Thames & Kosmos little labs Physics Manual

Are you curious about mechanical things, force, and motion? Then come
along! Let’s do the experiments in this kit together to learn all about
them!
In this guidebook, you will see a lot of things that you already recognize.
But there is so much left to discover about them! The pictures will guide
us in doing our experiments and projects. And whenever you see a Try It
box, you will see more ideas for other exciting experiments.
And now, let’s begin!
This experiment kit about physics is designed for children ages 5 and up.
For each experiment, first ask your child the question at the beginning of
the experiment. Then present the various pictures to him or her as possible
answers. In this way, your child can start to develop ideas about how to
explain everyday experiences. Next, your child can follow the pictures to
do the experiment mostly by him or herself, to test his or her ideas. That
will let your child discover firsthand the answer to the question posed at the
beginning. Finally, read your child the answer summary at the end of the
experiment to confirm or correct his or her own conclusions.
This guidebook is presented in English and Spanish to aid you in conduct-
ing the experiments, and also so that it may be used as a resource for
language learning.
Instructions for Parents and Adults
Instrucciones Para Padres Y Adultos
Este equipo de experimentos de física está diseñado para niños mayores de 5 años de edad. Para
cada experimento, primero hágale a su niño(a) la pregunta que aparece al principio del experi-
mento. Después, preséntele los distintos dibujos como respuestas posibles. De esta manera, su
niño(a) podrá comenzar a desarrollar ideas sobre cómo explicar experiencias de la vida diaria.
Después, su niño(a) puede seguir los dibujos para hacer el experimento solo(a), para así probar
sus ideas. Eso hará que su niño(a) descubra, de primera mano, la respuesta a la pregunta que
se hizo al principio. Finalmente, léale a su niño(a) el sumario de respuestas que está al final del
experimento para confirmar o corregir sus propias conclusiones.
Esta guía está presentada en inglés y en español para poder ayudarlo a conducir estos experi-
mentos y también para que pueda ser un recurso de aprendizaje en la enseñanza de idiomas.
Guidebook Guía
WITH SPANISH
TRANSLATIONS

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General Tips for Parents and Children
Caution! Individual parts of this kit are designed with sharp points, corners, or edges.
There is a danger of injury. We reserve the right to make technical changes. Keep the
experiment kit out of the reach of small children.
¡Precaución! Hay partes específicas de este equipo que están diseñadas con puntas o esquinas o bordes afilados. Siempre existe peligro de
hacerse daño. Nos guardamos el derecho de hacer cambios técnicos. Mantenga los experimentos fuera del alcance de niños pequeños.
Dear Parents,
Because the curiosity and powers of comprehen-
sion of children at this age are often more fully de-
veloped than their manual skills, your assistance
will sometimes be needed, even with the simplest
experiments. Provide support to your little re-
searchers whenever they need it. If an experiment
doesn’t work correctly the first time, encourage
your child to try it again.
Please be sure to provide the children with any
extra materials not contained in the box. These
are designated with a red plus sign.
Have fun with the experiments!
Estimados Padres,
Debido a que la curiosidad y capacidad de comprensión de los niños en
esta edad está mucho más desarrollada que sus destrezas manuales, su
asistencia se hace necesaria, aún en los experimentos más simples.
Déle apoyo a sus pequeños investigadores cada vez que la necesiten.
Si un experimento no funciona correctamente la primera vez, anime a
su niño(a) para que lo intente de nuevo. Por favor, asegúrese de darle a
su niño(a) cualquier material extra que no esté incluido en la caja. Estos
están marcados con una símbolo de más (+).
1st Edition, Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co. KG, Stuttgart/2006
This work, including all of its parts, is protected by copyright. Without the
consent of the publisher, any use outside of the strict boundaries of the
copyright law is forbidden and subject to punishment. That applies in par-
ticular to reproductions, translations, microfilms and storage and process-
ing in electronic systems, networks, and media. We assume no guarantee
that all instructions in this work are free of copyright.
Printed in Taiwan
© 2006 Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co. KG, Stuttgart
Project management: Annette Büchele. Layout and illustrations: komuniki – Michael Schlegel,
Würzburg, Andrea Mangold, München
1st English Edition © 2007 English Translation, Thames & Kosmos LLC, Portsmouth, RI, U.S.A.
® Thames & Kosmos is a registered trademark of Thames & Kosmos LLC.
Translation: Lise and Jens Kure-Jensen, Alicia Pantoja, Cristián Astudillo
Editing, layout and production: Ted McGuire

