LPI | Uddannelse

Planeternes træk

Oversigt

Planeternes træk er en 30-minutters aktivitet, hvor hold af børn modellerer planeternes tyngdekraftsfelter på en fleksibel overflade. Børnene placerer og flytter bolde af forskellige størrelser og tætheder på en plastikplade for at udvikle et mentalt billede af, hvordan et objekts masse har indflydelse på, hvor stor effekt det har på det omkringliggende rum.

Denne aktivitet bør gennemføres efter Heavyweight Champion: Jupiter!”, som giver børnene mulighed for at opdage tyngdekraften i solsystemet. Disse begreber involverer mere avanceret videnskab end tidligere aktiviteter i Jupiters familiehemmeligheder, og de udforsker mere dybtgående videnskaben bag Juno-missionen og de rige oplysninger, som den vil returnere til os. Formidlere, der vælger at gennemføre denne aktivitet, bør have et solidt kendskab til det videnskabelige grundlag, så børnene ikke introduceres til misforståelser.

Denne serie er velegnet til børn i alderen 10 til 13 år.

Hvad er pointen?

• Tyngdekraften er den kraft, der holder planeterne i kredsløb om Solen. Tyngdekraften alene holder os fast på Jordens overflade.
• Planeter har målbare egenskaber, f.eks. størrelse, masse, massefylde og sammensætning. En planets størrelse og masse bestemmer dens tyngdekraft.
• En planets masse og størrelse bestemmer, hvor stærk dens tyngdekraft er.
• Modeller kan hjælpe os med at eksperimentere med bevægelserne af objekter i rummet, som bestemmes af tyngdekraften mellem dem.

Materialer

For hver gruppe på op til 30:

• Computer og projektor til at vise en animation af Juno i kredsløb om Jupiter eller en kunstnerisk gengivelse af Juno i kredsløb, der helst er udskrevet i farver fra websteder som https://www.missionjuno.swri.edu/media-gallery/spacecraft.

For hver gruppe på fire børn:

• 1 (20″ x 12″ eller større) broderiramme
• Noget til at støtte broderirammens kanter, f.eks. skumklodser eller bøger
• 1 tyndt strækbart plastikark, som f.eks. en affaldspose af plastik eller plastikfolie
• 2-4 (1/2″ brede) små kugler
• 1 (2″) styrofoam™-bold
• En halv dåse Play-Doh©

Til hvert barn:

• Hans/hendes Min rejse til Jupiter-journal eller blot den relevante side “Planeternes træk”
• 1 blyant eller kuglepen

Til formidleren:

• Baggrundsinformation:
  • Shemmeligheder om solsystemets familie
  • De andre fjerne giganter er beslægtede planeter med individuelle særheder
  • Inderst inde:
  • De andre fjerne giganter er beslægtede planeter med individuelle særheder, Rocky Neighbors Are Siblings to Earth
  • Countless Small Objects Are Part of Our Solar System’s Extended Family
• Facilitator’s Guide to Gravity
• Shopping list

Preparation

• Review the complete background information and the Facilitator’s Guide to Gravity.
• Forbered tyngdekraftfelterne: Spænd plastikfolien (plastikfolie eller affaldsposer) rundt om indersiden af broderirammerne, og tilføj derefter den ydre ramme, idet du holder plastikken stramt spændt.
• Sæt resten af materialerne frem.

Aktivitet

1. Bed børnene om at forbinde det, de har lært om tyngdekraften, med bevægelserne af objekter i solsystemet.

• Bed børnene om at huske fra Heavyweight Champion: Jupiter! Hvilke egenskaber gør, at en planet har mere eller mindre tyngdekraft? Planeter, der er massive og har de største diametre, har størst tyngdekraft. Hvilke egenskaber har ingen indflydelse på tyngdekraften? Tilstedeværelsen af en atmosfære, temperaturen og afstanden fra solen har ingen indflydelse på en planets tyngdekraft.
• Står objekterne i solsystemet stille, eller er de i bevægelse? Solens tyngdekraft trækker planeterne i kredsløb om den, og nogle planeter trækker måner i kredsløb om dem. Selv rumfartøjer er i bevægelse gennem solsystemet, enten i kredsløb om Jorden eller Månen, eller på vej til andre verdener, på grund af tyngdekræfterne. Juno-missionen vil blive trukket ind i kredsløb om Jupiter af Jupiters intense tyngdekraft.
• Hvordan påvirker tyngdekraften bevægelserne af objekter – som f.eks. planeter – i solsystemet? Er der nogen, der har set eller leget med en “tyngdekraftsbrønd”? Hvordan modellerer en “tyngdebrønd” tyngdekraften i solsystemet – hvilken del af denne model er Solen? Planeterne? Tyngdekraftbrøndens centrum er Solen, og mønterne eller kuglerne er en model af planeterne. Jo tættere planeten er på Solen, jo større tiltrækningskraft har Solens tyngdekraft, og jo hurtigere kredser planeten i kredsløb. Denne model fejler, idet objekter i stabile baner ikke falder ind i solen. (Kometer er objekter med baner, der let kan blive ustabile og falde ind i Solen).

