Educatief Pakket. 1ste graad Secundair Onderwijs. e s m. t ond. an de Vl

Transcriptie

1 Educatief Pakket 1ste graad Secundair Onderwijs Dit 1 pro ject word t ond ersteu nd id verhe O e s m aa an de Vl binnen h et actieplan wetenschapscommunicatie, een initiatief v

2 Het educatief pakket is een actie binnen het actieplan Wetenschapscommunicatie, een initiatief van de Vlaamse overheid. Het educatief pakket kadert in het multimediaal project Met Frank De Winne naar de ruimte, een project van VRT/ Canvas; Euro Space Society vzw en Flanders Technology International vzw. Het educatief pakket werd gerealiseerd door Technopolis, het Vlaamse doe-centrum voor wetenschap en technologie in Mechelen. Met Technopolis brengt F.T.I vzw in opdracht van de Vlaamse Regering wetenschap en technologie dichter bij de mens. Voor meer informatie over het actieplan Wetenschapsinformatie en Innovatie: Wees altijd voorzichtig! Technopolis kan niet verantwoordelijk gesteld worden voor gebeurlijke schade of ongevallen tijdens het uitvoeren van de experimenten. Flanders Technology International vzw alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden gereproduceerd zonder voorafgaandelijke schriftelijke toestemming van de uitgever. Verantwoordelijke uitgever: Erik Jacquemyn, Technologielaan, 2800 Mechelen. 2

3 Beste leerkracht, Dit educatief pakket heeft als doel om samen met uw leerlingen op een actieve manier enkele thema s rond natuurwetenschappen, biologie, aardrijkskunde, wiskunde en technologische opvoeding te behandelen. Het pakket behandelt zeven thema s, die telkens vertrekken vanuit een vraag aan een astronaut. De leerlingen worden aangemoedigd om na te denken over de openingsvraag en om op zoek te gaan naar het antwoord op de vraag. Zo komen ze meer te weten over het leven in het internationaal ruimtestation terwijl ze een aantal eindtermen behalen. Een Invulkaart begeleidt de leerlingen naar het juiste antwoord op de themavraag. Om meer inzicht te krijgen in het lesthema, kunnen ze het experiment op de Doe-kaart uitvoeren of kunnen ze een of meer fragmenten bekijken uit de Canvas-documentaire Beroep: astronaut. Voor de leerkrachten is er bij elk thema een leerkrachtenfiche voorzien, waarin didactische tips en achtergrondinfo staan. Op de antwoordkaart worden beknopt de antwoorden weergegeven, zoals de leerlingen die moeten invullen op hun Invul- en Doe-kaarten. Wij zijn ervan overtuigd dat dit pakket voor u een waardevol werkinstrument zal zijn. Indien u meer informatie wenst, kunt u steeds terecht op ons nummer of via het adres mijnbezoek@technopolis.be. We wensen u veel doe-plezier met dit wetenschappe-leuke pakket! Voorwoord 3 Inhoudstafel 3 Hoe gebruik je dit educatief pakket in de klas? 4 1 Wat gebeurt er met je hoofd in het ISS? 6 2 Waarmee schrijft een astronaut? 16 3 Hoe groot is een astronaut? 24 4 Hoe drinkt een astronaut? 34 5 Drinken astronauten hun eigen urine? 42 6 Hoe werkt een ruimterobot? 49 7 Kan je het ISS zien? 59 Eindtermen 68 3

4 Aan de slag! Bent u vakleerkracht in de eerste graad van het secundair onderwijs? Dan kan u meteen aan de slag met dit pakket. Als u een thema wil behandelen dat uitsluitend uw vakgebied aanbelangt, kan u een passend thema vinden door naar de vakaanduiding te kijken die bovenaan elke pagina vermeld staat. Of deinst u er niet voor terug om ook andere vakken in uw les aan bod te laten komen, of wil u in het kader van projectwerk iets doen rond ruimtevaart? Dan kan u de thema s vakoverschrijdend gebruiken, naargelang de interesse van u en de leerlingen. Het vak natuurwetenschappen bijvoorbeeld, komt in elk thema aan bod. Methodiek De leerlingen krijgen voor elk thema een Invulkaart en een Doe-kaart. Op de Invulkaart kunnen de leerlingen een hypothese formuleren. Vervolgens begeleidt de Invulkaart hen naar het juiste antwoord. Tijdens hun zoektocht, worden de leerlingen doorverwezen naar beeldfragmenten uit de Canvas-documentaire Beroep: astronaut, waarin Frank De Winne wordt gevolgd tijdens zijn voorbereidingen voor de OasISS missie in Bovendien worden de leerlingen aangemoedigd om het experiment op de Doe-kaart uit te voeren, om zo meer te weten te komen over het onderwerp. De filmpjes zijn een hulpmiddel voor de leerlingen, maar geen voorwaarde om de les te kunnen geven. Voor u als leerkracht is er bij elk thema een Leerkrachtenfiche en een Antwoordkaart voorzien. Op de Leerkrachtenfiche staan enerzijds Didactische tips om de les vlot te laten verlopen, handig gegroepeerd zodat ze makkelijk te linken zijn aan de Invulkaart en de Doe-kaart van de leerlingen. Anderzijds bevat de Leerkrachtenfiche ook Achtergrondinformatie, die u kan gebruiken om uzelf te verdiepen in het thema. Op de antwoordkaart worden beknopt de antwoorden weergegeven, zoals de leerlingen die moeten invullen op hun Invul- en Doe-kaarten. De beeldfragmenten uit de Canvas-documentaire Beroep: astronaut kan u vinden op de website: Lesverloop Om de les tot een goed einde te brengen, volstaat het de instructies op de Invulkaarten van de leerlingen te volgen, gecombineerd met de Didactische tips op de Leerkrachtenfiche. Een lesthema begint steeds met het nadenken over een wetenschappelijke vraag inzake ruimtevaart. U leidt een klassikale discussie waarin de verschillende meningen van de leerlingen gehoord worden. Moedig de leerlingen wel aan om, met behulp van de argumenten van de medeleerlingen, elk voor zich een antwoord te formuleren. Op de Doe-kaart staat telkens een experiment beschreven, dat de leerlingen helpt om het antwoord op de themavraag te vinden. Er worden steeds eenvoudige materialen gebruikt, die vaak al voorhanden zijn in de klas. De overige benodigdheden kunnen de leerlingen meebrengen van thuis. De meeste experimenten worden in groep uitgevoerd, zoals uitgelegd op de Doe-kaart. De experimenten waarbij geen leerlingenaantal vermeld staan, kunnen individueel of in groepjes van twee uitgevoerd worden, naargelang het beschikbare tijdsbestek. 4

