuôi
Đặt hai que kem dọc theo hai thành ngoài của thân, mỗi que thò ra phía sau đuôi khoảng 6–7 cm. Dán chặt bằng nhiều vòng băng dính. Hai đầu que thò ra phải song song, cách nhau đúng bằng bề rộng thân.
Bước 3: làm bánh guồng
Cắt mảnh thẻ nhựa thành hình chữ nhật khoảng 4 cm × 6 cm. Chiều ngang của guồng phải hẹp hơn khoảng cách giữa hai que khoảng 1 cm để guồng quay không vướng.
Bước 4: lắp dây chun và guồng
Mắc một sợi dây chun vào hai đầu que thò ra, căng ngang giữa hai que. Luồn mảnh guồng vào giữa hai sợi của vòng dây chun, sao cho dây chun kẹp chặt guồng ở chính giữa. Guồng phải quay tự do, không chạm thân thuyền.
Bước 5: trang trí thành thuyền rồng
Cắt giấy màu thành đầu rồng, dán ở mũi; vẽ vảy dọc hai thành; có thể dán một đuôi nhỏ ở đuôi thuyền, nhưng đừng để vướng guồng. Đầu rồng nên nhẹ, nếu nặng quá thuyền sẽ chúi mũi.
Bước 6: lên dây và thả
Dùng ngón tay quay guồng về phía sau thân thuyền khoảng 20 vòng, dây chun xoắn lại. Giữ guồng, đặt thuyền xuống nước, thả tay. Guồng quay ngược lại, đạp nước ra sau, thuyền chạy về phía trước. Nếu thuyền chạy lùi, hãy quay guồng theo chiều ngược lại.
Vì sao thuyền chạy: giải thích bằng vật lý phổ thông
- Năng lượng đàn hồi: khi xoắn dây chun, ta dự trữ năng lượng trong nó, giống lò xo bị nén. Thả tay, năng lượng ấy được trả lại thành chuyển động quay của guồng.
- Định luật III Newton: guồng đẩy nước ra phía sau, nước đẩy ngược guồng — và cả con thuyền — về phía trước với lực bằng và ngược chiều. Mái chèo thuyền rồng thật cũng làm đúng việc này.
- Lực cản: nước và không khí cản thuyền. Khi dây chun hết xoắn, lực đẩy mất, thuyền chạy chậm dần rồi dừng.
Tự thử: biến mô hình thành một thí nghiệm
Làm xong một chiếc thuyền mới chỉ là nửa bài. Nửa còn lại là đo đạc. Mỗi lần chỉ đổi một thứ, giữ nguyên các thứ khác, và ghi kết quả.
Thí nghiệm 1: số vòng xoắn và quãng đường
Đánh dấu vạch xuất phát trên thành chậu. Lên dây 10, 20, 30 vòng, mỗi mức thả ba lần, đo quãng đường thuyền đi được hoặc thời gian thuyền chạy hết một quãng 1 m.
| Số vòng xoắn | Lần 1 (cm) | Lần 2 (cm) | Lần 3 (cm) | Trung bình (cm) |
|---|---|---|---|---|
| 10 | ||||
| 20 | ||||
| 30 |
Câu hỏi để thảo luận: quãng đường có tăng gấp đôi khi số vòng tăng gấp đôi không? Vì sao chạy ba lần rồi lấy trung bình lại đáng tin hơn chạy một lần?
Thí nghiệm 2: kích thước guồng
Làm ba guồng: 3 cm × 4 cm, 4 cm × 6 cm, 5 cm × 7 cm (nếu vừa). Guồng to đạp được nhiều nước hơn nhưng quay chậm hơn và hết dây nhanh hơn. Guồng nào cho thuyền đi xa nhất?
Thí nghiệm 3: thân dài hẹp hay ngắn rộng
Làm hai thân thuyền cùng khối lượng: một thân dài khoảng 25 cm, rộng 6 cm; một thân dài 15 cm, rộng 10 cm. Lắp cùng guồng, cùng số vòng xoắn. Thường thân dài hẹp chạy thẳng và nhanh hơn — đó chính là lý do thuyền đua thật dài và hẹp. Bài "Vì sao thuyền đua dài và hẹp" trong danh mục này giải thích sâu hơn.
