LPI | Education

The Pull of the Planets

Overview

The Pull of the Planets is een activiteit van 30 minuten waarin teams van kinderen de zwaartekrachtvelden van planeten modelleren op een flexibel oppervlak. Kinderen plaatsen en verplaatsen ballen van verschillende grootte en dichtheid op een plastic blad om een mentaal beeld te ontwikkelen van hoe de massa van een voorwerp beïnvloedt hoeveel effect het heeft op de omringende ruimte.

Deze activiteit moet worden uitgevoerd na Zwaargewicht Kampioen: Jupiter, waarin de kinderen de zwaartekracht in het zonnestelsel kunnen ontdekken. Deze concepten omvatten meer gevorderde wetenschap dan eerdere activiteiten in Jupiters Familiegeheimen, en ze gaan dieper in op de wetenschap van de Juno-missie en de rijke informatie die deze ons zal teruggeven. Begeleiders die deze activiteit willen doen, moeten een goed begrip hebben van de wetenschappelijke basis, zodat de kinderen geen misvattingen krijgen.

Deze serie is geschikt voor kinderen van 10 tot 13 jaar.

What’s the Point?

• Zwaartekracht is de kracht die planeten in een baan rond de zon houdt. Alleen de zwaartekracht houdt ons op het aardoppervlak.
• Planeten hebben meetbare eigenschappen, zoals grootte, massa, dichtheid, en samenstelling. De grootte en massa van een planeet bepalen zijn aantrekkingskracht.
• De massa en grootte van een planeet bepalen hoe sterk zijn aantrekkingskracht is.
• Modellen kunnen ons helpen te experimenteren met de bewegingen van objecten in de ruimte, die worden bepaald door de aantrekkingskracht tussen hen.

Materialen

Voor elke groep van maximaal 30:

• Computer en projector om een animatie te tonen van Juno in een baan om Jupiter of een artist’s rendering van Juno in een baan om Jupiter, bij voorkeur in kleur afgedrukt van websites zoals https://www.missionjuno.swri.edu/media-gallery/spacecraft.

Voor elke groep van vier kinderen:

• 1 borduurring (20″ bij 12″ of groter)
• Iets om de randen van de borduurring te ondersteunen, zoals schuimstenen of boeken
• 1 dun rekbaar plastic vel, zoals een plastic vuilniszak of vellen plasticfolie
• 2-4 (1/2″-brede) kleine knikkers
• 1 (2″) piepschuim™ bal
• Een half blikje Play-Doh©

Voor elk kind:

• Zijn/haar Mijn Reis naar Jupiter Dagboek of alleen de relevante “De Trekking van de Planeten” pagina
• 1 potlood of pen

Voor de begeleider:

• Achtergrondinformatie:
  • Geheimen van de familie van het zonnestelsel
  • De andere verre reuzen zijn verwante planeten met individuele eigenaardigheden
  • Binnen, 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

• Bekijk de volledige achtergrondinformatie en de Facilitator’s Guide to Gravity.
• Bereid de zwaartekrachtvelden voor: span de plastic vellen (plasticfolie of vuilniszakken) rond de binnenkant van de borduurring, voeg dan de buitenste borduurring toe en houd het plastic strak gespannen.
• Zet de rest van de materialen klaar.

Activiteit

1. Vraag de kinderen om wat ze geleerd hebben over zwaartekracht te verbinden met de bewegingen van objecten in het zonnestelsel.

• Vraag de kinderen om zich te herinneren uit Zwaargewichtkampioen: Jupiter! Welke eigenschappen zorgen ervoor dat een planeet meer of minder zwaartekracht heeft? Planeten die massief zijn en de grootste diameters hebben, hebben de meeste zwaartekracht. Welke eigenschappen hebben geen invloed op de zwaartekracht? De aanwezigheid van een atmosfeer, de temperatuur, en de afstand tot de Zon hebben geen invloed op de zwaartekracht van een planeet.
• Zijn de voorwerpen in het zonnestelsel stil of zijn ze in beweging? De zwaartekracht van de Zon trekt de planeten in een baan om haar heen, en sommige planeten trekken manen in een baan om hen heen. Zelfs ruimtevaartuigen zijn in beweging door het zonnestelsel, hetzij in een baan rond de Aarde of de Maan, hetzij reizend naar andere werelden, vanwege de zwaartekracht. De Juno-missie zal in een baan rond Jupiter worden getrokken door de intense zwaartekracht van Jupiter.
• Hoe beïnvloedt de zwaartekracht de bewegingen van objecten – zoals planeten – in het zonnestelsel? Heeft iemand een “zwaartekrachtput” gezien of ermee gespeeld? Hoe modelleert een “zwaartekrachtput” de zwaartekracht in het zonnestelsel – welk deel van dit model is de zon? De planeten? Het centrum van de zwaartekrachtput is de zon, en de munten of knikkers zijn een model van de planeten. Hoe dichter de planeet bij de zon staat, hoe groter de aantrekkingskracht van de zwaartekracht van de zon, en hoe sneller de planeet in een baan draait. Dit model faalt in zoverre dat voorwerpen in stabiele banen niet in de Zon vallen. (Kometen zijn voorwerpen met banen die gemakkelijk onstabiel kunnen worden en in de Zon kunnen vallen).

