Χρόνος διαπλανητικού ταξιδιού

Υλικά

• Μολύβι
• Πρόχειρο χαρτί
• Εικόνες αντικειμένων ηλιακού συστήματος
• Φύλλο εργασίας μαθητή – λήψη PDF
• Κλειδί απάντησης δασκάλου – λήψη PDF
• Μεγάλο μπλοκ παρουσιάσεων / χαρτί του μέτρου
• Μαρκαδόροι
• (Προαιρετικό) αριθμομηχανή

Διαχείριση

• Κατεβάστε εικόνες των πλανητών και εμφανίστε τις στην τάξη για αναφορά.
• Προβάλετε ή αντιγράψτε τους πίνακες από το φύλλο εργασίας του μαθητή σε μεγάλο χαρτί παρουσίασης ή στον πίνακα.
• Οι μαθητές μπορούν να εργαστούν μεμονωμένα ή σε ομάδες στις οποίες συνεργάζονται και διανέμουν ρόλους.
• Εάν ο χρόνος είναι περιορισμένος, αναθέστε σε κάθε ομάδα έναν τρόπο μεταφοράς ή έναν πλανήτη για τον οποίο θα πραγματοποιηθούν οι υπολογισμοί.

Ιστορικό

Το ηλιακό σύστημα είναι τεράστιο. Η κατασκευή ενός μοντέλου του ηλιακού συστήματος υπό κλίμακα μπορεί να βοηθήσει τους μαθητές να αισθητοποιήσουν τις τεράστιες αποστάσεις μεταξύ των πλανητών. Δώσε τους την ευκαιρία να βελτιωθούν ακόμη περισσότερο με αυτό το μάθημα, το οποίο τους δίνει να καθορίσουν πόσο χρόνο θα χρειαζόταν για να ταξιδέψουν σε κάθε έναν από τους μεγάλους πλανήτες και στον νάνο πλανήτη Πλούτωνα.

Πόσο μεγάλοι είναι οι πλανήτες και πόσο μακριά βρίσκονται μεταξύ τους;  Δείτε πώς συγκρίνονται τα μεγέθη των πλανητών και οι αποστάσεις μεταξύ τους στο σχετικό βίντε σο YouTube.

Θυμηθείτε ότι μπορείτε να βάλετε ελληνικούς υπότιτλους, εάν πατήσετε στις "Ρυθμίσεις" του βίντεο και στη συνέχεια "Υπότιτλοι --> Αυτόματη μετάφραση --> Ελληνικά"

Για αυτό το μάθημα, ακολουθούμε μια απλοποιημένη προσέγγιση και βάζουμε τους μαθητές να υπολογίσουν την απόσταση της Γης από τους πλανήτες σε ευθεία γραμμή.  Αν και αυτή η προσέγγιση είναι αποτελεσματική  για το επίπεδο των μαθητών Δημοτικού, δεν μπορεί να εφαρμοστεί στα πραγματικά διαστημικά ταξίδια, επειδή οι αποστάσεις σε ευθεία γραμμή από τους πλανήτες μεταβάλλεται καθημερινά και τα διαστημόπλοια δεν ταξιδεύουν σε ευθεία γραμμή.

Όταν στέλνουμε ένα διαστημόπλοιο σε έναν άλλο πλανήτη, αυτό ακολουθεί μια καμπύλη διαδρομή, ή τροχιά , λόγω της βαρυτικής έλξης του Ήλιου και των άλλων αντικειμένων του ηλιακού συστήματος τα οποία πλησιάζει. Επιπλέον, οι πλανήτες κινούνται συνεχώς, γεγονός που μπορεί να επηρεάσει τον χρόνο που χρειάζεται για να ταξιδέψουμε σε αυτούς. Ο πλανήτης που θέλουμε να πάμε μπορεί να βρίσκεται στην ίδια πλευρά του Ήλιου με τη Γη όταν εκτοξεύεται το διαστημικό σκάφος, αλλά μέχρι να φτάσει εκεί μπορεί να είναι στην εντελώς αντίθετη πλευρά. Κατά συνέπεια στοχεύουμε τον πύραυλο όχι εκεί που είναι τώρα ο πλανήτης, αλλά εκεί που θα είναι όταν φτάσει ο πύραυλος..

Ωστόσο, η παράλειψη αυτών των παραγόντων επιτρέπει στους μικρούς μαθητές να υπολογίσουν το χρόνο που θα τους πάρει για να φτάσουν στους πλανήτες περπατώντας, οδηγώντας τα ποδήλατά τους, οδηγώντας αυτοκίνητο, επιβαίνοντας σε πύραυλο ή ταξιδεύοντας με την ταχύτητα του φωτός. Φυσικά, οι περισσότεροι από αυτούς τους τρόπους μεταφοράς είναι αδύνατο να εφαρμοστούν στα διαστημικά ταξίδια, αλλά επειδή είναι πιο απτά για τους μαθητές, μπορούν να τους βοηθήσουν  να κατανοήσουν εννοιολογικά τις τεράστιες αποστάσεις στο ηλιακό μας σύστημα. Σημειώστε ότι η ταχύτητα ταξιδιού που χρησιμοποιείται για τον πύραυλο είναι η μέγιστη ταχύτητα του Parker Solar Probe της NASA, του ταχύτερου διαστημικού σκάφους που υπάρχει.