Getting Started: What comes in your kit?
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Kit contents:
The designations
“short frame” and
“medium gear wheel”
come from previously
issued kits and make
identification of these
parts easier.
Anchor pin
Joint pin
Shaft plug
Shaft pin
Axle lock
Short frame
Short rod
Long rod
Short axle
Long axle
Small gear wheel
Medium gear wheel
Large pulley wheel
Tire for large pulley
Part separator tool
Rubber band
Long rubber band
Wooden ball
Las designaciones “armazón
corto” y “rueda dentada
mediana” vienen de equipos
científicos anteriores y facilitan
identificación de las piezas.
Perno del ancla
Perno de la juntura
Tapón del árbol
Perno del árbol
Cerradura del Eje
Armazón corto
Vástago corto
Vástago largo
Eje corto
Eje largo
Pequeña rueda dentada
Rueda dentada mediana
Polea grande
Aro de la polea grande
Separador de piezas
Elástico
Elástico largo
Bola de madera

Assembly Tips: How do you use these pieces?
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1
2
b
a
a
b
Here are some instructions for
using the Part Separator Tool.
Consejos para el ensamblado: Separador de
piezas

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3
4
To make sure that the wheels
do not slide off, axle clips are
installed.
To remove a joint pin, pull it out
with your fingers or push it out
from the rear with the anchor pin
lever.
Extráigalo con los dedos o empújelo por detrás
con la palanca del perno del ancla.
Para asegurar que las ruedas no se
desprendan, se le instalaron sujetadores
en el eje.

Experiment 1: What does a lever do?
Figure it out
like this:
Or do you have other ideas?
6
1
2
3

7
large load
(inserted plug) small force
(finger pushes)
action point
of force
action point
of load
lever touches
load
lever arm
force
lever arm
Answer:
You cannot pull the plug out with your fingers, but the part
separator tool can help you do it. It is a lever. The part
of the lever that lifts the plug is shorter than the part you
push on with your finger. With the long lever, you can pull
out the plug with a small force.
Some door handles are also shaped as levers. Can you
think of other levers?
1er Experimento: ¿Que hacen las
palancas?
Respuesta: No puedes extraer el tapón solo con los
dedos, pero el separador de piezas, que es una palanca
te ayudará. La parte de la palanca que levanta el tapón
es más corta que la parte que tú empujas con tu dedo.
Usando la palanca larga puedes extraer el tapón ejercien-
do poca fuerza.
Algunas manillas de puertas tienen la forma de palancas.
¿Puedes nombrar otras palancas?
carga grande
(tapón insertado)
pequeña fuerza
(empujado por el dedo)
palanca de
carga
palanca de fuerza
punto de acción
de la carga
punto de acción
de fuerza
toque de palanca

Experiment 2: How does a balance scale work?
Figure it out
like this:
Or do you have other ideas?
8
2x 2x 2x 2x 3x
1
2