2. Vertel de kinderen dat ze een model gaan maken van hoe objecten – zoals planeten – in de ruimte op elkaar inwerken.

• Heeft iemand van de kinderen op een trampoline gespeeld? Wat gebeurt er met het oppervlak van de trampoline als je erop gaat zitten? Wat zou er gebeuren als een vriendje een bal over het oppervlak zou proberen te rollen terwijl jij erop zit?

Leg uit dat de ruimte net zo kan werken als het oppervlak van de trampoline. De inkepingen in het oppervlak zijn de “zwaartekrachtputten” die ontstaan door massieve objecten in de ruimte.

3. Nodig de kinderen uit om met dezelfde effecten te experimenteren op modellen van kleinere schaal. Verdeel de kinderen in groepjes en geef elk groepje een voorbereide borduurring, die in de lucht aan bakstenen of boeken hangt. Leg uit dat ze knikkers en Play-Doh ballen zullen gebruiken om de effecten van de zwaartekracht op voorwerpen in de ruimte te modelleren.

• Wat gebeurt er met de plastic platen (ruimte) als ze er een knikker aan toevoegen? Het zal uitrekken en de knikker zal rollen.
• Wat gebeurt er als er twee knikkers op het vel liggen? De knikkers zullen naar elkaar toe rollen.

4. Vraag de kinderen met hun ruimtemodellen te experimenteren door de knikkers (samen en afzonderlijk) op het vel te leggen en te laten vallen.

5. Vraag de groepjes om elk een grote, ronde bal van Play-Doh van 2″ toe te voegen om een grote “planeet” voor te stellen, alleen op het blad. Vraag de kinderen een hypothese te vormen over wat er zal gebeuren als de knikkers op het blad vallen en laat ze hun gedachten in hun dagboek noteren voor ze de proef op de som nemen. Nadat ze de knikkers op het blad hebben laten vallen, deelt u dat deze “aantrekkingskracht” naar de “planeten” een model van de zwaartekracht is.

• Hoe is dit een model van de zwaartekracht? De knikkers worden naar de planeet getrokken, of “vallen”.
• Stelt deze grote Play-Doh planeet sterke of zwakke zwaartekracht voor? Deze planeet heeft een sterke zwaartekracht – de knikkers vallen er recht op af.

6. Vraag de groepjes om een heel klein rond balletje Play-Doh (ongeveer half zo groot als een knikker), dat een kleine asteroïde voorstelt, alleen op het vel te leggen. Laat ze hun voorspellingen in hun dagboek noteren en dan testen wat er gebeurt als er knikkers aan het vel worden toegevoegd.

• Wat gebeurt er als er nu knikkers aan het vel worden toegevoegd? Waarom? Het kan langer duren voordat de knikkers de Play-Doh asteroïde bereiken of ze bewegen er helemaal niet naar toe.
• Wat voor soort zwaartekracht zal een kleine asteroïde hebben vergeleken met een grote planeet? Hij heeft niet veel “zwaartekracht”.

7. Vraag de groepjes om de piepschuimen bal alleen op het blad te leggen en, bijgehouden in hun dagboek, te experimenteren met de aantrekkingskracht.

• Wat voor soort voorwerp kan de piepschuimen bal voorstellen? Het kan een planeet voorstellen die niet erg dicht is, zoals Saturnus.
• Hoe verhoudt de grootte, massa, en dichtheid zich tot die van de grote Play-Doh “planeet”? Hij is ongeveer even groot, maar minder dicht en dus minder massief.
• Wat gebeurt er als de knikkers worden toegevoegd? Zullen ze zich meer gedragen zoals bij de grote of de kleine Play-Doh planeten? Ook hier geldt dat het langer kan duren voordat de knikkers de reuzenplaneet met de lage dichtheid bereiken; ze zullen de aantrekkingskracht van de zwaartekracht niet zo sterk voelen als bij de hele grote Play-Doh planeet.
• Heeft Saturnus evenveel zwaartekracht als Jupiter? De zwaartekracht van Saturnus is niet zo sterk vergeleken met die van Jupiter.