5 Bij elk lesthema horen ook een of meerdere filmpjes, uit de Canvas-documentaire Beroep: astronaut. De filmpjes tonen hoe het er aan toegaat in het leven van een echte astronaut. De leerlingen leren er verschillende aspecten van de ruimtevaart kennen en kunnen die kennis gebruiken om zich te verdiepen in de themavraag. Let wel: de filmpjes zijn een mooie aanvulling, maar niet noodzakelijk voor een goed lesverloop. Voor sommige thema s moeten de leerlingen een aantal begrippen opzoeken. Daarbij is het belangrijk dat ze toegang hebben tot woordenboeken, encyclopedieën en/of PC s met internetverbinding. Op het einde van elk lesthema, bundelen de leerlingen alle kennis die ze tijdens de les hebben opgedaan zodat ze opnieuw een antwoord op de themavraag kunnen formuleren. Eindtermen Vaak is het een hele opgave om de doelstellingen van het leerplan binnen de termijn van een schooljaar te realiseren. Het educatief pakket Vragen aan een astronaut helpt u alvast om een aantal verplichte lesinhouden gericht en aantrekkelijk te brengen. Bij elk thema is aangegeven welk vakdomein van toepassing is. Achteraan dit educatief pakket vindt u een overzicht van de eindtermen die het lespakket mee kan helpen realiseren. En na de les? Vonden uw leerlingen wetenschap in een ruimtevaart-jasje ook zo interessant? Dan is een bezoekje aan Technopolis zeker de moeite waard. In de interactieve opstellingen rond ruimtevaart, worden de leerlingen ondergedompeld in de fascinerende wereld van de astronauten. Ze lanceren er zelf een raket, komen te weten hoeveel ze wegen op Mars en ontdekken wat een ruimtevaarder eet. Bovendien kunnen ze er te weten komen hoe het voelt om te wandelen op de maan! 5

6 1.1 Invulkaart A Wat is volgens jou het effect dat een verblijf in het ISS heeft op je hoofd? Kleur het bolletje bij het antwoord van jouw keuze. Het wordt dikker Het wordt dunner Het blijft hetzelfde En op je benen? Ze worden dikker Ze worden dunner Ze blijven hetzelfde Waarom denk je dat dat gebeurt? Overleg met je klasgenoten. 6

7 B Luister naar de instructies van je leraar en voer het experiment Steek je hand in de lucht! uit. Kijk na het experiment naar je handen en vul volgende tabel in: Kleur Dikte Linkerhand (langs je lichaam) Rechterhand (in de lucht) Wat is je besluit? (Schrap wat niet past) Het bloed in ons lichaam stroomt gemakkelijker/moeilijker naar beneden dan naar boven. C Voer samen met een klasgenoot het experiment Steek je benen in de lucht uit volgens de instructies op de Doe-kaart. Vul volgende tabel in: Kleur Dikte Benen omhoog (liggend) Benen omlaag (rechtopstaand) Wat is je besluit? (Schrap wat niet past) Het bloed en de andere vloeistoffen in ons lichaam stromen gemakkelijker/moeilijker naar boven dan naar beneden. 7

8 D Bekijk het filmpje: Zweven of vallen? Wat gebeurt er met de voorwerpen die Frank loslaat in het internationaal ruimtestation? Zet voor elk voorwerp een kruisje in de juiste rij. Valt naar beneden Blijft zweven Stijgt naar het plafond Wat is je besluit? (Vul in) Tang Klasfoto Geluksbrenger Voorwerpen in de ruimte... E Bekijk nu twee filmpjes van Frank De Winne ( Zweven in de ruimte en Tijdens de training ): één filmpje is gemaakt tijdens zijn training op aarde, in het andere filmpje verblijft hij in het ISS. Vul als conclusie volgende tekst aan met woorden uit volgend lijstje: stijgen, gemakkelijker, dikker, hetzelfde, vallen, zweven, dunner, moeilijker. Opgelet: je moet niet elk woord gebruiken. Op aarde voorwerpen wanneer je ze loslaat. Daarom stroomt bloed op aarde naar beneden dan naar boven. In de ruimte zullen voorwerpen. Dat effect merk je ook aan het bloed en de andere vloeistoffen in het lichaam van een astronaut. Het hoofd van Frank De Winne is in de ruimte dan op aarde. Wat je niet zag in het filmpje, is dat zijn benen in het ISS zijn. F Nadenkertje: Wanneer astronauten terugkeren naar de aarde, vallen ze makkelijk flauw. Waarom hebben ze last van flauwtes? Overleg met je klas en denk aan wat je tijdens deze les geleerd hebt. Formuleer samen een antwoord. 8

9 1.2 Doe-kaart: Steek je benen in de lucht! Wat heb je nodig? - Stopwatch - Lintmeter - Wasbare stiften of stukjes tape - Jezelf en een klasgenoot (een proefleider en een proefpersoon) Aan de slag! De proefpersoon staat, op een ontspannen manier, gedurende 10 minuten rechtop (de proefleider houdt de tijd in de gaten). De proefleider markeert drie meetplaatsen op het been van de proefpersoon (met een wasbare stift of met stukjes tape): - A: Net boven de knie - B: Het dikste punt van de kuit - C: Net boven de enkel De proefleider meet nu met een lintmeter de omtrek van het been op de plaatsen A, B en C. Opgelet: meet nauwkeurig! De lintmeter moet goed tegen de huid aangedrukt zijn, maar mag het been niet samendrukken. 9

10 De proefleider noteert de resultaten in de tabel. De proefpersoon gaat nu liggen met de benen in een rechte hoek naar omhoog. Gebruik daarvoor een muur. Na 10 minuten meet de proefleider opnieuw de omtrek van het been op de drie plaatsen en noteert de resultaten. Let op: tijdens het meten blijft de proefpersoon met de benen omhoog liggen! Wat gebeurt er? Vul volgende tabel in: Plaats van de meting Beenomtrek (rechtopstaand) Beenomtrek (liggend met de benen omhoog) A... cm... cm B... cm... cm C... cm... cm 10