Answer:
Here you have two levers. They are connected in the middle,
at the point of rotation, like two arms. If both sides are loaded
with the same weight, the scale is in balance. If you remove one
gear wheel, the other side will be heavier and move downward.
This way you can compare weights and also measure them if
you know the numerical weight of one of them.
9
Tip: By using more shaft plugs, try to put more gear wheels on
both sides. The closer to the point of rotation a weight is at-
tached, the lighter it will seem to be.
Continue to experiment:
To compare the weight of other items
(such as coins or marbles), you will
need two weighing pans that you
can attach to the shaft plugs. All you
need for this are two circular pieces of
paper, two pieces of string, some glue,
and scissors.
gluing surface
Press out two
holes in the each
of the paper
cones and attach
the strings
2do Experimento: ¿Cómo
funciona una balanza?
Respuesta: Aqui tienes dos palancas. Están
unidas en el centro, en el punto de rotación,
como dos brazos. Si los dos lados están car-
gados con el mismo peso, la balanza está en
equilibrio. Si quitas la rueda dentada, el otro
lado tendrá más peso y comenzará a caer. De
este modo puedes comparar pesos y medirlos
si sabes el peso preciso de uno de ellos.
Consejo: Usando más tapones de árbol, inten-
ta poner ruedas dentadas adicionales a cada
lado. Entre más cerca esté la carga al punto de
rotación, menos peso parecerá tener.
Para comparar el peso de otros objetos (como monedas
o canicas), necesitarás dos bandejas que se puedan su-
jetar a los tapones del árbol. Lo único que necesitas son
dos hojitas circulares de papel, dos pedazos de cordel,
un poco de pegamento y unas tijeras.
la superficie para el
pegamento
Haz dos hoyos en
los conos de papel
y amárralos con el
cordel.

Experiment 3: What does a pulley do and
where can you find them?
Figure it out
like this:
Or do you have other ideas?
10
thick string
heavy books and a small toy for weights
2x
1
2
cordel grueso libros pesados y un pequeño juguete para
que actúen como pesas

Answer:
Pulleys can be found everywhere.
They are used in places where the
direction of a force must change, for
example on elevators, construction
sites, or onboard sailboats. In the
experiment, you were able to move
your toy upwards by pulling down-
wards on the string. You will need
exactly the same force as without a
pulley, but the direction of the force
is changed. This is how a construc-
tion worker standing on the ground
can easily get materials to his col-
league above.
11
3
3er experimento: ¿Qué hacen
las poleas y dónde puedes en-
contrarlas?
Respuesta: Las poleas se encuentran en todas par-
tes. Se usan cuando es necesario cambiar la direc-
ción de una fuerza, como en el caso de ascensores,
un emplazamiento en construcción, o sobre un
velero. En el experimento lograste mover tu juguete
hacia arriba cuando aplicaste un fuerza hacia abajo
con el cordel. Necesitas usar la misma fuerza que
usarías sin la polea, pero la dirección de la fuerza ha
cambiado. Esto mismo le permite a un trabajador de
construcción transportar materiales desde la tierra a
su compañero que se encuentra más arriba.

Experiment 4: How can pulleys be put
together to make lifting easier?
Figure it out
like this:
Or do you have other ideas?
12
thick string
2x
1
2
3
cordel grueso

Answer:
Two or more pulleys can be put together into a device
called a block and tackle.
The simplest version has a fixed pulley, like the one
from the previous experiment, and a moving pulley at-
tached to the load. When lifting the load, you will notice
that you are changing the direction of the force. You are
pulling down instead of up. And when pulling, you can
feel that you need far less force than the weight of the
load.
The load, your toy, hangs from two sections of the
string: one to the left and one to the right of the pulleys.
This cuts the force you need to hoist it up in half. But,
you will have to pull more string to raise the load the
same distance as with the single fixed pulley.
The block and tackle was most commonly used on sail-
ing ships to help seamen hoist and secure heavy sails.
It is also useful in hoisting up parts at construction sites.
Archimedes is said to have invented the block and
tackle over 2,200 years ago!
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4
4to experimento: ¿Cómo se pueden combinar las
poleas para simplificar una levantada?
Respuesta: Dos o más poleas se pueden juntar y forman así un aparato al que se
le llama polea compuesta. La versión más básica tiene una polea fija, como la del
último experimento, y una polea móvil atada a la carga. Cuando levantes la carga
te darás cuenta de que estás cambiando la dirección de la fuerza. Estás tirando
abajo en vez de arriba. Y mientras estás tirando puedes sentir que necesitas
mucho menos fuerza que el peso de la carga.
La carga, tu juguete, esta colgando de dos partes del cordel: una parte esta hacia
la izquierda y la otra hacia la derecha de las poleas. Esto divide por la mitad la
fuerza que se necesita para levantar la carga. Pero para levantar la carga la misma
distancia es necesario tirar más cordel del que se usó con sólo una polea fija.
La polea compuesta se usaba generalmente en los veleros para ayudar a los ma-
rineros a izar y sujetar las velas pesadas. También es útil para izar piezas pesadas
en un emplazamiento de construcción. ¡Se dice que Arquímedes inventó la polea
compuesta hace 2.200 años!

