LPI | Edukacja

Ciąg planet

Overview

Ciąg planet to 30-minutowe zajęcia, w których zespoły dzieci modelują pola grawitacyjne planet na elastycznej powierzchni. Dzieci umieszczają i przesuwają kulki o różnych rozmiarach i gęstości na plastikowym arkuszu, aby rozwinąć umysłowy obraz tego, jak masa obiektu wpływa na to, jak bardzo oddziałuje on na otaczającą przestrzeń.

Ta aktywność powinna być przeprowadzona po Heavyweight Champion: Jowisz!!!, który pozwala dzieciom odkryć siłę grawitacji w układzie słonecznym. Koncepcje te wiążą się z bardziej zaawansowaną nauką niż poprzednie zajęcia w Rodzinnych sekretach Jowisza, a także bardziej dogłębnie badają naukę związaną z misją Juno i bogatymi informacjami, które nam zwróci. Facylitatorzy, którzy zdecydują się podjąć tę aktywność, powinni mieć solidne podstawy naukowe, aby nie wprowadzać dzieciom błędnych przekonań.

Ta seria jest odpowiednia dla dzieci w wieku od 10 do 13 lat.

What’s the Point?

• Grawitacja jest siłą, która utrzymuje planety na orbicie wokół Słońca. Sama grawitacja trzyma nas na powierzchni Ziemi.
• Planety mają mierzalne właściwości, takie jak rozmiar, masa, gęstość i skład. Rozmiar i masa planety określają jej przyciąganie grawitacyjne.
• Masa i rozmiar planety określają, jak silne jest jej przyciąganie grawitacyjne.
• Modele mogą pomóc nam eksperymentować z ruchami obiektów w przestrzeni, które są określane przez przyciąganie grawitacyjne między nimi.

Materiały

Dla każdej grupy do 30 osób:

• Komputer i projektor do wyświetlenia animacji Juno orbitującej wokół Jowisza lub artystycznego renderingu Juno na orbicie, wydrukowanego najlepiej w kolorze ze stron internetowych takich jak https://www.missionjuno.swri.edu/media-gallery/spacecraft.

Dla każdej grupy czterech dzieci:

• 1 (20″ na 12″ lub większa) obręcz do haftu
• Coś do podtrzymywania krawędzi obręczy do haftu, takie jak piankowe klocki lub książki
• 1 cienka rozciągliwa plastikowa płachta, jak plastikowy worek na śmieci lub arkusze folii plastikowej
• 2-4 (1/2″-szerokie) małe kulki
• 1 (2″) styropianowa kula™
• Pół puszki Play-Doh©

Dla każdego dziecka:

• Jego/jej Dziennik mojej podróży na Jowisza lub tylko odpowiednia strona „The Pull of the Planets”
• 1 ołówek lub długopis

Dla facylitatora:

• Informacje ogólne:
  • Sekrety Rodziny Układu Słonecznego
  • Pozostałe Odległe Olbrzymy To Pokrewne Planety Z Indywidualnymi Dziwactwami
  • Wewnętrzne, Rocky Neighbors Are Siblings to Earth
  • Countless Small Objects Are Part of Our Solar System’s Extended Family
• Facilitator’s Guide to Gravity
• Lista zakupów

Preparation

• Review the complete background information and the Facilitator’s Guide to Gravity.
• Przygotuj pola grawitacyjne: rozciągnij plastikowe arkusze (folię plastikową lub worki na śmieci) wokół wewnętrznych obręczy do haftowania, następnie dodaj zewnętrzną obręcz, trzymając mocno naciągnięty plastik.
• Rozłóż resztę materiałów.

Aktywność

1. Poproś dzieci, aby połączyły to, czego nauczyły się o grawitacji z ruchami obiektów w Układzie Słonecznym.

• Poproś dzieci, aby przypomniały sobie z Heavyweight Champion: Jowisz! Jakie właściwości powodują, że planeta ma większą lub mniejszą grawitację? Planety, które są masywne i mają największe średnice mają największą grawitację. Które właściwości nie wpływają na grawitację? Obecność atmosfery, temperatura i odległość od Słońca nie mają wpływu na grawitację planety.
• Czy obiekty w Układzie Słonecznym są nieruchome czy są w ruchu? Grawitacja Słońca przyciąga planety na orbitę wokół niego, a niektóre planety przyciągają księżyce na orbitę wokół nich. Nawet statki kosmiczne są w ruchu przez Układ Słoneczny, albo na orbicie wokół Ziemi lub Księżyca, albo podróżując do innych światów, z powodu sił grawitacyjnych. Misja Juno zostanie wciągnięta na orbitę wokół Jowisza przez intensywną grawitację Jowisza.
• Jak grawitacja wpływa na ruch obiektów – takich jak planety – w Układzie Słonecznym? Czy ktoś widział lub bawił się „studnią grawitacyjną”? Jak „studnia grawitacyjna” modeluje grawitację w układzie słonecznym – jaką częścią tego modelu jest Słońce? Planety? Środkiem studni grawitacyjnej jest Słońce, a monety lub marmurki to model planet. Im bliżej Słońca znajduje się planeta, tym większe jest przyciąganie grawitacyjne Słońca i tym szybciej planeta krąży po orbicie. Model ten zawodzi, ponieważ obiekty na stabilnych orbitach nie wpadają w Słońce. (Komety są obiektami o orbitach, które łatwo mogą stać się niestabilne i wpaść w Słońce).