11 1.3 Leerkrachtenfiche Didactische tips A Moedig de leerlingen aan om na te denken over de kwestie Ondergaat je lichaam veranderingen wanneer je naar de ruimte reist?. Waarom zou dat kunnen zijn? Of waarom zou er niets veranderen? Laat de leerlingen discussiëren maar moedig ze aan om elk voor zich een antwoord te formuleren. Vertel de leerlingen dat ze nu gaan onderzoeken wat de juiste antwoorden zijn. B Laat de leerlingen het experiment Steek je hand in de lucht uitvoeren: De leerlingen staan recht naast hun schoolbank. Alle leerlingen steken hun rechterhand in de lucht, zonder ze te ondersteunen. Hun linkerhand laten ze losjes langs het lichaam hangen. Gedurende twee minuten blijven ze zo staan. Wanneer de leerkracht het stopsein geeft, bestuderen de leerlingen onmiddellijk beide handen. Wat zien ze? Vooral het verschil in kleur valt op: de linkerhand is roder van kleur, de rechterhand is witter. Na twee minuten is het verschil in dikte nauwelijks merkbaar. De leerlingen besluiten dat bloed makkelijker naar beneden stroomt dan naar boven. C Verdeel de leerlingen in groepjes van twee en laat hen zelfstandig (aan de hand van de Doekaart) het experiment Steek je benen in de lucht uitvoeren. Vooral het verschil in dikte valt op: wanneer de benen in de lucht gestoken worden, daalt hun omtrek (vooral op positie B) tot twee centimeter. Ook worden de benen duidelijk witter, maar dat is moeilijker waar te nemen omdat de leerlingen niet meer kunnen vergelijken met de beginpositie. De leerlingen besluiten dat bloed moeilijker naar boven stroomt dan naar beneden. D In het filmpje zien de leerlingen dat niet alleen astronauten zweven, maar ook alles om hen heen. Dat staat in schril contrast met wat ze op aarde zien: voorwerpen vallen naar beneden. E In het filmpje zien de leerlingen dat het hoofd van Frank De Winne tijdens zijn verblijf in het ISS er dikker uit ziet dan tijdens zijn training. Nu worden de leerlingen aan de hand van een invuloefening aangemoedigd om het verband te zien met de waarnemingen die ze eerder gedaan hadden: - Bloed stroomt makkelijker naar beneden dan naar boven. - In de ruimte vallen voorwerpen niet, maar ze zweven. Het bloed van een astronaut kan je vergelijken met een zwevend voorwerp: het stroomt even makkelijk naar boven als naar beneden. Terwijl op aarde het merendeel van het bloed (en de andere lichaamsvloeistoffen) zich beneden ons hart bevindt, verdelen onze lichaamsvloeistoffen zich in de ruimte gelijkmatig over het hele lichaam. Extra info: Dat heeft enkele merkbare gevolgen: - Astronauten hebben vaak het gevoel verkouden te zijn, omdat snot minder makkelijk wordt afgevoerd door het gebrek aan zwaartekracht. - Astronauten hebben minder dorst in de ruimte. 11

12 F Tenslotte worden de leerlingen uitgedaagd om wat ze geleerd te toetsen aan een voorbeeld uit de realiteit. Zet ze aan het nadenken en stuur hun antwoord in de juiste richting. Om de discussie op gang te brengen, stel je vragen als: - Wanneer val je flauw? - Hebben je hersenen veel bloed nodig? - Wat gebeurt er met het bloed van een astronaut als hij terugkeert naar de aarde? Extra info: Wanneer de astronaut terugkeert naar de aarde, zijn de lichaamsvloeistoffen in zijn lichaam opnieuw onderhevig aan de zwaartekracht. Daardoor stroomt er nu minder zuurstofrijk bloed naar zijn hersenen. Astronauten zijn bij hun terugkeer naar de zwaartekracht dan ook Extra vatbaar voor flauwvallen. Door flauw te vallen, zorgt je lichaam ervoor dat je in een horizontale positie terecht komt, zodat bloed gemakkelijker naar je hoofd kan vloeien. Het vloeistofniveau van een astronaut herstelt zich in minder dan drie dagen tot het normale, aardse niveau Achtergrondinfo Hoe zijn bloed en lymfe verdeeld in je lichaam? Twee belangrijke vloeistoffen stromen voortdurend doorheen je lichaam. Bloed vervoert voedingsstoffen en afvalstoffen naar hun bestemming. Bovendien zorgt het voor zuurstoftransport vanuit de longen naar de rest van het lichaam. Lymfe of weefselvocht is kleurloos en speelt een belangrijke rol in onze afweer tegen ziektes. Op aarde zorgt de zwaartekracht ervoor dat de vloeistoffen in ons lichaam naar beneden getrokken worden. Het merendeel van de vloeistoffen bevindt zich dan ook beneden ons hart. In de ruimte, waar geen zwaartekracht heerst, verdelen vloeistoffen zich gelijkmatig over het hele menselijke lichaam. Het mensenlichaam reageert op die herverdeling van vloeistoffen, door het signaal door te geven dat er te veel bloed aanwezig is in het lichaam. De nieren filteren het teveel aan vloeistof uit het lichaam van de astronaut en die elimineert ze in het toilet. Na een tijdje in de ruimte, heeft het astronautenlichaam zich neergelegd bij de situatie en voelt de ruimtereiziger zich weer normaal. Weetje: Doordat een astronautenlichaam minder bloed bevat en doordat bloedcirculatie in de ruimte veel makkelijker gaat, hebben ruimtereizigers minder ijzer nodig. Ze krijgen dus een aangepast, ijzerarm dieet, opdat het overtollige ijzer geen weefselschade zou veroorzaken. Extra: Wat gebeurt er als je je helm afzet tijdens een ruimtewandeling? Iedereen weet dat je best een ruimtepak en bijpassende helm aantrekt wanneer je een ruimtewandeling gaat maken. Die beschermen je lichaam tegen de lage druk, voorzien je longen van voldoende zuurstof en schermen je huid af van de gevaarlijke straling van de zon. 12

