A Puxada dos Planetas

Visão geral

A Puxada dos Planetas é uma actividade de 30 minutos em que equipas de crianças modelam os campos gravitacionais dos planetas numa superfície flexível. As crianças colocam e movem bolas de diferentes tamanhos e densidades sobre uma folha de plástico para desenvolver uma imagem mental de como a massa de um objecto influencia o seu efeito sobre o espaço circundante.

Esta actividade deve ser conduzida após o Heavyweight Champion: Júpiter!, que permite às crianças descobrir a força da gravidade no sistema solar. Estes conceitos envolvem ciência mais avançada que as atividades anteriores nos Segredos da Família de Júpiter, e exploram mais profundamente a ciência da missão Juno e a rica informação que ela retornará para nós. Os facilitadores que escolhem empreender esta atividade devem ter uma compreensão firme da base científica para que conceitos errados não sejam introduzidos às crianças.

Esta série é apropriada para crianças de 10 a 13 anos.

Qual é o Ponto?

Gravidade é a força que mantém os planetas em órbita ao redor do Sol. Só a gravidade nos mantém à superfície da Terra.
Os planetas têm propriedades mensuráveis, tais como tamanho, massa, densidade e composição. O tamanho e a massa de um planeta determinam a sua atracção gravitacional.
A massa e o tamanho de um planeta determina o quão forte é a sua atracção gravitacional.
Os modelos podem nos ajudar a experimentar os movimentos dos objetos no espaço, que são determinados pela atração gravitacional entre eles.

Materiais

Para cada grupo de até 30:

Computador e projetor para mostrar uma animação de Juno orbitando Júpiter ou uma renderização artística de Juno em órbita, impressa preferencialmente em cores de sites como https://www.missionjuno.swri.edu/media-gallery/spacecraft.

Para cada grupo de quatro crianças:

1 (20″ por 12″ ou maior) bordado em arco
Algo para suportar as bordas do arco de bordado, como tijolos de espuma ou livros
1 fina folha de plástico extensível, como um saco de plástico para o lixo ou folhas de plástico de embalagem
2-4 (1/2″-wide) pequenos berlindes
1 (2″) Styrofoam™ bola
Metade uma lata de Play-Doh©

Para cada criança:

A sua Viagem ao Jornal de Júpiter ou apenas a página relevante “A Puxada dos Planetas”
1 lápis ou caneta

Para o facilitador:

Informação de fundo:
- Secretos da Família do Sistema Solar
- Os Outros Gigantes Distantes são Planetas Gigantes com Quirks Individuais
- Inner, Vizinhos Rochosos São Irmãos para a Terra
- Contáveis Pequenos Objectos Fazem Parte da Família Alargada do Nosso Sistema Solar
Guia do Facilitador da Gravidade
Lista de Compras

Preparação

Reveja a informação completa e o Guia do Facilitador da Gravidade.

Preparar os campos de gravidade: esticar as folhas de plástico (plástico embrulhado ou sacos de lixo) à volta do interior dos arcos de bordar, depois adicionar o aro exterior, mantendo o plástico bem esticado.
Definir os restantes materiais.

Atividade

1. Peça às crianças para ligar o que aprenderam sobre a gravidade aos movimentos dos objetos no sistema solar.

Passe as crianças para lembrar do Heavyweight Champion: Júpiter! Que propriedades fazem com que um planeta tenha mais ou menos gravidade? Planetas que são massivos e têm os maiores diâmetros têm a maior gravidade. Quais as propriedades que não influenciam a gravidade? A presença de uma atmosfera, temperatura e distância do Sol não afetam a gravidade de um planeta.
Os objetos no sistema solar ainda estão ou estão em movimento? A gravidade do Sol puxa os planetas em órbita em torno dele, e alguns planetas puxam as luas em órbita em torno deles. Mesmo naves espaciais estão em movimento através do sistema solar, seja em órbita ao redor da Terra ou da Lua, ou viajando para outros mundos, por causa das forças gravitacionais. A missão Juno será puxada para a órbita ao redor de Júpiter pela intensa gravidade de Júpiter.
Como a gravidade influencia os movimentos de objetos – como os planetas – no sistema solar? Alguém viu ou brincou com um “poço de gravidade”? Como um modelo de “poço gravitacional” no sistema solar – que parte deste modelo é o Sol? Os planetas? O centro do poço gravitacional é o Sol, e as moedas ou mármores são um modelo dos planetas. Quanto mais próximo o planeta está do Sol, maior é a atração da gravidade do Sol, e mais rápido o planeta orbita. Este modelo falha porque os objectos em órbitas estáveis não caem dentro do Sol. (Cometas são objetos com órbitas que podem facilmente se tornar instáveis e cair no Sol).