2. Fortæl børnene, at de skal lave en model af, hvordan objekter – som planeter – interagerer i rummet.

• Har nogen af børnene leget på en trampolin? Hvad sker der med overfladen på trampolinen, når man sidder på den? Hvad ville der ske, hvis en ven prøvede at rulle en bold på overfladen, mens du sidder på den?

Forklar, at rummet kan fungere på samme måde som overfladen på trampolinen. De indrykninger, der er lavet på overfladen, repræsenterer de “tyngdebrøndebrønde”, som massive objekter i rummet skaber.

3. Opfordr børnene til at eksperimentere med de samme effekter på modeller i mindre skala. Del børnene op i grupper, og giv hver gruppe en forberedt broderiramme, der hænger i luften på mursten eller bøger. Forklar, at de skal bruge kugler og Play-Doh-kugler til at modellere virkningerne af tyngdekraften på genstande i rummet.

• Hvad vil der ske med plastikpladerne (rummet), hvis de tilføjer en kugle til dem? Det vil strække sig ud, og kuglen vil rulle.
• Hvad vil der ske, hvis der er to kugler på arket? Kuglerne vil rulle mod hinanden.

4. Opfordre børnene til at eksperimentere med deres modeller af rummet ved at placere og slippe kuglerne (sammen og hver for sig) på arket.

5. Bed grupperne om hver især at tilføje en stor, 2″ rund kugle Play-Doh for at repræsentere en stor “planet” alene på arket. Bed børnene om at opstille hypoteser om, hvad der vil ske, hvis kuglerne falder ned på arket, og få dem til at notere deres tanker i deres dagbøger, inden de afprøver dem. Når de har tabt kuglerne på arket, skal du fortælle dem, at denne “tiltrækning” mod “planeterne” er en model for tyngdekraften.

• Hvordan er dette en model for tyngdekraften? Kuglerne bliver trukket, eller “falder”, mod planeten.
• Må denne store Play-Doh-planet repræsentere stærk eller svag tyngdekraft? Denne planet har stærk tyngdekraft – kuglerne falder lige mod den.

6. Bed grupperne om at placere en meget lille rund kugle af Play-Doh (ca. halvdelen af størrelsen af en kugle), som repræsenterer en lille asteroide, alene på arket. Bed dem om at notere deres forudsigelser i deres dagbøger og derefter afprøve, hvad der vil ske med kugler, der lægges på arket.

• Hvad vil der ske, hvis der lægges kugler på arket nu? Hvorfor? Det kan være, at kuglerne er længere tid om at nå Play-Doh asteroiden eller måske slet ikke bevæger sig mod den.
• Hvilken type tyngdekraft vil en lille asteroide have sammenlignet med en stor planet? Den har ikke særlig meget “tyngdekraft”.

7. Bed grupperne om at placere styroporkuglen alene på arket og eksperimentere med dens tyngdekraft ved at notere det i deres dagbøger.

• Hvilken type genstand kan styroporkuglen stå model til? Den kan forestille en planet, der ikke er særlig tæt, som f.eks. Saturn.
• Hvordan er dens størrelse, masse og massefylde sammenlignet med den store Play-Doh-“planet”? Den er omtrent lige så stor, men mindre tæt og derfor mindre massiv.
• Hvad vil der ske, når kuglerne tilsættes? Vil de opføre sig mere som de gjorde for den store eller den lille Play-Doh-planet? Igen kan det tage længere tid for kuglerne at nå frem til den gigantiske planet med lav massefylde; de vil ikke mærke tyngdekraften så stærkt som de gjorde med den meget store Play-Doh-planet.
• Har Saturn lige så stor tyngdekraft som Jupiter? Saturns tyngdekraft er ikke særlig stærk sammenlignet med Jupiters.

