LPI | Utbildning

Planeternas dragning

Översikt

Planeternas dragning är en 30 minuter lång aktivitet där grupper av barn modellerar planeternas gravitationsfält på en flexibel yta. Barnen placerar och flyttar bollar av olika storlek och densitet på ett plastark för att utveckla en mental bild av hur ett föremåls massa påverkar hur mycket effekt det har på det omgivande utrymmet.

Denna aktivitet bör genomföras efter Heavyweight Champion: Jupiter! som låter barnen upptäcka gravitationskraften i solsystemet. Dessa begrepp omfattar mer avancerad vetenskap än tidigare aktiviteter i Jupiters familjehemligheter, och de utforskar djupare vetenskapen om Juno-uppdraget och den rika information som det kommer att ge oss tillbaka. De som väljer att genomföra den här aktiviteten bör ha en god kännedom om den vetenskapliga grunden så att barnen inte får ta del av missuppfattningar.

Denna serie är lämplig för barn i åldrarna 10-13 år.

Vad är poängen?

• Tyngdkraften är den kraft som håller planeterna i en omloppsbana runt solen. Bara gravitationen håller oss kvar på jordens yta.
• Planeter har mätbara egenskaper, till exempel storlek, massa, densitet och sammansättning. En planets storlek och massa bestämmer dess gravitationskraft.
• En planets massa och storlek avgör hur stark dess gravitationskraft är.
• Modeller kan hjälpa oss att experimentera med rörelserna hos objekt i rymden, som bestäms av gravitationskraften mellan dem.

Material

För varje grupp på upp till 30 personer:

• Dator och projektor för att visa en animering av Juno i omloppsbana runt Jupiter eller en konstnärsritning av Juno i omloppsbana, som helst är utskriven i färg från webbplatser som https://www.missionjuno.swri.edu/media-gallery/spacecraft.

För varje grupp med fyra barn:

• 1 broderiram (20″ x 12″ eller större)
• Något som stöder kanterna på broderiramen, t.ex. skumklossar eller böcker
• 1 tunn, sträckbar plastfolie, som en sopsäck av plast eller plastfolie
• 2-4 små kulor (1/2″ breda)
• 1 boll av Styrofoam™ (2″)
• En halv burk Play-Doh©

För varje barn:

• Hans/hennes dagbok Min resa till Jupiter eller bara den relevanta sidan ”Planeternas dragningskraft”
• 1 penna eller penna

För moderatorn:

• Bakgrundsinformation:
  • Skildringar om solsystemets familj
  • De andra avlägsna jättarna är besläktade planeter med individuella egenheter
  • Inre, 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

• Se igenom den fullständiga bakgrundsinformationen och Facilitator’s Guide to Gravity.
• Förbered gravitationsfälten: Spänn plastfolier (plastfolie eller sopsäckar) runt insidan av broderiringarna, lägg sedan till den yttre ringen och håll plasten hårt spänd.
• Ställ ut resten av materialet.

Aktivitet

1. Be barnen att koppla det de har lärt sig om gravitation till rörelserna hos föremål i solsystemet.

• Beordra barnen att minnas från Heavyweight Champion: Jupiter! Vilka egenskaper gör att en planet har mer eller mindre gravitation? Planeter som är massiva och har den största diametern har störst gravitation. Vilka egenskaper påverkar inte gravitationen? Förekomsten av en atmosfär, temperaturen och avståndet från solen påverkar inte en planets gravitation.
• Är föremålen i solsystemet stilla eller är de i rörelse? Solens gravitation drar planeterna i bana runt den, och vissa planeter drar månar i bana runt dem. Även rymdskepp är i rörelse genom solsystemet, antingen i omloppsbana runt jorden eller månen eller på väg till andra världar, på grund av gravitationskrafterna. Juno-uppdraget kommer att dras in i en bana runt Jupiter av Jupiters intensiva gravitation.
• Hur påverkar gravitationen rörelserna av objekt – som planeter – i solsystemet? Har någon sett eller lekt med en ”gravitationsbrunn”? Hur modellerar en ”gravitationsbrunn” gravitationen i solsystemet – vilken del av denna modell är solen? Planeterna? Gravitationsbrunnens centrum är solen, och mynten eller kulorna är en modell av planeterna. Ju närmare solen planeten befinner sig, desto större är dragningskraften från solens gravitation och desto snabbare kretsar planeten. Denna modell misslyckas eftersom föremål i stabila banor inte faller in i solen. (Kometer är objekt med banor som lätt kan bli instabila och falla in i solen).