Facilitador Nota: Existem muitos conceitos errados sobre a gravidade; as crianças podem pensar que ela está relacionada com o movimento de um objeto, sua proximidade com a Terra, sua temperatura, seu campo magnético, ou outros conceitos não relacionados. Guie as conversas com cautela e escute atentamente o que as crianças dizem para evitar apoiar os seus conceitos errados.

2. Diga às crianças que elas farão um modelo de como os objectos – como os planetas – interagem no espaço.

Deixe alguma das crianças brincar num trampolim? O que acontece com a superfície do trampolim quando você se senta nele? O que aconteceria se um amigo tentasse rolar uma bola na superfície com você sentado sobre ela?

Explique que o espaço pode agir muito como a superfície do trampolim. As indentações feitas na superfície representam os “poços de gravidade” criados por objetos maciços no espaço.

3. Convide as crianças a experimentar os mesmos efeitos em modelos de menor escala. Separe as crianças em grupos e dê a cada grupo um arco de bordado preparado, suspenso no ar sobre tijolos ou livros. Explique que eles usarão mármores e bolas de Play-Doh para modelar os efeitos da gravidade em objetos no espaço.

O que acontecerá com as folhas de plástico (espaço) se eles adicionarem um mármore a ele? Ele vai esticar e o mármore vai rolar.
O que acontecerá se houver dois berlindes sobre a folha? Os berlindes rolarão um em direção ao outro.

Facilitator’s Note: A gravidade é uma força universal, como o magnetismo e a electricidade. No entanto, torna-se importante apenas em grandes escalas. A gravidade determina as interações entre estrelas, planetas e luas.

No modelo, as bolas são demasiado pequenas para exercerem uma força gravitacional significativa umas sobre as outras. No entanto, elas são puxadas gravitacionalmente em direção à Terra! Elas se movem em direção uma à outra porque os pesos dos objetos mais pesados distorcem a folha e os objetos mais leves rolam “para baixo”

4. Convide as crianças a experimentarem seus modelos de espaço colocando e soltando os mármores (juntos e separados) sobre a folha.

5. Peça aos grupos que cada um acrescente uma bola grande e redonda de 2″ de Play-Doh para representar um grande “planeta” sozinho na folha. Peça às crianças que façam hipóteses sobre o que acontecerá se os berlindes forem lançados sobre a folha, e peça que registrem seus pensamentos em seus diários antes de testá-los. Depois de terem deixado cair os berlindes sobre o lençol, partilhe que este “puxão” em direcção aos “planetas” é um modelo de gravidade.

Como é que este modelo de gravidade? Os berlindes são puxados, ou “caem”, em direção ao planeta.
Este grande planeta Play-Doh representa a gravidade forte ou fraca? Este planeta tem uma gravidade forte – os berlindes caem diretamente em direção a ele.

Facilitador Nota: As bolas Play-Doh e isopor usadas nos passos 5-7 servem para criar “poços” de teste nas folhas. Elas devem permanecer estacionárias enquanto as crianças rolam os berlindes para ver como elas se movem a cada passo. Encoraje as crianças a rolarem apenas os berlindes, pois a Play-Doh é pegajosa e não modelará o movimento com precisão.

6. Peça aos grupos para colocarem uma bola redonda muito pequena de Play-Doh (cerca de metade do tamanho de um berlinde), que representa um pequeno asteróide, sozinha na folha. Faça com que eles anotem suas previsões em seus diários e depois teste o que acontecerá com os mármores adicionados à folha.

O que acontecerá se os mármores forem adicionados à folha agora? O que acontecerá se os berlindes forem adicionados à planilha agora? Os berlindes podem levar mais tempo para chegar ao asteróide Play-Doh ou podem não se mover em direção a ele.
Que tipo de gravidade terá um asteróide pequeno em comparação com um planeta grande? Ele não tem muita “gravidade”.

7. Peça aos grupos para colocar a bola de isopor sozinha na folha e, mantendo registros em seus diários, experimente com sua atração gravitacional.

Que tipo de objeto o modelo da bola de isopor pode ter? Ele pode representar um planeta que não é muito denso, como Saturno.
Como é que o seu tamanho, massa e densidade se compara com o do grande “planeta” Play-Doh? É mais ou menos do mesmo tamanho, mas menos denso e, portanto, menos massivo.
O que vai acontecer quando os berlindes forem adicionados? Será que eles se comportarão mais como se comportaram para os planetas grandes ou pequenos da Play-Doh? Novamente, os berlindes podem levar mais tempo para alcançar o planeta gigante de baixa densidade; eles não sentirão a atração da gravidade tão fortemente como sentiram com o planeta muito grande Play-Doh.
Será que Saturno tem tanta gravidade quanto Júpiter? A gravidade de Saturno não é muito forte em comparação com a de Júpiter.

Lembrar às crianças que a atração gravitacional de um planeta depende da sua massa e tamanho. Saturno é grande em tamanho, mas não tem quase tanta massa embalada no seu volume como Júpiter.