2. Powiedz dzieciom, że wykonają model tego, jak obiekty – takie jak planety – oddziałują w przestrzeni.

• Czy któreś z dzieci bawiło się na trampolinie? Co dzieje się z powierzchnią trampoliny, kiedy na niej siadasz? Co by się stało, gdyby kolega próbował toczyć piłkę po powierzchni trampoliny, kiedy na niej siedzisz?

Wyjaśnij, że przestrzeń może zachowywać się podobnie jak powierzchnia trampoliny. Wgłębienia zrobione na powierzchni reprezentują „studnie grawitacyjne” stworzone przez masywne obiekty w przestrzeni.

3. Zaproś dzieci do eksperymentowania z tymi samymi efektami na modelach w mniejszej skali. Podziel dzieci na grupy i daj każdej grupie przygotowaną obręcz do haftowania, zawieszoną w powietrzu na cegłach lub książkach. Wyjaśnij, że będą używać marmurków i kulek Play-Doh do modelowania wpływu grawitacji na obiekty w przestrzeni.

• Co stanie się z plastikowymi kartkami (przestrzeń), jeśli dodadzą do nich marmurek? Rozciągnie się, a marmur będzie się toczył.
• Co się stanie, jeśli na arkuszu znajdą się dwa kuleczki? Kulki będą się toczyć do siebie.

4. Zachęć dzieci do eksperymentowania z ich modelami przestrzeni poprzez umieszczanie i upuszczanie kulek (razem i osobno) na arkuszu.

5. Poproś grupy, aby każda z nich dodała dużą, okrągłą kulkę Play-Doh o średnicy 2 cali, która sama będzie reprezentować dużą „planetę” na arkuszu. Poproś dzieci, aby wysunęły hipotezę, co się stanie, jeśli kulki zostaną upuszczone na arkusz, i poproś je, aby zapisały swoje przemyślenia w dziennikach, zanim je przetestują. Po upuszczeniu kulek na kartkę podziel się z dziećmi, że to „przyciąganie” w kierunku „planet” jest modelem grawitacji.

• Jak to modeluje grawitację? Kulki są ciągnięte lub „spadają” w kierunku planety.
• Czy ta duża planeta Play-Doh reprezentuje silną czy słabą grawitację? Ta planeta ma silną grawitację – kuleczki spadają prosto na nią.

6. Poprosić grupy o umieszczenie na arkuszu bardzo małej okrągłej kulki Play-Doh (około połowy wielkości kulki), która reprezentuje małą asteroidę. Niech zanotują swoje przewidywania w dziennikach, a następnie sprawdzą, co się stanie, jeśli do arkusza zostaną dodane kulki marmuru.

• Co się stanie, jeśli do arkusza zostaną teraz dodane kulki marmuru? Dlaczego? Kulki mogą potrzebować więcej czasu, aby dotrzeć do asteroidy Play-Doh lub mogą w ogóle nie poruszać się w jej kierunku.
• Jakiego rodzaju grawitację będzie miała mała asteroida w porównaniu z dużą planetą? Nie ma zbyt wiele „grawitacji”.

7. Poproś grupy, aby umieściły na arkuszu samą styropianową kulę i, zapisując w dziennikach, eksperymentowały z jej przyciąganiem grawitacyjnym.

• Jaki typ obiektu może modelować styropianowa kula? Może ona reprezentować planetę, która nie jest zbyt gęsta, jak Saturn.
• Jak się ma jej rozmiar, masa i gęstość do dużej „planety” z Play-Doh? Jest mniej więcej tej samej wielkości, ale mniej gęsta i dlatego mniej masywna.
• Co się stanie, gdy dodamy kuleczki? Czy będą się one zachowywać bardziej jak w przypadku dużej czy małej planety Play-Doh? Ponownie, kulki mogą potrzebować więcej czasu, aby dotrzeć do olbrzymiej planety o małej gęstości; nie będą odczuwać przyciągania grawitacyjnego tak silnie, jak w przypadku bardzo dużej planety Play-Doh.
• Czy Saturn ma taką samą grawitację jak Jowisz? Grawitacja Saturna nie jest bardzo silna w porównaniu z grawitacją Jowisza.