Thí nghiệm 4: thân lệch
Dán thêm một cục đất nặn nhỏ lệch về một bên mạn. Thuyền sẽ chạy cong. Đây là bài học mà thợ đóng thuyền đua thật luôn nhớ: hai mạn phải đối xứng tuyệt đối.
Sửa lỗi thường gặp
- Thuyền chúi mũi: đầu rồng nặng quá; làm đầu nhỏ hơn hoặc dán một miếng nặng nhỏ ở đuôi.
- Guồng chạm thân: que thò ra quá ngắn; dán lại que dài hơn.
- Thuyền xoay vòng tại chỗ: guồng lệch tâm hoặc hai que không song song.
- Nước vào thân: bọc lại băng dính ở mép cắt và góc hộp.
- Dây chun đứt: xoắn quá nhiều vòng; dùng hai sợi chập đôi và giảm số vòng.
Gợi ý cho giáo viên: tổ chức một buổi "đua thuyền rồng mini"
Chia lớp thành nhóm 3–4 em, mỗi nhóm một thuyền. Dùng máng nước dài hoặc vài chậu lớn xếp nối. Thay vì thi ai nhanh nhất, có thể chấm theo tiêu chí của nhóm: nhóm ghi chép đủ bảng số liệu, nhóm giải thích được vì sao thuyền mình chạy như vậy, nhóm trang trí đầu rồng đẹp. Như vậy em nào cũng có phần việc, không phải chỉ đội có thuyền nhanh mới vui.
Có thể kết nối với bài lịch sử: kể ngắn về đua thuyền trong lễ hội làng, về con thuyền dài hẹp với mấy chục tay chèo, rồi hỏi các em "nếu thuyền mình có 20 guồng thì sao".
Góc nhìn hôm nay: từ mô hình tới con thuyền thật
Thuyền guồng dây chun là họ hàng xa của tàu guồng hơi nước thế kỷ 19 — loại tàu có bánh guồng lớn ở đuôi hoặc hai bên mạn, từng chạy trên nhiều dòng sông lớn trước khi chân vịt thay thế. Còn thuyền rồng thật thì không có guồng: hai chục mái chèo chính là hai chục "guồng" do người đạp. Khi các em thấy chiếc thuyền nhỏ của mình chạy thẳng hay chạy cong, đó cũng là bài học mà mọi đội đua thật phải học: lực đẩy phải đều, thân phải thẳng.
Câu hỏi thường gặp
Làm thuyền chạy bằng dây chun cần những gì?
Cần một hộp sữa giấy hoặc khay xốp làm thân, hai que kem hoặc đũa, dây chun, một mảnh thẻ nhựa làm guồng, băng dính chịu nước và kéo do người lớn sử dụng. Thử thuyền trong chậu hoặc máng nước dài khoảng 1 m.
Vì sao thuyền dây chun chạy được?
Dây chun xoắn dự trữ năng lượng đàn hồi; khi thả, guồng quay đạp nước ra sau, nước đẩy thuyền về phía trước theo định luật III Newton. Khi dây chun hết xoắn, lực cản làm thuyền chậm dần rồi dừng.
Thuyền dây chun chạy lùi phải làm sao?
Hãy lên dây theo chiều ngược lại. Guồng phải được quay về phía sau thân thuyền khi lên dây, để lúc thả nó quay ngược và đạp nước ra sau.
Vì sao thuyền mô hình chạy cong?
Thường do thân lệch, guồng lệch tâm hoặc hai que đỡ guồng không song song. Kiểm tra độ đối xứng của thân và vị trí guồng, cân lại phần trang trí ở hai bên mạn.
Học sinh mấy tuổi làm được thuyền dây chun?
Học sinh tiểu học có thể làm cùng người lớn, người lớn phụ trách khâu cắt. Học sinh trung học cơ sở có thể tự làm và mở rộng thành thí nghiệm đo đạc với bảng số liệu.