Facilitator’s Note: Saturno tem muita massa, e como eles exploraram em Heavyweight Champion: Júpiter!, ele tem gravidade. No entanto, por não ser densa, uma pessoa em pé no topo de suas nuvens pesaria apenas cerca de tanto quanto pesa na Terra. Porque a força da gravidade depende tanto da massa como da distância, os planetas que são inchados e menos densos têm menos gravidade nas suas nuvens ou superfícies, que estão muito acima da maior parte da massa nos seus interiores. É por isso que planetas como Saturno parecem ter menos gravidade do que Netuno, apesar da maior massa de Saturno. Você pode precisar lembrar as crianças do que elas aprenderam em Dunking the Planets para que elas entendam esses conceitos difíceis.

8. Convide os grupos a experimentarem a queda dos mármores em diferentes locais, e com diferentes quantidades de Play-Doh ou da bola de isopor, em vários locais em seu campo de gravidade.

Os berlindes fazem um breve círculo em volta do planeta?
Evite o planeta?
Os pequenos asteróides experimentam a gravidade? Asteróides e outros corpos pequenos, como cometas, também são mantidos em órbita ao redor do Sol pela grande atração gravitacional do Sol – mesmo quando eles estão a grandes distâncias do Sol. Eles também podem ser puxados para a órbita ao redor de um planeta – como as duas luas de Marte – ou impactar uma lua ou planeta.

9. Depois que as crianças terminarem de experimentar, discuta suas descobertas.

Como os berlindes se comportaram em relação ao maior planeta Play-Doh? Eles rolaram diretamente em direção a ele. Como foi isto como a gravidade? O grande planeta tinha muita massa, e, no nosso modelo, muita gravidade.
Como é que os berlindes se comportavam com o planeta de isopor? Eles podem tê-lo ignorado completamente. Porquê? A bola não tinha muita massa e, por isso, tinha muito pouca gravidade neste modelo.
Um objecto grande tem sempre muita massa? Não!
Se podemos medir a gravidade de um planeta, e o seu tamanho, o que é que isso nos pode dizer sobre esse planeta? A atração gravitacional do planeta pode nos dizer mais sobre a massa desse planeta, o que nos ajuda a determinar a sua densidade e como é o seu interior.

As crianças desenhem nos seus diários, com base nos seus modelos, a profundidade de gravidade que a Lua, a Terra e Júpiter criam no espaço. Faça com que elas descrevam como suas diferenças de gravidade se relacionam com o tamanho e massa de cada objeto.

10. Convide as crianças a descrever como este modelo de gravidade se assemelha à gravidade real e como ele falha.

Os objectos do sistema solar movem-se uns para os outros com gravidade real, como no modelo? Sim.
Os objectos rolam em direcção uns aos outros no espaço por causa da gravidade? Não, eles são puxados mas não rolam.
Os planetas do nosso sistema solar normalmente esbarram uns nos outros? Não, eles estão muito afastados e estão orbitando o Sol. Algumas vezes cometas e asteróides colidem com planetas, embora.

Facilitator’s Note: As crianças também podem não entender que os planetas não estão sendo puxados significativamente uns para os outros. Eles são fortemente puxados na direção do Sol, mas como eles também estão se movendo, eles se movem ao redor do Sol em órbitas estáveis. Objetos menores como cometas e asteróides podem ter menos órbitas circulares que cruzam os caminhos dos planetas – às vezes resultando em uma colisão. Tenha cuidado ao identificar os objetos nesta atividade para não introduzir conceitos errôneos em relação às órbitas e colisões dos planetas.

Conclusão

Explique que a missão Juno a Júpiter experimentará a gravidade de Júpiter da mesma forma que um mármore muito, muito pequeno poderia no nosso modelo. Mostre uma animação com imagens ou vídeos de Juno orbitando Júpiter. (Juno irá orbitar Júpiter, no entanto, ao invés de cair dentro dela.) Os instrumentos de Juno irão manter um controle cuidadoso de como a tração de Júpiter na espaçonave muda conforme a espaçonave passa sobre a superfície do planeta. Desta forma, Juno será capaz de medir como a gravidade de Júpiter é diferente de lugar para lugar. Ao medir as pequenas mudanças na trajetória de Juno, os cientistas aprenderão onde exatamente Júpiter mantém a maior parte de sua massa em seu interior profundo. Os cientistas podem então inferir detalhes sobre a composição das camadas inferiores e núcleo invisíveis de Júpiter.

Quão forte será a força de atração de Juno ao orbitar Júpiter? Uma força de atração muito forte!

Se possível, desenvolva o conhecimento das crianças, oferecendo-lhes uma futura actividade dos Segredos da Família de Júpiter. Convide as crianças a voltarem para encerrar suas investigações sobre Júpiter, participando da atividade final, Minha Viagem a Júpiter, onde elas criam livros de recortes para documentar suas próprias viagens aos mistérios mais profundos de Júpiter!

Coloque o sistema solar em sua caixa de entrada.

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