LPI | Educație

Tracțiunea planetelor

Vizualizare

Tracțiunea planetelor este o activitate de 30 de minute în care echipe de copii modelează câmpurile gravitaționale ale planetelor pe o suprafață flexibilă. Copiii plasează și deplasează bile de diferite mărimi și densități pe o foaie de plastic pentru a-și dezvolta o imagine mentală a modului în care masa unui obiect influențează efectul pe care îl are asupra spațiului înconjurător.

Acestă activitate ar trebui să se desfășoare după Campionul greilor: Jupiter!”, care le permite copiilor să descopere forța de gravitație în sistemul solar. Aceste concepte implică o știință mai avansată decât activitățile anterioare din Secretele familiei lui Jupiter și explorează mai profund știința misiunii Juno și informațiile bogate pe care aceasta ni le va returna. Facilitatorii care aleg să întreprindă această activitate trebuie să cunoască bine bazele științifice, astfel încât să nu le fie introduse copiilor concepții greșite.

Această serie este potrivită pentru copii cu vârste cuprinse între 10 și 13 ani.

Ce rost are?

• Gravitația este forța care menține planetele pe orbită în jurul Soarelui. Doar gravitația ne ține pe noi la suprafața Pământului.
• Plantele au proprietăți măsurabile, cum ar fi mărimea, masa, densitatea și compoziția. Mărimea și masa unei planete determină atracția gravitațională a acesteia.
• Masa și dimensiunea unei planete determină cât de puternică este atracția gravitațională a acesteia.
• Modelele ne pot ajuta să experimentăm mișcările obiectelor din spațiu, care sunt determinate de atracția gravitațională dintre ele.

Materiale

Pentru fiecare grup de până la 30 de persoane:

• Computer și proiector pentru a arăta o animație a planetei Juno pe orbita lui Jupiter sau o reprezentare artistică a planetei Juno pe orbită, tipărită de preferință în culori de pe site-uri web precum https://www.missionjuno.swri.edu/media-gallery/spacecraft.

Pentru fiecare grup de patru copii:

• 1 cerc de brodat (20″ pe 12″ sau mai mare)
• Ceva care să susțină marginile cercului de brodat, cum ar fi cărămizi de spumă sau cărți
• 1 folie subțire de plastic extensibilă, cum ar fi o pungă de plastic pentru gunoi sau foi de folie de plastic
• 2-4 bile mici (1/2″ lățime)
• 1 minge de polistiren™ (2″)
• Jumătate de cutie de Play-Doh©

Pentru fiecare copil:

• Jurnalul „Călătoria mea spre Jupiter” sau doar pagina relevantă „Atracția planetelor”
• 1 creion sau pix

Pentru facilitator:

• Informații de bază:
  • Secretele familiei sistemului solar
  • Ceilalți giganți îndepărtați sunt planete înrudite cu ciudățenii individuale
  • Interior, 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

Preparare

• Revizuiți informațiile de bază complete și Ghidul facilitatorului pentru gravitație.
• Pregătiți câmpurile gravitaționale: întindeți foliile de plastic (folie de plastic sau pungi de gunoi) în jurul interiorului cercurilor de broderie, apoi adăugați cercul exterior, menținând plasticul bine întins.
• Stabiliți restul materialelor.

Activitate

1. Cereți-le copiilor să facă legătura între ceea ce au învățat despre gravitație și mișcările obiectelor din sistemul solar.

• Cereți-le copiilor să-și amintească din Campionul la categoria grea: Jupiter! Ce proprietăți fac ca o planetă să aibă mai multă sau mai puțină gravitație? Planetele care sunt masive și au cele mai mari diametre au cea mai mare gravitație. Care sunt proprietățile care nu influențează gravitația? Prezența unei atmosfere, temperatura și distanța față de Soare nu influențează gravitația unei planete.
• Obiectele din sistemul solar sunt imobile sau sunt în mișcare? Gravitația Soarelui atrage planetele care orbitează în jurul său, iar unele planete atrag lunile care orbitează în jurul lor. Chiar și navele spațiale sunt în mișcare prin sistemul solar, fie că se află pe orbită în jurul Pământului sau al Lunii, fie că se deplasează spre alte lumi, din cauza forțelor gravitaționale. Misiunea Juno va fi trasă pe orbită în jurul lui Jupiter de gravitația intensă a acestuia.
• Cum influențează gravitația mișcările obiectelor – cum ar fi planetele – din sistemul solar? A văzut sau s-a jucat cineva cu un „puț gravitațional”? Cum modelează un „puț gravitațional” gravitația în sistemul solar – ce parte a acestui model este Soarele? Planetele? Centrul puțului gravitațional este Soarele, iar monedele sau bilele sunt un model al planetelor. Cu cât planeta este mai aproape de Soare, cu atât mai mare este atracția gravitațională a Soarelui și cu atât mai repede orbitează planeta. Acest model eșuează prin faptul că obiectele aflate pe orbite stabile nu cad în Soare. (Cometele sunt obiecte cu orbite care pot deveni ușor instabile și pot cădea în Soare).