Διαδικασίες

1. Δώστε στους μαθητές τα φύλλα εργασίας, μολύβια, πρόχειρο χαρτί και, εάν επιθυμείτε, αριθμομηχανές.
2. Ζητήστε από έναν εθελοντή να διαβάσει τις οδηγίες από το φύλλο εργασίας του μαθητή.
3. Ρωτήστε την τάξη πώς πρέπει να υπολογιστεί η απόσταση από τη Γη σε κάθε έναν από τους πλανήτες και τον Πλούτωνα. Απάντηση: Αφαιρέστε τις κατάλληλες αποστάσεις.
4. Ζητήστε από τους μαθητές να παραστήσουν τα προβλήματα που πρέπει να λυθούν χρησιμοποιώντας εξισώσεις με ένα γράμμα να αντιστοιχεί στην άγνωστη ποσότητα.
5. Ζητήστε από την τάξη να δουλέψουν μαζί για να υπολογίσουν την απόσταση από τη Γη σε καθέναν από τους πλανήτες και τον Πλούτωνα. Συμπληρώστε μαζί το διάγραμμα της τάξης καθώς οι μαθητές συμπληρώνουν τα διαγράμματα στα φύλλα εργασίας τους.
6. Ζητήστε από τους μαθητές να μαντέψουν πόσο χρόνο θα τους πάρει για να ταξιδέψουν στους πλανήτες χρησιμοποιώντας τους διάφορους τρόπους μεταφοράς. Συμπληρώστε αυτές τις εικασίες στο διάγραμμα της τάξης.
7. Ρωτήστε τους μαθητές πώς πρέπει να προσδιορίσουμε τους πραγματικούς χρόνους ταξιδιού ανά κάθε τρόπο μεταφοράς σε έναν δεδομένο πλανήτη. Απάντηση: Διαιρέστε την απόσταση με την ταχύτητα που προτείνεται για κάθε είδος μεταφορικού μέσου.
8. Ζητήστε από τους μαθητές να παραστήσουν τα προβλήματα που πρέπει να λυθούν χρησιμοποιώντας εξισώσεις με ένα γράμμα που ωα αντιστοιχεί στην άγνωστη ποσότητα.
9. Ζητήστε από τους μαθητές να εργαστούν μεμονωμένα ή σε μικρές ομάδες για να εκτελέσουν τους υπολογισμούς και να καταγράψουν τις απαντήσεις τους στα φύλλα εργασίας τους.
10. Συγκρίνετε τις πραγματικές απαντήσεις σε εικασίες και προσδιορίστε πώς διαφέρουν. Ήταν κοντά οι εικασίες των μαθητών; Ακολούθησαν το ίδιο μοτίβο;
11. Εάν το επιτρέπει ο χρόνος, ζητήστε από τους μαθητές να μετατρέψουν μερικούς από τους μεγαλύτερους αριθμούς ωρών σε ημέρες ή χρόνια.
12. Επισημάνετε στους μαθητές ότι δεν μπορούμε να ταξιδέψουμε με την ταχύτητα του φωτός, αλλά καθώς η τεχνολογία βελτιώνεται, μπορεί να είμαστε σε θέση να ταξιδέψουμε πιο γρήγορα και να φτάσουμε σε άλλους πλανήτες νωρίτερα.
13. Ζητήστε από τους μαθητές να ερευνήσουν πόσο μακριά είναι το πλησιέστερο αστέρι και το γειτονικό πλανητικό σύστημα και, στη συνέχεια, καθορίστε πόσο χρόνο θα χρειαζόταν με πύραυλο για να φτάσουμε εκεί.
14. Ζητήστε από τους μαθητές να εντοπίσουν μερικές από τις προκλήσεις της αποστολής ανθρώπων σε τόσο μακρινά ταξίδια. Μερικές προκλήσεις που μπορεί να αναφέρουν περιλαμβάνουν τη λήψη αρκετής τροφής, νερού και αέρα για να αναπνέουν, το να μένουν μακριά από τις οικογένειές τους τόσο πολύ, τις φυσιολογικές επιπτώσεις της παρατεταμένης παραμονής στο διάστημα, το χρονικό διάστημα που θα τους έπαιρνε για να επιστρέψουν και πολλά άλλα.

Αξιολόγηση

1. Οι μαθητές θα πρέπει να είναι σε θέση να κατανοήσουν ποιοι υπολογισμοί χρειάζονται για να δώσουν τις επιθυμητές απαντήσεις.
2. Οι μαθητές θα πρέπει να μπορούν να εκτελούν αυτούς τους υπολογισμούς είτε με το χέρι είτε χρησιμοποιώντας αριθμομηχανή.