Experiment 5: How can you transmit power
from one place to another?
Figure it out
like this:
Or do you have other ideas?
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2x
1
2
Answer:
Build a power transmission! This transmission uses gears. With
this, you can transmit a force from one gear to the other and either
make it larger or smaller. The small gear has 20 teeth, whereas
the larger has 40 teeth, which is twice as many. When you turn the
large wheel once with the help of the peg (like a crank), the small
wheel turns twice. The score is 2:1 for the small wheel.
This is called the transmission ratio. Turn the small wheel several
times and count the revolutions of the larger gear wheel!
Other possible ways of transmitting power are: with chains (like on
a bicycle), and with a belt or rubber band like in the rubber motor
that you can build later.
5to experimento: ¿Cómo
puedes transmitir potencia
de un lugar a otro?
Respuesta: ¡Construye una transmisión de
potencia! Esta transmisión usa ruedas denta-
das. Con esta transmisión puedes transmitir
una fuerza desde una rueda dentada a la otra,
aumentando o disminuyendo la fuerza. La
rueda pequeña tiene 20 dientes mientras que
la otra tiene 40, lo cual es el doble. Cuando
haces girar la rueda grande una vez con el
perno (como una manivela), la rueda pequeña
gira dos veces. El puntaje es 2:1 a favor de la
rueda pequeña.
Esto se llama la relación de transmisión. ¡Gira
la rueda pequeña varias veces y cuenta las re-
voluciones de la rueda dentada grande! Otras
posibles maneras de transmitir potencia son:
con cadenas (como la de una bicicleta), y con
correas o bandas elásticas como las que hay
en el motor de goma que podrás construir
más tarde.

Experiment 6: How does force relate to motion?
Figure it out
like this:
Or do you have other ideas?
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2x
3x
3x
3x 8x 2x
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2
3
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wooden
ball
axle locks
Tip: Squeeze the rubber
band into the axle plug!
Tip: Build yourself a target goal or measure
which of your friends can shoot the farthest.
Also, try out different angles of elevation!
Answer:
You built a catapult, which uses force to propel the wood-
en ball. Without force, there is no acceleration, or change
in speed. The catapult uses a stretched rubber band to
supply the force to the ball. This force gives the ball an
acceleration, which means that it flies away in a high tra-
jectory. Nevertheless, gravity forces the ball back to the
ground.
Gravity is the attraction of the Earth that keeps us on the
ground — without which we would float off into space.
Force is measured in Newton (N) in the metric system and
in pounds (lb) in US conventional system.
From the point of launch to the return point, the ball flies in
a curve. If you wish to change this curve, change the firing
angle of the catapult and watch what happens.
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6
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6to experimento: ¿Cómo se rela-
ciona la fuerza con el movimien-
to?
Respuesta: Construiste una catapulta, la cual usa
fuerza para lanzar la bola de madera. Sin fuerza no hay
aceleración, o cambio de velocidad. La catapulta usa
un elástico estirado para transmitir fuerza a la bola.
Esta fuerza le da aceleración a la bola, y significa que
la bola se lanza con una alta trayectoria. Sin embargo,
a causa de la gravedad la bola vuele obligadamente a
la tierra. La gravedad es la atracción de la Tierra que
nos mantiene sobre el suelo — sin ella nos iríamos
flotando hacia el espacio.
Fuerza se mide en Newton (N) en el sistema métrico y
en libras (lbs) en el sistema convencional de los EEUU.
Desde la plataforma de lanzamiento hasta el punto de
aterrizaje, la bola vuela en una curva. Si deseas cam-
biar esta curva, cambia el ángulo de lanzamiento de la
catapulta y mira lo que ocurre.
Consejo: Construye un blanco o mide cuál de tus amigos
puede chutar la bola más lejos. ¡También experimenta con
diferentes ángulos de elevación!
Mete el elástico en el
tapón del eje
bola de
madera
cerradura del eje