13 Als je je helm afzet in de ruimte, en daarmee bedoelen we niet in het ISS maar in de luchtledige ruimte, kan je maar best meteen uitademen. Dan zijn je kansen op overleven het grootst. Als je je adem wel inhoudt, raken je longen ernstig beschadigd (door het grote verschil in luchtdruk), waardoor je er al gauw het loodje bij legt. De extreem lage luchtdruk om je heen zorgt er ook voor dat je langzaam begint op te zwellen. Het water in je huid en de omliggende weefsels verdampt, waardoor het meer plaats inneemt. Sommige lichaamsdelen worden tot twee keer groter! Gelukkig is je huid sterk genoeg om ontploffing tegen te gaan. Je bloed zal niet gaan koken, bloedvaten zijn immers sterk genoeg om je bloeddruk voldoende hoog te houden. Wat wel begint te koken, is het speeksel op je tong. Door het gebrek aan lucht in de ruimte, zal je er niet snel doodvriezen. Vacuüm is immers een goede isolator, denk maar aan een thermosfles. Tegen de tijd dat je het koud begint te krijgen, ben je al lang doodgegaan aan andere kwaaltjes. Een astronaut die tijdens een ruimtewandeling de bescherming van zijn helm kwijtraakt, heeft nog ongeveer anderhalve minuut om gered te worden. Daarna komt alle hulp te laat. 13

14 1.4 Antwoordkaart A Wat is volgens jou het effect dat een verblijf in het ISS heeft op je hoofd? Alle antwoorden zijn goed. En op je benen? Alle antwoorden zijn goed. Waarom denk je dat dat gebeurt? Overleg met je klasgenoten. Alle antwoorden zijn goed. B Luister naar de instructies van je leraar en voer het experiment Steek je hand in de lucht! uit. Kijk na het experiment naar je handen en vul volgende tabel in: Linkerhand (langs je lichaam) Kleur Rood/roze Bleek/wit Rechterhand (in de lucht) Dikte Alle antwoorden zijn goed Alle antwoorden zijn goed Wat is je besluit? (Schrap wat niet past) Het bloed in ons lichaam stroomt gemakkelijker/moeilijker naar beneden dan naar boven. C Voer samen met een klasgenoot het experiment Steek je benen in de lucht uit en vul de Doe-kaart in. Vul volgende tabel in: Benen omhoog (liggend) Benen omlaag (rechtopstaand) Kleur Alle antwoorden zijn goed Alle antwoorden zijn goed Dikte Dunner Dikker Wat is je besluit? (Schrap wat niet past) Het bloed en de andere vloeistoffen in ons lichaam stromen gemakkelijker/moeilijker naar boven dan naar beneden. 14

15 D Bekijk het filmpje: Zweven of vallen? Wat gebeurt er met de voorwerpen die Frank loslaat in het internationaal ruimtestation? Zet voor elk voorwerp een kruisje in de juiste rij. Valt naar beneden Tang Klasfoto Geluksbrenger Blijft zweven X X X Stijgt naar het plafond Wat is je besluit? (Vul in) Voorwerpen in de ruimte blijven zweven. E Bekijk nu twee filmpjes van Frank De Winne ( Zweven in de ruimte en Tijdens de training ): één filmpje is gemaakt tijdens zijn trainingen op aarde, in het andere filmpje verblijft hij in het ISS. Vul als conclusie volgende tekst aan met woorden uit volgend lijstje: stijgen, gemakkelijker, dikker, hetzelfde, vallen, zweven, dunner, moeilijker. Opgelet: je moet niet elk woord gebruiken. Op aarde vallen voorwerpen wanneer je ze loslaat. Daarom stroomt bloed op aarde makkelijker naar beneden dan naar boven. In de ruimte zullen voorwerpen zweven. Dat effect merk je ook aan het bloed en de andere vloeistoffen in het lichaam van een astronaut. Het hoofd van Frank De Winne is in de ruimte dikker dan op aarde. Wat je niet zag in het filmpje, is dat zijn benen in het ISS dunner zijn. F Nadenkertje: Wanneer astronauten terugkeren naar de aarde, vallen ze makkelijk flauw. Waarom vallen astronauten makkelijk flauw bij hun terugkeer? Overleg met je klas en denk aan wat je tijdens deze les geleerd hebt. Formuleer samen een antwoord. Bij hun terugkeer naar de aarde, stroomt het bloed van astronauten ineens weer makkelijker naar beneden. Daardoor komt er meer bloed in hun benen terecht en minder in hun hoofd. De toevoer van zuurstofrijk bloed naar hun hersenen daalt. En dat is een goede reden voor je lichaam om flauw te vallen. 15

16 2.1 Invulkaart A Welk schrijfmiddel is volgens jou geschikt om te gebruiken in het ISS? Kleur het bolletje bij het antwoord van jouw keuze. potlood balpen vulpen Waarom denk je dat jouw antwoord juist is? Overleg met je klasgenoten. B Bekijk het filmpje: Bolvormig water. Wat gebeurt er met druppels water in het internationaal ruimtestation? Kleur het bolletje bij het antwoord van jouw keuze. Ze vallen op de grond Ze blijven zweven Ze stijgen naar het plafond C Op aarde vallen druppels water gewoon op de grond. Ook de inkt in onze pennen, valt in de richting van de grond, de tafel of het blad papier waarop je wil schrijven. Geloof je het niet? Plak eens een blad papier onder je tafel, ga op de grond zitten en probeer op het blad te schrijven. Eerst met een balpen, dan met een vulpen en tenslotte met een potlood. Wat gebeurt er? Zet een X in de juiste kolom. Balpen Vulpen Potlood Kan ondersteboven schrijven Kan niet ondersteboven schrijven Wat is je besluit? Schrap wat niet past. Schrijfmiddelen die gevuld zijn met inkt, kan je gebruiken met de punt naar beneden/naar boven/in alle richtingen. Dat komt omdat de vloeistof in de pennen naar beneden moet vallen/ naar boven moet stijgen/ter plaatse moet blijven. Schrijfmiddelen zonder inkt, zoals een potlood, kan je gebruiken met de punt naar beneden/naar boven/in alle richtingen. In een potlood zit geen vloeistof, maar een vaste stof/gas. Daarvan blijven telkens kleine stukjes achter op je blad, wanneer je met de punt van je potlood op een blad papier drukt. In de ruimte vallen/zweven/stijgen alle voorwerpen, zelfs druppels water. Daarom kan je er niet schrijven met een balpen/potlood. Wel kan je er een balpen/potlood gebruiken. 16