Herinner de kinderen eraan dat de zwaartekracht van een planeet afhangt van zijn massa en grootte. Saturnus is groot, maar heeft lang niet zo veel massa in zijn volume als Jupiter.

8. Vraag de groepjes om te experimenteren met het laten vallen van knikkers op verschillende plaatsen, en met verschillende hoeveelheden Play-Doh of de piepschuim bal, op verschillende plaatsen van hun zwaartekrachtsveld.

• Cirkelen de knikkers ooit kort om de planeet?
• Mijden ze de planeet ooit?
• Ondervinden kleine asteroïden zwaartekracht? Asteroïden en andere kleine hemellichamen, zoals kometen, worden ook in een baan rond de zon gehouden door de grote zwaartekracht van de zon – zelfs als ze op grote afstand van de zon zijn. Ze kunnen ook in een baan rond een planeet worden getrokken – zoals de twee manen van Mars – of op een maan of planeet inslaan.

9. Als de kinderen klaar zijn met experimenteren, bespreek dan hun bevindingen.

• Hoe gedroegen de knikkers zich in de richting van de grootste Play-Doh planeet? Ze rolden er direct naar toe. Hoe was dit te vergelijken met zwaartekracht? De grote planeet had veel massa, en, in ons model, veel zwaartekracht.
• Hoe gedroegen de knikkers zich bij de piepschuim planeet? Ze hebben hem misschien wel helemaal genegeerd. Waarom? De knikker had niet veel massa, en dus had hij in dit model heel weinig zwaartekracht.
• Heeft een groot voorwerp altijd veel massa? Nee!
• Als we de zwaartekracht van een planeet kunnen meten, en zijn grootte, wat kan ons dat dan vertellen over die planeet? De zwaartekracht van de planeet kan ons meer vertellen over de massa van die planeet, waardoor we de dichtheid kunnen bepalen en hoe zijn binnenste eruit ziet.

Vraag de kinderen om in hun dagboek te tekenen, op basis van hun modellen, hoe diep de zwaartekrachtput is die de Maan, de Aarde en Jupiter elk in de ruimte creëren. Laat ze beschrijven hoe de verschillen in zwaartekracht verband houden met de grootte en massa van elk object.

10. Vraag de kinderen te beschrijven hoe dit model van zwaartekracht op de echte zwaartekracht lijkt en hoe het faalt.

• Bewegen objecten in het zonnestelsel naar elkaar toe met echte zwaartekracht, zoals ze in het model deden? Ja.
• rollen voorwerpen in de ruimte naar elkaar toe door de zwaartekracht? Nee, ze worden wel aangetrokken, maar ze rollen niet.
• Komen planeten in ons zonnestelsel elkaar meestal tegen? Nee, ze staan heel ver uit elkaar en ze draaien om de zon. Soms botsen kometen en asteroïden echter tegen planeten.

Conclusie

Leg uit dat de Juno-missie naar Jupiter de zwaartekracht van Jupiter op ongeveer dezelfde manier zal ervaren als een heel, heel kleine knikker in ons model zou doen. Laat een plaatje of video-animatie zien van Juno in een baan om Jupiter. (Juno zal echter in een baan om Jupiter draaien en er niet in vallen.) De instrumenten van Juno zullen nauwkeurig bijhouden hoe de aantrekkingskracht van Jupiter op het ruimteschip verandert wanneer het ruimteschip over het oppervlak van de planeet vliegt. Op die manier kan Juno meten hoe de zwaartekracht van Jupiter van plaats tot plaats verschilt. Door de kleine veranderingen in Juno’s baan te meten, zullen wetenschappers te weten komen waar precies Jupiter het grootste deel van zijn massa in zijn diepe binnenste vasthoudt. Wetenschappers kunnen dan details afleiden over de samenstelling van Jupiters onzichtbare onderste lagen en kern.

• Hoe sterk zal de aantrekkingskracht van Juno zijn als hij in een baan om Jupiter draait? Een zeer sterke aantrekkingskracht!

Als het mogelijk is, bouw dan voort op de kennis van de kinderen door hen een toekomstige activiteit ‘De Familiegeheimen van Jupiter’ aan te bieden. Nodig de kinderen uit terug te komen om hun onderzoek naar Jupiter af te ronden met de afsluitende activiteit, Mijn reis naar Jupiter, waar ze plakboeken maken om hun eigen reis naar Jupiters diepste mysteries vast te leggen!