Experiment 7: What is energy?
Figure it out
like this:
Or do you have other ideas?
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2x 3x
1x
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2x
3x
7x
2x
3x
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Be careful when you are pushing the
axles into the wheels!

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Tip: Before starting,
check that the wheels
can turn freely!
Consejo: ¡Antes de comenzar
asegúrate que las ruedas giran sin
problema!

Answer:
Energy is the ability of a thing to do work, such as move from
one place to another. There are many types of energy. We can
use this racecar to learn about two types: potential energy and
kinetic energy.
Pull your car backwards while pressing it firmly to the floor. This
will wind the rubber band around the axle. Through your work of
pulling the car backwards, energy is stored in the rubber band.
This stored energy is called potential energy.
When you let the car go, it races away and the energy is
changed from potential energy into movement energy (or kinetic
energy).
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Have an adult help you
with the attachment of the
long rubber band! It must
be attached at the shaft
plug and at the rear axle.
7
7mo Experimento: ¿Qué es
energía?
Respuesta: Energia es la habilidad de algo para
hacer un trabajo mecánico, como mover algo
desde un lugar a otro. Hay muchos tipos de
energía. Podemos usar este auto de carreras
para aprender de dos tipos: energía potencial y
energía cinética.
Tira de tu auto hacia atrás manteniéndolo ape-
gado al piso. Esto enrollará el elástico por el eje.
El haber tirado el auto hacia atrás hizo que se
almacenara energía en el elástico. Esta energía
guardada se llama energía potencial. Cuando
sueltas el auto, sale disparado y la energía se
convierte: pasa de energía potencial a energía
de movimiento (energía cinética).
¡Permite que un adulto te ayude
con el acoplamiento la liga o elás-
tico largo! Se tiene que acoplar al
tapón del árbol y al eje posterior.

What are simple machines?
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Answer:
Simple Machines are devices that just need a single force to do work. They are used to make
work easier, because they can reduce the amount of force needed to do the work, such as
move an object. There are six simple machines:
Lever: a bar that rests on a turning
point that can be used to decrease
the amount of force needed to move
a load.
Experiment 1.
Examples: seesaw, crowbar, door-
knob
Inclined Plane: a surface set at an
angle that can be used to decrease
the force it takes to move a load by
increasing the distance that load
must travel.
Examples: ramp, knife blade, pro-
peller
Pulley: a wheel with a groove in it
that holds a cable. It can reverse the
direction of a force, and when used
in combination with other pulleys,
can decrease the amount of force
needed to move a load.
Experiments 3 and 4.
Examples: clothesline, block and
tackle, hoist
Wedge: two inclined planes put back
to back that can be used to split
objects.
Examples: axes, wedges, nails
Wheel and Axle: a lever that turns in
circles around a point, which can de-
crease the amount of force needed
to move a load.
Experiments 5 and 7.
Examples: wheels on a car, gears
on a bike
Screw: an inclined plane wrapped
around a cylinder. It can convert a
force going in a circle into a force
going in a straight line.
Examples: wood screws, worm
gears
Máquinas simples: 1. Palanca 2. Polea 3. Rueda y Eje 4. Plano inclinado 5. Cuña 6. Tornillo
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6
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