2. Spuneți-le copiilor că vor realiza un model al modului în care obiectele – cum ar fi planetele – interacționează în spațiu.

• S-a jucat vreunul dintre copii pe o trambulină? Ce se întâmplă cu suprafața trambulinei atunci când vă așezați pe ea? Ce s-ar întâmpla dacă un prieten ar încerca să rostogolească o minge pe suprafață cu voi stând pe ea?

Explicați că spațiul poate acționa la fel ca suprafața trambulinei. Crestăturile făcute pe suprafață reprezintă „puțurile gravitaționale” create de obiectele masive din spațiu.

3. Invitați-i pe copii să experimenteze aceleași efecte pe modele la scară mai mică. Separați copiii în grupuri și dați fiecărui grup un cerc de broderie pregătit, suspendat în aer pe cărămizi sau cărți. Explicați-le că vor folosi bile și bile Play-Doh pentru a modela efectele gravitației asupra obiectelor din spațiu.

• Ce se va întâmpla cu foile de plastic (spațiul) dacă vor adăuga o bilă în ele? Se va întinde și bila se va rostogoli.
• Ce se va întâmpla dacă pe foaie sunt două bile? Mărgele se vor rostogoli una spre cealaltă.

4. Invitați-i pe copii să experimenteze cu modelele lor de spațiu, plasând și lăsând să cadă bilele (împreună și separat) pe foaie.

5. Invitați grupurile să adauge fiecare câte o bilă mare, rotundă de 5 cm de Play-Doh pentru a reprezenta o „planetă” mare, singură pe foaie. Rugați-i pe copii să formuleze ipoteze despre ce se va întâmpla dacă bilele vor fi scăpate pe foaie și rugați-i să își noteze gândurile în jurnalul lor înainte de a le testa. După ce au scăpat bilele pe foaie, împărtășiți-le faptul că această „atracție” spre „planete” este un model al gravitației.

• Cum modelează aceasta gravitația? Mărgelele sunt trase, sau „cad”, spre planetă.
• Reprezintă această planetă mare din Play-Doh o gravitație puternică sau slabă? Această planetă are o gravitație puternică – bilele cad direct spre ea.

6. Cereți grupurilor să așeze singure pe foaie o bilă rotundă foarte mică de Play-Doh (aproximativ jumătate din dimensiunea unei bile), care reprezintă un mic asteroid. Cereți-le să își noteze predicțiile în jurnalele lor și apoi să testeze ce se va întâmpla cu bilele adăugate pe foaie.

• Ce se va întâmpla dacă se adaugă acum bile pe foaie? De ce? S-ar putea ca bilelor să le ia mai mult timp să ajungă la asteroidul Play-Doh sau să nu se miște deloc spre el.
• Ce tip de gravitație va avea un asteroid mic în comparație cu o planetă mare? Nu are foarte multă „gravitație”.

7. Cereți grupurilor să așeze singure bila de polistiren pe foaie și, ținând note în jurnalele lor, să experimenteze atracția gravitațională a acesteia.

• Ce tip de obiect ar putea modela bila de polistiren? Ea poate reprezenta o planetă care nu este foarte densă, cum ar fi Saturn.
• Cum se compară dimensiunile, masa și densitatea acesteia cu cele ale „planetei” mari din plastilină Play-Doh? Are aproximativ aceeași dimensiune, dar este mai puțin densă și, prin urmare, mai puțin masivă.
• Ce se va întâmpla atunci când se adaugă bilele? Se vor comporta mai mult ca în cazul planetelor Play-Doh mari sau mici? Din nou, este posibil ca bilele să aibă nevoie de mai mult timp pentru a ajunge la planeta gigantică cu densitate redusă; ele nu vor simți atracția gravitațională la fel de puternic ca în cazul planetei Play-Doh foarte mari.
• Să aibă Saturn la fel de multă gravitație ca Jupiter? Gravitația lui Saturn nu este foarte puternică în comparație cu cea a lui Jupiter.

