Schüler krümmen die Raumzeit

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Trotz der geringen Größe des „portablen Sonnensystems“ funktionierte es ganz gut. Die Spannung des Stoffs war weniger kritisch als ich dachte. (Bau-Bericht und Quelle hier)

Zudem würde ich vermuten dass es mit mehr als 10-12 Schülern etwas eng wird.

Kugeln werden mit einem Plastikschälchen wieder eingesammelt:

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Sogar der Versuch eine kleinere Kugel als Mond um die Größere kreisen zu lassen funktioniert. Eine noch größere Kugel wäre aber sicherlich besser, da es mit diesen zwei aus dem Murmelsets eines U.S.-Spielwarengeschäft nicht immer klappt.

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Der Sonnenbeauftragte setzt ein Sonnengewicht in die Mitte des Simulators.

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Der Simulator ist klein genug um auch als Kind an die Kugeln in der Mitte zu kommen.

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Alle dürfen verschiedene Umlaufbahnen, Geschwindigkeiten und Kugelgrößen ausprobieren. Tennisbälle haben eine zu hohe Reibung und sind für ihre Größe zu leicht…

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Die kleinen Kugeln schaffen am meisten Runden.

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Erst eine…

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…dann viele…

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…dann Alle.
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Auch der Versuch viele Kugeln in unterschiedliche Richtungen laufen zu lassen, bis sich das Chaos selbst ordnet, klappte meist wie geplant.

Hier der Fragenkatalogentwurf für das Arbeitsblatt:

Auf der US Seite und im Video finden sich noch weitere Versuche und Tipps. Bauchschmerzen bereitet mir die Visualisierung von „dunkler Energie“, aber das ist für die 5. Klasse sowieso noch etwas abstrakt, und dafür reicht es wohl aus.

Versuche bzw. Fragen:

A- Entstehung eines geordneten Sonnensystems: Lasst eine Hand voll Murmeln im Uhrzeigersinn, eine mit weniger Kugeln gegen den Uhrzeigersinn um die Sonne laufen. Was passiert? Klappt es jedes mal?

B- Kannst Du eine größere Murmel um die Sonne kreisen lassen, während eine kleinere Murmel als Mond um die andere Murmel rotiert?

C- Wenn es zwei Sonnen gibt, können die Kugeln um Beide kreisen?
Ist das schwierig zu schaffen?

D- Laufen die Murmeln gleichmäßig schnell um die Sonne?
Rolle eine Murmel dichter an der Sonne vorbei. Verändert sich die Geschwindigkeit und die Form der Umlaufbahn?

E- Wissenschaftler vermuten dass „dunkle Energie“ dazu führt, dass sich das Universum schneller ausdehnt. Was müsste mit dem Stoff passieren, dass Objekte sich voneinander entfernen statt aufeinander zu fallen?

F- Fallen Dir weitere Experimente ein, die man durchführen kann? Probiere eigene Ideen aus.

G- Warum werden die Kugeln langsamer? Warum werden Planeten nicht langsamer?

Das eigentliche Arbeitsblatt stelle ich online, wenn ich die Bilder gegen freie werke getauscht habe, oder durch eigene Zeichnungen ersetzen konnte… Und es etwas korrigiert habe.

Noch ein Tipp zum Schluss: Der Transport gelingt am besten, wenn man kleine zusammengesteckte Clips dazu benutzt die Ringe zusmamen zu halten, und große um die Standbeine zu Bündeln. Diese sollten drei links, drei Rechts verbunden werden, und dann fädelt man ein dünnes 2 Meter Rohr durch und sichert dieses mit kleinen Clips an den Enden. So kann man das Ungetüm angenehm tragen. Bilder folgen noch.

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Students warp space-time (see build and the original source here)

Even though the „portable solar system“ is a bit small it worked well. The tension of the fabric was less critical then I had thought.
More then 10-12 students might be a problem to fit around the small circle.

Planets are easily gathered by pressing a small plastic bowl down into the fabric of space time.

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Letting a smaller „moon“ orbit around „earth“ while both spin around the center weight worked, but not every time. A larger marble would probably result in more sucessfull tries.

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The master of the sun sets the weight into the simulator.

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The smaller size has the advantage that kids can reach the center by themselves.

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Everyone can try different marbles, orbits and speeds. The larger tennis-balls do not work well as they are light and have a high friction.

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The small marbles work best.

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Begin with one…

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…then many…

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…then all.

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The experiment to start many marbles in different directions until they order themselves worked almost every time.

This is a draft of the questions I put on the worksheet. See the original project site and video for further information, activities and explanations. I am not completely happy with the visualization of dark energy, but it is a bit too abstract for kids that age anyway.

Questions and activities

A- Self-ordering solar system
Throw one hand full of marbles one way, another one in the opposite direction. What happens? Does it work every time?

B- Can a smaller marble orbit around a larger one like a moon, while both orbit the sun in the center?

C- When there are two suns in the simulator, can you orbit a marble around both? Explain it’s orbit.

D- Do the marbles orbit the sun at a constant speed?
Shoot a marble close to the sun.
What do you notice about the speed and shape of it’s orbit?

E- Scientists expect that „dark energy“ leads to a faster expansion of the universe. How would you have to deform the fabric to make objects drift apart instead of Falling towards each other?

F- Can you think of more experiments? Try different marbles, orbits and sun sizes.

G- Why do the marbles slow down and fall into the center? Why does earth and the other planets keep orbiting for millions of years?

It’s all a bit rough, and please excuse the rough translation.
I am not sure when I will be able to finish the worksheet, replace the images by ones with free licenses or self-drawn pictures and translate it to english.

Some more advice:
For transporting the simulator, use and connect smaller clips, attach them to hold the loops together.
Attach the legs to opposite sides and bundle them together with larger clips.
Push a small 2 meter pipe through the legs and secure it’s end with small clips. This way it can easily be carried around.
Images will follow.

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