2. Berätta för barnen att de ska göra en modell av hur föremål – som planeter – interagerar i rymden.

• Har något av barnen lekt på en studsmatta? Vad händer med trampolinens yta när man sitter på den? Vad skulle hända om en kompis försökte rulla en boll på ytan när du sitter på den?

Förklara att rymden kan fungera ungefär som trampolinens yta. De fördjupningar som görs på ytan representerar de ”gravitationsbrunnar” som skapas av massiva objekt i rymden.

3. Uppmana barnen att experimentera med samma effekter på modeller i mindre skala. Dela in barnen i grupper och ge varje grupp en förberedd broderiram som hänger i luften på tegelstenar eller böcker. Förklara att de ska använda kulor och Play-Doh-bollar för att modellera gravitationens effekter på föremål i rymden.

• Vad kommer att hända med plastskivorna (rymden) om de lägger till en kula i den? Den kommer att sträcka ut sig och kulan kommer att rulla.
• Vad kommer att hända om det finns två kulor på arket? Kulorna kommer att rulla mot varandra.

4. Uppmana barnen att experimentera med sina modeller av rymden genom att placera och släppa kulorna (tillsammans och var för sig) på arket.

5. Be grupperna att var och en lägga till en stor, 2″ rund boll Play-Doh för att föreställa en stor ”planet” ensam på arket. Be barnen ställa hypoteser om vad som kommer att hända om kulorna släpps på arket, och be dem anteckna sina tankar i sina journaler innan de testar dem. När de har släppt kulorna på arket kan du berätta att denna dragningskraft mot planeterna är en modell av gravitationen.

• Hur är detta en modell av gravitationen? Kulorna dras, eller ”faller”, mot planeten.
• Men representerar den här stora Play-Doh-planeten stark eller svag gravitation? Den här planeten har stark gravitation – kulorna faller rakt mot den.

6. Be grupperna att placera en mycket liten rund boll av Play-Doh (ungefär hälften av en kulas storlek), som representerar en liten asteroid, ensam på arket. Låt dem anteckna sina förutsägelser i sina journaler och testa sedan vad som kommer att hända med kulor som läggs till på arket.

• Vad kommer att hända om kulor läggs till på arket nu? Varför? Det kan hända att kulorna tar längre tid på sig att nå Play-Doh-asteroiden eller att de inte rör sig mot den alls.
• Vilken typ av gravitation kommer en liten asteroid att ha jämfört med en stor planet? Den har inte särskilt mycket ”gravitation”.

7. Be grupperna att placera Styroporkulan ensam på arket och, med anteckningar i sina journaler, experimentera med dess gravitationskraft.

• Vilken typ av föremål kan Styroporkulan modellera? Den kan föreställa en planet som inte är särskilt tät, som Saturnus.
• Hur förhåller sig dess storlek, massa och densitet till den stora Play-Doh-”planeten”? Den är ungefär lika stor, men mindre tät och därför mindre massiv.
• Vad kommer att hända när kulorna läggs till? Kommer de att bete sig mer som de gjorde för den stora eller den lilla Play-Doh-planeten? Återigen kan det ta längre tid för kulorna att nå jätteplaneten med låg densitet; de kommer inte att känna gravitationens dragningskraft lika starkt som de gjorde med den mycket stora Play-Doh-planeten.
• Har Saturnus lika stor gravitation som Jupiter? Saturnus gravitation är inte särskilt stark jämfört med Jupiters.