Reamintiți-le copiilor că atracția gravitațională a unei planete depinde de masa și mărimea acesteia. Saturn are dimensiuni mari, dar nu are nici pe departe atât de multă masă împachetată în volumul său precum Jupiter.

8. Invitați grupurile să experimenteze lăsând să cadă bilele în diferite locuri și cu diferite cantități de Play-Doh sau de minge de polistiren, în diferite locuri din câmpul lor gravitațional.

• Cercetează vreodată bilele pentru scurt timp planeta?
• Evită ele vreodată planeta?
• Cei mici asteroizi experimentează gravitația? Asteroizii și alte corpuri mici, precum cometele, sunt, de asemenea, menținute pe orbită în jurul Soarelui de atracția gravitațională mare a Soarelui – chiar și atunci când se află la distanțe mari de Soare. De asemenea, ei pot fi atrași pe orbită în jurul unei planete – cum ar fi cele două luni ale lui Marte – sau pot lovi o lună sau o planetă.

9. După ce copiii au terminat de experimentat, discutați concluziile lor.

• Cum s-au comportat bilele față de cea mai mare planetă Play-Doh? S-au rostogolit direct spre ea. Cum s-a asemănat acest lucru cu gravitația? Planeta mare avea o mulțime de masă și, în modelul nostru, o mulțime de gravitație.
• Cum s-au comportat bilele cu planeta din polistiren? Este posibil ca ele să o fi ignorat complet. De ce? Mingea nu avea multă masă și, prin urmare, avea foarte puțină gravitație în acest model.
• Un obiect mare are întotdeauna multă masă? Nu!
• Dacă putem măsura gravitația unei planete și mărimea ei, ce ne poate spune acest lucru despre acea planetă? Atracția gravitațională a planetei ne poate spune mai multe despre masa acelei planete, ceea ce ne ajută să îi determinăm densitatea și cum este interiorul ei.

Solicitați copiilor să deseneze în jurnalele lor, pe baza modelelor lor, cât de adânc este un puț gravitațional pe care Luna, Pământul și Jupiter îl creează fiecare în spațiu. Rugați-i să descrie modul în care diferențele de gravitație sunt legate de mărimea și masa fiecărui obiect.

10. Invitați-i pe copii să descrie modul în care acest model de gravitație seamănă cu gravitația reală și cum eșuează.

• Obiectele din sistemul solar se mișcă unele spre altele cu gravitație reală, așa cum au făcut în model? Da.
• Obiectele se rostogolesc unele spre altele în spațiu din cauza gravitației? Nu, ele sunt tractate, dar nu se rostogolesc.
• Plantele din sistemul nostru solar se întâlnesc de obicei unele cu altele? Nu, ele sunt foarte depărtate și orbitează în jurul Soarelui. Totuși, uneori cometele și asteroizii se ciocnesc cu planetele.

Concluzie

Explicați că misiunea Juno către Jupiter va experimenta gravitația lui Jupiter în același mod în care o marmură foarte, foarte mică ar putea-o face în modelul nostru. Arătați o imagine sau o animație video a misiunii Juno pe orbita lui Jupiter. (Cu toate acestea, Juno va orbita în jurul lui Jupiter, în loc să cadă în el.) Instrumentele lui Juno vor urmări cu atenție modul în care atracția exercitată de Jupiter asupra navei spațiale se schimbă pe măsură ce nava spațială trece pe deasupra suprafeței planetei. În acest fel, Juno va putea măsura modul în care gravitația lui Jupiter este diferită de la un loc la altul. Măsurând ușoarele modificări ale traiectoriei lui Juno, oamenii de știință vor afla unde anume Jupiter își păstrează cea mai mare parte a masei în interiorul său profund. Oamenii de știință pot apoi să deducă detalii despre compoziția straturilor inferioare și a miezului nevăzut al lui Jupiter.

• Cât de puternică va fi atracția pe care o va simți Juno în timp ce orbitează în jurul lui Jupiter? O atracție foarte puternică!

Dacă este posibil, valorificați cunoștințele copiilor propunându-le o viitoare activitate cu Secretele familiei lui Jupiter. Invitați-i pe copii să se întoarcă pentru a-și încheia investigațiile despre Jupiter participând la activitatea de încheiere, Călătoria mea pe Jupiter, în cadrul căreia creează albume pentru a-și documenta propriile călătorii în cele mai profunde mistere ale lui Jupiter!

.