17 D Voer samen met drie klasgenoten het experiment Vloeistofdruk uit. Wat is je besluit? Vul aan. Het water spuit het verst uit het... gaatje. Dat komt omdat de vloeistofdruk... de fles het grootst is. E Denk nu aan de situatie in de ruimte, waar voorwerpen zweven. Omcirkel het juiste antwoord. Bestaat er in de ruimte ook zoiets als vloeistofdruk? JA NEE Waarom wel/niet? F Extra: de Fisher Space Pen Ook de inkt in pennen is onderhevig aan vloeistofdruk op aarde, waardoor de inkt bij het schrijven naar beneden drukt. Zo kan de inkt van een vulpen uit de pen vloeien en die van een balpen naar de kogel vloeien. In de ruimte kunnen pennen niet op die manier werken. Ruimtevaarders gebruiken een speciale pen: de Fisher Space Pen. Het inktpatroon van zulke pennen staat onder druk, zodat de vloeistofdruk op aarde wordt nagebootst. Je kan de pennen ondersteboven gebruiken en dus ook in de ruimte. De pennen schrijven zelfs bij vrieskou en onder water. 17

18 2.2 Doe-kaart: Vloeistofdruk Wat heb je nodig? - Plastic fles van 1,5 of 2 liter - Dikke, scherpe naald - Plakband - Water - Meetlat - Opvangbak voor water - Jezelf en twee klasgenoten Voorbereiding Prik voorzichtig drie gaatjes in de fles op verschillende hoogte. Eén gaatje op een hoogte van 3 cm; één gaatje in het midden van de fles en één gaatje op 5 cm onder de top van de fles. Plak een stukje plakband over de gaatjes. Vul de fles met water tot aan de top. Zet de fles op een verhoogje in een opvangbak voor water, maar zorg ervoor dat er genoeg plaats is voor het water om zonder obstakels uit de fles te spuiten. Wat is jouw hypothese? Een hypothese is een antwoord op de vraag die een experiment behandelt, zonder dat je de proef reeds uitgevoerd hebt. Het geeft aan wat volgens jou de uitkomst van het experiment zal zijn. Welk gaatje zal volgens jou de sterkste waterstraal produceren? het bovenste het middelste het onderste er is geen verschil Aan de slag! Eén teamlid maakt met een snelle beweging het bovenste stukje plakband los. Een ander teamlid meet hoever de straal uit de fles spuit. Opgelet: meet op de bodem van de opvangbak. De maximumlengte is van belang. Het derde teamlid noteert de gegevens in onderstaande tabel. Herhaal de proef driemaal voor het bovenste gaatje. Geef ieder teamlid een andere taak en doe hetzelfde voor het middelste gaatje. Schuif een laatste keer door en herhaal het experiment voor het onderste gaatje. 18

19 Lengte waterstraal (eerste keer) Lengte waterstraal (tweede keer) Lengte waterstraal (derde keer) Bovenste gaatje... cm... cm... cm Middelste gaatje... cm... cm... cm Onderste gaatje... cm... cm... cm Bekijk de tabel en teken de lengte van de drie waterstralen op de tekening hieronder. Zorg ervoor dat duidelijk is welke straal het verst en welke straal het minst ver spuit. Wat gebeurt er? Water in een waterkolom oefent een druk uit op de ondergrond. Dat komt door het gewicht van het water. Net zoals ons eigen gewicht druk uitoefent op de aarde (kijk maar eens naar je voetafdrukken in een zanderige ondergrond), oefent het gewicht van water druk uit op de ondergrond. Die druk stijgt met de diepte. Hij hangt enkel af van de hoogte van de waterzuil erboven. Hoe hoger de waterkolom, hoe groter de druk. Dat voel je in het zwembad: hoe dieper je duikt, hoe groter de druk van het water boven je. 19

20 2.3 Leerkrachtenfiche Didactische tips A Laat de leerlingen nadenken over de werking van schrijfmiddelen. Hoe geraakt inkt tot aan de punt van een vulpen of balpen? Hoe werkt een potlood? Wat is het grootste verschil tussen de omstandigheden in de ruimte en hier op aarde? Kan dat invloed hebben op de werking van een vulpen, balpen of potlood? Breng een klassikale discussie op gang maar moedig de leerlingen aan om elk voor zich een antwoord te formuleren. B In het filmpjes zien de leerlingen druppels (en grotere volumes) water rondzweven in het ISS. Laat hen nadenken over het verschil met druppels water hier op aarde. C De leerlingen onderzoeken hier iets dat ze waarschijnlijk al in het dagelijks leven hebben opgemerkt. Iedereen heeft al wel eens geprobeerd iets te noteren tegen een verticaal oppervlak. Na het proefondervindelijk vaststellen dat inkt naar beneden moet kunnen vloeien, kunnen ze zelf de besluittekst aanvullen. Bovendien leren ze de manier waarop een potlood werkt en waarom je er wel ondersteboven mee kan schrijven. D Verdeel de leerlingen in groepjes van drie en laat hen zelfstandig (aan de hand van de Doe-kaart) de proef Vloeistofdruk uitvoeren. De leerlingen leren het woord hypothese. Leg uit dat wetenschappers bij het uitvoeren van een experiment, vaak uitgaan van een hypothese. Ze hebben een bepaalde vooronderstelling bij een fenomeen, en willen die vooronderstelling met een experiment bewijzen. Soms kunnen wetenschappers hun hypothese bewijzen, soms bewijzen ze dat net het omgekeerde waar is. In dit experiment maken de leerlingen kennis met het begrip vloeistofdruk. Zal elke waterstraal even ver spuiten of is er een reden om aan te nemen dat één straal sterker is dan de andere? Laat hen nadenken over het gevoel wanneer ze diep in het zwembad duiken. Ze voelen de (water) druk toenemen, vooral op hun oren. Zorg ervoor dat de leerlingen begrijpen dat het niet de hoeveelheid water is die de waterdruk doet toenemen, maar de hoogte van de waterkolom. Extra: Leg aan de leerlingen uit dat men handig gebruik maakt van vloeistofdruk in watertorens. Die zijn zo hoog om de waterdruk op het waterleidingnet constant te houden. Zo zorgt men ervoor dat er op elk moment van de dag water uit onze kranen stroomt. E Moedig de leerlingen aan om het verband te zien tussen hun eerdere waarnemingen: - In het ISS zweven waterdruppels - Een pen met inkt schrijft alleen als je ze rechtop houdt - De leerlingen hebben vast al ooit gehoord dat alles in de ruimte gewichtloos is Het zweven van waterdruppels in het ISS doet vermoeden dat er in het ISS geen vloeistofdruk is. Vloeistofdruk ontstaat immers door het gewicht van het bovenliggend water. In de ruimte zijn voorwerpen, ook water, gewichtloos. Doordat er geen vloeistofdruk is in het ISS, zal je er niet kunnen schrijven met een balpen of vulpen. 20

