Marble-ous Ellipses - Geschwindigkeit und Zeit von umlaufenden Körpern

Kurzbeschreibung:

In dieser Übung verwenden die Schüler eine elliptische Tafel, um die Geschwindigkeit und die Entfernung für ein Objekt in einer elliptischen Umlaufbahn zu ermitteln.

Die Ergebnisse werden dann in ein Diagramm der Geschwindigkeit gegen die Zeit aufgetragen, um zu verstehen, wie die Schwerkraft die Geschwindigkeit eines Planeten oder eines Satelliten in einer elliptischen Umlaufbahn beeinflusst (oder verändert).

Es wird empfohlen, dass die Schüler über Hintergrundwissen zu den Konzepten der kinetischen Energie und der potenziellen Gravitationsenergie sowie zum Konzept des Geschwindigkeitsvektors verfügen, bevor sie mit dieser Aufgabe beginnen.

Thema:
Wissenschaft, Physik, Mathematik
Lernziele:

  • Die Schüler sollten in der Lage sein, ein Diagramm der Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zeit zu erstellen und dieses mit den Vorstellungen von Beschleunigung und Entfernung zu verknüpfen, um die Prinzipien der Orbitalmechanik zu verstehen.
  • Die Schüler sollen verstehen, wie die Stärke der Schwerkraft mit der Entfernung von einem Planeten oder Stern variiert.
  • Die Schüler sollten einen Bezug dazu herstellen, wie ein Planet oder Satellit auf einer elliptischen Umlaufbahn beschleunigt und verlangsamt.

Altersspanne:
14 - 16 Jahre alt

Zeit
Vorbereitung: 1 Stunde
Lektion: 15 Minuten bis 1 Stunde

Ressource verfügbar in:
 Englisch, Französisch, Italienisch, Portugiesisch, Spanischund Estnisch.
Aktivität herunterladen - DE
Aktion 1: Messung von Geschwindigkeit und Entfernung auf einem Ellipsentisch

In dieser Aktivität verwenden die Schüler eine elliptische Tafel, um die Geschwindigkeit und die Entfernung eines Objekts auf einer elliptischen Bahn zu messen.

Die Ergebnisse werden dann in ein Diagramm der Geschwindigkeit gegen die Zeit aufgetragen, um zu verstehen, wie die Schwerkraft die Geschwindigkeit eines Satelliten in einer elliptischen Umlaufbahn beeinflusst (oder verändert).

Anschließend werden den Schülern eine Reihe von Fragen zu den während der Aktivität erstellten Diagrammen gestellt, und eine Diskussion über Kometenbeobachtungen und Erklärungen schließt die Aktivität ab.
Ausrüstung

  • Ellipsentafel - im Voraus hergestellt, Anleitung siehe Anhang: Anleitung für eine elliptische Tafelvorlage
  • Etwa 75 kleine Murmeln (ein paar kleine Murmeln sind nützlich, um das spitze Ende des Keils auszufüllen)
  • 2 x Meterstäbe oder Lineale
  • 50 cm Schnur
  • Nicht-permanenter Marker

Wussten Sie das?

Jahrtausendelang haben Philosophen und Astronomen über die Struktur des Sonnensystems und darüber hinaus gestritten.

Es haben sich zwei gegensätzliche Modelle für unser Sonnensystem herausgebildet: das geozentrische (oder erdzentrische) und das heliozentrische (oder sonnenzentrische). Um 200 v. Chr. war der antike griechische Astronom Aristoteles ein Anhänger des geozentrischen Modells und schlug vor, dass sich die Planeten (und die Sonne) mit gleichmäßiger Geschwindigkeit auf kreisförmigen Bahnen um die Erde bewegen, die sich im Zentrum des Universums befindet.

Heute wissen wir, dass dieses Modell nicht mit den Beobachtungen des Universums übereinstimmt, und stattdessen hat sich das heliozentrische Modell durchgesetzt.

Illustration des geometrischen Modells - die Annahme, dass die Erde im Zentrum des Universums liegt

Schlüsselwörter:

, , , , , ,