Håll barnen i minnet att en planets gravitationskraft beror på dess massa och storlek. Saturnus är stor i storlek, men den har inte alls lika mycket massa packad i sin volym som Jupiter.

8. Uppmana grupperna att experimentera med att släppa kulorna på olika ställen, och med olika mängder Play-Doh eller Styroporbollen, på olika ställen på deras gravitationsfält.

• Har kulorna någonsin kortvarigt cirkulerat runt planeten?
• Har de någonsin undvikit planeten?
• Har små asteroider upplevt gravitation? Asteroider och andra små kroppar, som kometer, hålls också i omloppsbana runt solen av solens stora gravitationskraft – även när de befinner sig på stora avstånd från solen. De kan också dras in i en omloppsbana runt en planet – som Mars två månar – eller slå mot en måne eller planet.

9. När barnen har experimenterat färdigt, diskutera deras resultat.

• Hur betedde sig kulorna mot den största Play-Doh-planeten? De rullade direkt mot den. På vilket sätt liknade detta gravitationen? Den stora planeten hade mycket massa och, i vår modell, mycket gravitation.
• Hur betedde sig kulorna mot planeten av styrofoam? De kanske ignorerade den helt och hållet. Varför? Kulan hade inte mycket massa, och därför hade den mycket liten gravitation i den här modellen.
• Har ett stort föremål alltid mycket massa? Nej!
• Om vi kan mäta en planets gravitation och dess storlek, vad kan det säga oss om den planeten? Planetens gravitation kan berätta mer om planetens massa, vilket hjälper oss att bestämma dess densitet och hur dess inre ser ut.

Beordra barnen att i sina journaler, utifrån sina modeller, rita hur djupa gravitationsbrunnar månen, jorden och Jupiter var och en skapar i rymden. Be dem beskriva hur deras skillnader i gravitation relaterar till varje objekts storlek och massa.

10. Uppmana barnen att beskriva hur denna modell av gravitation liknar verklig gravitation och hur den misslyckas.

• Förflyttar sig föremål i solsystemet mot varandra med verklig gravitation, som de gjorde i modellen? Ja.
• Rullar objekt mot varandra i rymden på grund av gravitationen? Nej, de dras med men rullar inte.
• Har planeter i vårt solsystem vanligen kolliderat med varandra? Nej, de är väldigt långt ifrån varandra och de kretsar runt solen. Ibland kolliderar dock kometer och asteroider med planeter.

Slutsats

Förklara att Juno-uppdraget till Jupiter kommer att uppleva Jupiters gravitation på ungefär samma sätt som en mycket, mycket liten marmor skulle kunna göra i vår modell. Visa en bild eller videoanimation av Juno i omloppsbana runt Jupiter. (Juno kommer dock att kretsa kring Jupiter i stället för att falla in i den.) Junos instrument kommer att hålla noggrann koll på hur Jupiters dragningskraft på rymdskeppet förändras när rymdskeppet passerar över planetens yta. På så sätt kommer Juno att kunna mäta hur Jupiters gravitation skiljer sig från plats till plats. Genom att mäta de små förändringarna i Junos bana kommer forskarna att få veta exakt var Jupiter håller huvuddelen av sin massa i sitt djupa inre. Forskarna kan sedan dra slutsatser om sammansättningen av Jupiters osynliga lägre lager och kärna.

• Hur stark dragningskraft kommer Juno att känna när den kretsar runt Jupiter? En mycket stark dragningskraft!

Om möjligt kan du bygga vidare på barnens kunskaper genom att erbjuda dem en framtida aktivitet om Jupiters familjehemligheter. Bjud in barnen att återvända för att avsluta sina undersökningar av Jupiter genom att delta i den avslutande aktiviteten, Min resa till Jupiter, där de skapar klippböcker för att dokumentera sina egna resor till Jupiters djupaste mysterier!