Przypomnij dzieciom, że przyciąganie grawitacyjne planety zależy od jej masy i wielkości. Saturn ma duże rozmiary, ale nie ma prawie tyle masy upakowanej w swojej objętości, co Jowisz.

8. Zaproś grupy do eksperymentowania z upuszczaniem kulek w różnych miejscach i z różnymi ilościami Play-Doh lub styropianowej kulki, w różnych miejscach na ich polu grawitacyjnym.

• Czy kulki kiedykolwiek na krótko okrążyły planetę?
• Czy kiedykolwiek ominęły planetę?
• Czy małe asteroidy odczuwają grawitację? Asteroidy i inne małe ciała, takie jak komety, są również utrzymywane na orbitach wokół Słońca przez dużą siłę przyciągania grawitacyjnego Słońca – nawet gdy znajdują się w dużej odległości od Słońca. Mogą one również zostać wciągnięte na orbitę wokół planety – jak dwa księżyce Marsa – lub uderzyć w księżyc lub planetę.

9. Po tym, jak dzieci skończą eksperymenty, omów ich spostrzeżenia.

• Jak zachowywały się kulki w stosunku do największej planety Play-Doh? Toczyły się bezpośrednio w jej kierunku. Jak to było z grawitacją? Duża planeta miała dużą masę i, w naszym modelu, dużą grawitację.
• Jak zachowywały się kulki w przypadku styropianowej planety? Mogły ją całkowicie zignorować. Dlaczego? Kulka nie miała dużej masy, a więc miała w tym modelu bardzo małą grawitację.
• Czy duży obiekt zawsze ma dużo masy? Nie!
• Jeśli możemy zmierzyć grawitację planety i jej rozmiar, co to może nam powiedzieć o tej planecie? Przyciąganie grawitacyjne planety może nam powiedzieć więcej o jej masie, co pomaga nam określić jej gęstość i jak wygląda jej wnętrze.

Poproś dzieci, aby narysowały w swoich dziennikach, na podstawie swoich modeli, jak głębokie studnie grawitacyjne tworzą w przestrzeni Księżyc, Ziemia i Jowisz. Poproś dzieci o opisanie jak różnice w grawitacji odnoszą się do wielkości i masy każdego obiektu.

10. Zachęć dzieci do opisania, w jaki sposób ten model grawitacji przypomina prawdziwą grawitację i jak się z nią nie zgadza.

• Czy obiekty w Układzie Słonecznym poruszają się ku sobie z prawdziwą grawitacją, tak jak w modelu? Tak.
• Czy obiekty w przestrzeni toczą się ku sobie z powodu grawitacji? Nie, są ciągnięte, ale nie toczą się.
• Czy planety w naszym układzie słonecznym zazwyczaj wpadają na siebie? Nie, są one bardzo daleko od siebie i krążą wokół Słońca. Czasami jednak komety i asteroidy zderzają się z planetami.

Wniosek

Wyjaśnij, że misja Juno do Jowisza będzie doświadczać grawitacji Jowisza w taki sam sposób jak bardzo, bardzo mały marmur w naszym modelu. Pokaż zdjęcie lub animację wideo Juno orbitującego wokół Jowisza. (Juno będzie jednak krążyć wokół Jowisza, a nie wpadać do niego). Instrumenty Juno będą uważnie śledzić, jak zmienia się przyciąganie Jowisza do statku kosmicznego podczas przelotu nad powierzchnią planety. W ten sposób Juno będzie w stanie zmierzyć jak bardzo grawitacja Jowisza różni się w zależności od miejsca. Mierząc niewielkie zmiany w trajektorii Juno, naukowcy dowiedzą się, gdzie dokładnie Jowisz utrzymuje większość swojej masy w głębokim wnętrzu. Naukowcy mogą wtedy wnioskować o szczegółach składu niewidocznych dolnych warstw i jądra Jowisza.

• Jak silne przyciąganie będzie odczuwać Juno podczas orbitowania wokół Jowisza? Bardzo silne przyciąganie!

Jeśli to możliwe, wykorzystaj wiedzę dzieci, proponując im przyszłe zajęcia z Rodzinnymi sekretami Jowisza. Zaproś dzieci, aby powróciły i zakończyły swoje badania Jowisza, biorąc udział w zajęciach podsumowujących, Moja podróż na Jowisza, gdzie stworzą albumy dokumentujące ich własne podróże w głąb najgłębszych tajemnic Jowisza!