21 F Tenslotte leren de leerlingen welke oplossing voor het probleem gevonden is. Opdat de bewoners van het ISS toch zouden kunnen schrijven met inkt, gebruiken ze de Fisher Space Pen. De inkt in zo n pen wordt onder druk gehouden door middel van perslucht Achtergrondinfo Vloeistofdruk In elke vloeistof ontstaat - behalve in het geval van gewichtloosheid - vanzelf een hydrostatische druk. Die druk stijgt met de diepte. De oorzaak is eenvoudig: het gewicht van de waterlaag boven het punt waar je meet. Hydrostatische druk wordt, zoals elke druk, uitgedrukt in pascal (1 Pa = 1 N/m_). De hydrostatische druk is gelijk aan de dichtheid van de vloeistof, maal de zwaartekrachtversnelling, maal de hoogte van de waterkolom. Voor een gegeven vloeistof hangt die dus enkel af van de diepte waarop je meet (de hoogte van de waterkolom boven je meetpunt). Dat je met een vloeistof een kracht kunt uitoefenen die evenredig is met de oppervlakte waartegen die vloeistof duwt, wordt volop uitgebuit in de hydraulica. Verbind twee zuigers, een met een grote diameter en een met een kleine diameter, via een slang vol vloeistof. In die vloeistof heerst overal dezelfde druk. Die druk oefent via de grote zuiger een grote kracht uit (gelijk aan de druk maal de oppervlakte van de zuiger) en via de kleine zuiger een kleine kracht (eveneens gelijk aan de druk maal de oppervlakte van de zuiger). Met andere woorden: je kunt met een kleine kracht de kleine zuiger indrukken, waardoor aan het andere eind de grote zuiger met grote kracht naar buiten beweegt. Hydraulische systemen zijn dus krachtvergroters - en ook krachtverplaatsers: beide zuigers kunnen zich een eind van elkaar bevinden, zolang ze maar via een vloeistof verbonden zijn. En ze kunnen zich in bizarre onderlinge posities bevinden, die via een systeem van stangen lastig met elkaar te verbinden zouden zijn. Omdat niets in het leven gratis is, moet je ook iets inleveren in ruil voor het vergroten van je kracht: afstand. Als je kracht vijfmaal vergroot werd (oppervlakte van de grote zuiger vijf maal zo groot als die van de kleine), dan moet je in ruil de kleine zuiger vijfmaal dieper indrukken dan de grote naar buiten zal bewegen. Dat doet denken aan de klassieke hefbomen, waar je eveneens afstand moet inleveren in ruil voor kracht. Als je met een koevoet een zware kist wilt optillen, zal jouw eind van de koevoet een heel eind moeten bewegen om de kist slechts enkele millimeters op te tillen. Hydraulische systemen zie je vaak in bulldozers, waar een klein pompje genoeg is om de schep van de bulldozer een enorme kracht te laten uitoefenen. Hydraulische systemen zijn met het blote oog te herkennen als lange cilinders waaruit glimmende staven naar buiten komen, en die via slangetjes met elkaar verbonden zijn. In de cilinders en slangetjes zit een hydraulische vloeistof, meestal olie. De kipbak van vrachtwagens wordt eveneens meestal via een hydraulische cilinder, of een reeks in elkaar passende hydraulische cilinders, omhooggeduwd. In veel machines worden krachten hydraulisch overgebracht. De meeste auto s remmen hydraulisch: jij oefent met je voet een kleine kracht uit op het rempedaal, terwijl de wielen met een grote kracht afgeremd worden. (In remsystemen worden ook nog eens hefbomen toegepast om de kracht nog verder te vergroten, maar dat doet niets af aan het principe.) 21

22 2.4 Antwoordkaart A Welk schrijfmiddel is volgens jou geschikt om te gebruiken in het ISS? Kleur het bolletje bij het antwoord van jouw keuze. Alle antwoorden zijn goed. Waarom denk je dat jouw antwoord juist is? Overleg met je klasgenoten. Alle antwoorden zijn goed. B Bekijk het filmpje: Bolvormig water. Wat gebeurt er met druppels water in het internationaal ruimtestation? Kleur het bolletje bij het antwoord van jouw keuze. Ze blijven zweven C Op aarde vallen druppels water gewoon op de grond. Ook de inkt in onze pennen, valt in de richting van de grond, je tafel of het blad papier waarop je wil schrijven. Geloof je het niet? Plak eens een blad papier onder je tafel, ga op de grond zitten en probeer op het blad te schrijven. Eerst met een balpen, dan met een vulpen en tenslotte met een potlood. Wat gebeurt er? Zet een X in de juiste kolom. Balpen Vulpen Potlood Kan ondersteboven schrijven X Kan niet ondersteboven schrijven X X Wat is je besluit? Schrap wat niet past. Schrijfmiddelen die gevuld zijn met inkt, kan je gebruiken met de punt naar beneden/naar boven/in alle richtingen. Dat komt omdat de inkt in de pennen naar beneden moet vallen/naar boven moet stijgen/ter plaatse moet blijven. Schrijfmiddelen zonder inkt, zoals een potlood, kan je gebruiken met de punt naar beneden/naar boven/in alle richtingen. In een potlood zit geen vloeistof, maar een vaste stof/gas. Daarvan blijven telkens kleine stukjes achter op je blad, wanneer je met de punt van je potlood op een blad papier drukt. In de ruimte vallen/zweven/stijgen alle voorwerpen, zelfs druppels water. Daarom kan je er niet schrijven met een balpen/potlood. Wel kan je er een balpen/potlood gebruiken. 22