Husk børnene om, at en planets tyngdekraft afhænger af dens masse og størrelse. Saturn er stor i størrelse, men den har ikke nær så meget masse pakket ind i sit volumen, som Jupiter har.

8. Opfordre grupperne til at eksperimentere med at tabe kuglerne forskellige steder og med forskellige mængder Play-Doh eller styroporkuglen forskellige steder på deres tyngdefelt.

• Har kuglerne nogensinde kortvarigt kredset om planeten?
• Har de nogensinde undgået planeten?
• Har små asteroider oplevet tyngdekraften? Asteroider og andre små legemer, som f.eks. kometer, holdes også i kredsløb om Solen af Solens store tyngdekraft – selv når de befinder sig i store afstande fra Solen. De kan også blive trukket ind i kredsløb om en planet – som Mars’ to måner – eller støde ind i en måne eller planet.

9. Når børnene er færdige med at eksperimentere, skal I diskutere deres resultater.

• Hvordan opførte kuglerne sig over for den største Play-Doh-planet? De rullede direkte mod den. Hvordan var det ligesom tyngdekraften? Den store planet havde meget masse og, i vores model, meget tyngdekraft.
• Hvordan opførte kuglerne sig over for styroporplaneten? De ignorerede den måske helt. Hvorfor? Kuglen havde ikke meget masse, og derfor havde den meget lidt tyngdekraft i denne model.
• Har et stort objekt altid meget masse? Nej!
• Hvis vi kan måle en planets tyngdekraft og dens størrelse, hvad kan det så fortælle os om den pågældende planet? Planetens tyngdekraft kan fortælle os mere om planetens masse, hvilket hjælper os til at bestemme dens massefylde, og hvordan dens indre er.

Bed børnene om at tegne i deres dagbøger, ud fra deres modeller, hvor dybe tyngdekraftsbrønde Månen, Jorden og Jupiter hver især skaber i rummet. Bed dem beskrive, hvordan deres forskelle i tyngdekraften hænger sammen med de enkelte genstandes størrelse og masse.

10. Opfordr børnene til at beskrive, hvordan denne model af tyngdekraften ligner den virkelige tyngdekraft, og hvordan den fejler.

• Bevægter objekter i solsystemet sig mod hinanden med reel tyngdekraft, ligesom de gjorde i modellen? Ja.
• Ruller objekter mod hinanden i rummet på grund af tyngdekraften? Nej, de bliver trukket, men de ruller ikke.
• Kører planeterne i vores solsystem normalt ind i hinanden? Nej, de er meget langt fra hinanden, og de kredser rundt om Solen. Nogle gange støder kometer og asteroider dog sammen med planeter.

Konklusion

Forklar, at Juno-missionen til Jupiter vil opleve Jupiters tyngdekraft på samme måde som en meget, meget lille kugle i vores model. Vis et billede eller en videoanimation af Juno i kredsløb om Jupiter. (Juno vil dog kredse om Jupiter i stedet for at falde ned i den.) Junos instrumenter vil holde nøje øje med, hvordan Jupiters tiltrækningskraft på rumfartøjet ændrer sig, når rumfartøjet passerer hen over planetens overflade. På denne måde vil Juno være i stand til at måle, hvordan Jupiters tyngdekraft er forskellig fra sted til sted. Ved at måle de små ændringer i Junos bane vil forskerne finde ud af, hvor præcis Jupiter opbevarer hovedparten af sin masse i sit dybe indre. Forskerne kan derefter udlede detaljer om sammensætningen af Jupiters usynlige nederste lag og kerne.

• Hvor stærk en tiltrækning vil Juno føle, mens den kredser om Jupiter? En meget stærk tiltrækning!

Hvis det er muligt, kan du bygge videre på børnenes viden ved at tilbyde dem en fremtidig aktivitet om Jupiters familiehemmeligheder. Inviter børnene til at vende tilbage for at afslutte deres undersøgelser af Jupiter ved at deltage i den afsluttende aktivitet, Min rejse til Jupiter, hvor de laver scrapbøger for at dokumentere deres egen rejse ind i Jupiters dybeste mysterier!