23 D Voer samen met drie klasgenoten het experiment Vloeistofdruk uit. Wat is je besluit? Vul aan. Het water spuit het verst uit het onderste gaatje. Dat komt omdat de vloeistofdruk onderaan de fles het grootst is. E Denk nu aan de situatie in de ruimte, waar voorwerpen zweven. Omcirkel het juiste antwoord. Bestaat er in de ruimte ook zoiets als vloeistofdruk? JA NEE Waarom wel/niet? In de ruimte zweven voorwerpen, ze zijn er gewichtloos. Vloeistofdruk ontstaat door het gewicht van hoger gelegen water. In de ruimte heeft water geen gewicht, dus kan het ook geen vloeistofdruk veroorzaken. F Extra: de Fisher Space Pen Ook de inkt in pennen is onderhevig aan vloeistofdruk op aarde, waardoor de inkt bij het schrijven naar beneden drukt. Zo kan de inkt van een vulpen uit de pen vloeien en die van een balpen naar de kogel vloeien. In de ruimte kunnen pennen niet op die manier werken. Ruimtevaarders gebruiken een speciale pen: de Fisher Space Pen. Het inktpatroon van zulke pennen staat onder druk, zodat de vloeistofdruk op aarde wordt nagebootst. Je kan de pennen ondersteboven gebruiken en dus ook in de ruimte. De pennen schrijven zelfs bij vrieskou en onder water. 23

24 3.1 Invulkaart A Hoe groot is een astronaut volgens jou tijdens zijn verblijf in de ruimte? Kleur het bolletje bij het antwoord van jouw keuze. Kleiner dan op aarde Even groot als op aarde Groter dan op aarde Waarom denk je dat jouw antwoord juist is? Overleg met je klasgenoten. B Bekijk het filmpje: Zweven in de ruimte. Schrap wat niet past. Opgelet: begrijp je een woord niet? Zoek het dan op in een woordenboek of op internet. Frank De Winne toont hier een belangrijke eigenschap van het reizen in de ruimte: in plaats van te vallen/zweven zoals op aarde, blijft het mensenlichaam in het ISS vallen/zweven. Dat komt door het gebrek aan zwaartekracht/luchtledigheid in de ruimte. Op de aarde is er wel zwaartekracht/luchtledigheid. Dat wil zeggen dat de aarde aan/tegen alle voorwerpen in haar buurt trekt/ duwt, waardoor voorwerpen vallen/zweven. Een ander woord voor zwaartekracht/luchtledigheid is aantrekkingskracht. 24

25 C Neem je resultaten van het experiment Groeien en krimpen erbij. Je hebt op vijf verschillende dagen je lengte gemeten, s morgens bij het opstaan en s avonds voor het slapengaan. Bekijk je resultaten en beantwoord volgende vraag. Wanneer ben je het grootst? Kleur het bolletje bij het antwoord van jouw keuze. s morgens s avonds ik ben altijd even groot D Kijk nu naar het model van de wervelkolom en schrap wat niet past. De menselijke wervelkolom bestaat uit 33 ruggenwervels (de conservenblikken), die van elkaar gescheiden worden door tussenwervelschijven (de sponzen). Wanneer we rechtop staan, worden de ruggenwervels naar de aarde toegetrokken, waardoor de tussenwervelschijven samengedrukt/ uitgerekt worden. Daardoor wordt de lengte van de wervelkolom langer/korter. Wanneer we liggen, trekt de aarde de ruggenwervels nog steeds naar zich toe (de aarde trekt immers altijd, daarom vallen voorwerpen), maar nu in een richting loodrecht op de wervelkolom. De tussenwervelschijven worden nu niet meer samengedrukt/uitgerekt maar worden terug dunner/dikker. Dat komt doordat de tussenwervelschijven elastisch/beenhard zijn. De totale lengte van de wervelkolom is nu langer/korter. E Denk nu opnieuw na over de openingsvraag. Kleur het bolletje bij het antwoord van jouw keuze. Met welke situatie op aarde kan je een astronaut in de ruimte het best vergelijken? Iemand die voetbalt op het speelplein Iemand die midden in de nacht aan het slapen is Waarom? Wat is je besluit? Vul aan. Tijdens een ruimtereis z... astronauten in hun ruimtetuig of in het ruimtestation. De aarde t... het lichaam en de wervelkolom van de astronauten wel/niet naar beneden. Hun t... worden gedurende lange tijd niet meer samengedrukt. Ruimtereizigers zijn in het ISS dan ook enkele centimeters g... dan op aarde. Wanneer ze terugkeren naar de aarde, worden ze terug k

26 F Extra: Het fenomeen dat je in deze les geleerd hebt, zorgt voor heel wat ongemak bij astronauten. Vaak klagen ze over rugpijn. Bekijk de filmpjes Sporten in de ruimte en Terug op aarde om te leren over de andere lichamelijke veranderingen waarmee astronauten te maken krijgen. Duid aan met een X met welke problemen astronauten wel of niet te maken krijgen. Desoriëntatie Evenwichtsproblemen Afname van het spierweefsel Toename van de hoeveelheid puistjes Problemen bij het plassen Afname van het botweefsel Probleem Astronautenkwaal Geen astronautenkwaal Duizeligheid Bij terugkeer naar aarde: moeilijkheden met rechtop staan Bij terugkeer naar aarde: moeilijkheden met het herkennen van alledaagse voorwerpen Bij terugkeer naar aarde: moeilijkheden met het verschil tussen boven en onder 26

27 3.2 Doe-kaart: Groeien en krimpen Wanneer ben je het grootst; s morgens of s avonds? Ontdek het zelf met dit experiment. Wat heb je nodig? - Een lintmeter - Een boek met harde kaft (of een ander plat en stevig voorwerp) - Een ouder, broer of zus die bereid is te assisteren Aan de slag! Meet op vier verschillende dagen, je lengte vlak na het opstaan en vlak voor het slapengaan. Doe dat heel nauwkeurig: - Ga met je rug tegen de muur staan. Zet je voeten plat op de grond (draag geen schoenen of pantoffels!) en zorg ervoor dat ook de achterkant van je voeten de muur raakt. Hou je hoofd rechtop. - Vraag aan je vader of moeder, broer of zus om het boek op je hoofd te leggen en laat hem/haar aanduiden waar de onderkant van het boek tegen de muur aan komt. - Meet nu met een lintmeter de afstand van het streepje naar de grond. Vul je resultaten in in volgende kolom. Dag 1, dag 2, dag 3, dag 4 en dag 5 hoeven niet noodzakelijk vlak achter elkaar te liggen. Dag 1 Dag 2 Dag 4 Dag 4 Dag 5 Lengte s morgens Lengte s avonds Zie je een verschil tussen je lengte s morgens en je lengte s avonds? Omcirkel het antwoord van jouw keuze. JA NEE Wat is je besluit? (Schrap wat niet past) s Morgens ben ik groter/kleiner/hetzelfde dan s avonds. Dat komt doordat mijn wervelkolom overdag, wanneer ik veel rechtop zit en loop, wordt samengedrukt/uitgerekt. 27

28 3.3 Leerkrachtenfiche Didactische tips Vooraf (1): Geef de leerlingen een week voor u de les Hoe groot is een astronaut de Doe-kaart uit dit pakket mee naar huis. Toon ze die dag ook hoe ze te werk moeten gaan om nauwkeurig hun lengte te bepalen volgens de instructies. Benadruk de noodzaak om de hulp van een assistent (vader, moeder, zus of broer) in te roepen. Benadruk ook dat ze zichzelf s morgens moeten meten vlak na het opstaan. Vooraf (2): Maak voor u aan de les begint een model voor de menselijke wervelkolom. Knip daarvoor een spons in stukjes (platte schijven van ongeveer 2cm dikte). Maak dan een toren van afwisselend een schijfje spons en een plat conservenblik (bvb met 4 schijfjes ananas). Om het principe uit te leggen volstaat het dat u 4 wervels (blikken) en 3 tussenwervelschijven (sponzen) uitbeeldt. A Laat de leerlingen nadenken over de vraag Hoe groot is een astronaut. De meeste leerlingen denken waarschijnlijk dat ruimtereizigers tijdens hun verblijf in het ISS even groot zijn dan op aarde. Moedig hen aan om te overleggen maar laat ieder zijn eigen antwoord formuleren. B In het filmpje leren de leerlingen dat mensen in de ruimte zweven. Zo ontdekken ze het concept zwaartekracht. Bovendien leren ze het woordenboek of het internet te gebruiken om moeilijke woorden op te zoeken. In het Van Dale Grote Woordenboek staan volgende omschrijvingen: Zwaartekracht: aantrekkingskracht die lichamen doet vallen Luchtledigheid: zonder lucht, vacuüm Door logisch na te denken, concluderen de leerlingen dat het hier om zwaartekracht gaat. C Laat de leerlingen de resultaten van hun lengtemetingen erbij nemen. Bespreek klassikaal ieders resultaat. Wie was groter s morgens? Wie was kleiner? Wie had altijd dezelfde lengte? Hoe groot was het verschil tussen s morgens en s avonds gemiddeld? Afhankelijk van persoon tot persoon (er is ook een verschil tussen kinderen en volwassenen), zijn mensen s morgens 0,5 tot 3 centimeter groter dan s avonds. D Toon de leerlingen het wervelkolommodel in rechtopstaande positie. Vertel hen wat de verschillende onderdelen voorstellen. De blikken zijn de ruggenwervels: ze zijn gemaakt van been en dus erg hard. Je drukt ze niet zomaar samen. De schijfjes spons zijn de tussenwervelschijven. Ze zijn gemaakt van kraakbeen dat elastisch is. Ze zijn onze natuurlijke schokdempers. Wanneer we rechtop staan, zorgt de zwaartekracht (de aarde die aan alle voorwerpen trekt, die ervoor zorgt dat voorwerpen vallen) ervoor dat de tussenwervelschijven lichtjes samengedrukt worden. Wanneer we gaan liggen, trekt de zwaartekracht in een andere richting aan de wervelkolom. De tussenwervelschijven worden nu niet meer samengedrukt. Hun elasticiteit maakt dat de tussenwervelschijven in liggende positie terug dikker worden. Dit toont u aan door het model op tafel te leggen. De sponsschijfjes duwen de conservenblikken uit elkaar. 28

29 E Stel de leerlingen de vraag om hun positie (rechtop of liggend) te vergelijken met de situatie van een astronaut. Trekt de aarde ook aan een astronaut? Is er zwaartekracht in de ruimte? Hoe reageren de tussenwervelschijven van een ruimtereiziger op die speciale situatie? Astronauten groeien in de ruimte met 4 tot wel 8 centimeter. Daarmee moet rekening gehouden worden bij het ontwerp van hun ruimtepak. Een ruimtepak dat op aarde op maat gemaakt wordt, kan bij de terugkeer te klein zijn als er geen rekening gehouden wordt met de toegenomen lengte van een astronaut. Bovendien legt de Russische ruimtevaartorganisatie een lengtebeperking op aan zijn ruimtevaarders, omdat de capsule van de Sojoez erg klein is. Een astronaut die bij vertrek net in de capsule past, zou bij zijn terugkeer naar de aarde wel eens in de problemen kunnen komen! F Het leven in een gewichtloze omgeving brengt heel wat ongemakken met zich mee. Doe de leerlingen nadenken over hoe goed de mens is aangepast aan het leven in een aardse omgeving. Doe hen inzien dat de minste aanpassing (het wegvallen van de zwaartekracht) enorm veel veranderingen aan ons lichaam kan teweeg brengen Achtergrondinfo Zwaartekracht Alle lichamen trekken elkaar aan. Dat doen ze met een kracht die groter is naarmate de massa van de twee lichamen groter is en neemt af naarmate de afstand tussen twee lichamen groter wordt. De kracht waarmee het ene lichaam het andere aantrekt, is gelijk aan het gewicht van het laatste. Isaac Newton goot alle gegevens over gewicht in een handige formule: F = G x (M x m) / a 2 Daarbij is F de aantrekkingskracht G de gravitatieconstante M de massa van het grootste voorwerp m de massa van het kleinste voorwerp a de afstand tussen de voorwerpen In het geval van de aantrekkingskracht van de aarde (ofwel de zwaartekracht), heeft het grootste lichaam (de aarde) een vaste massa. Bovendien is de afstand tussen een voorwerp op het aardoppervlak en het middelpunt van de aarde constant (die afstand is gelijk aan de straal van de aarde). Het gewicht van een voorwerp op aarde is dus constant, en enkel afhankelijk van de massa van het voorwerp. In formulevorm: F = g.m (waarbij g = (G x M) / a 2 ) g is de valversnelling en die bedraagt op aarde 9,81 m/s 2. Dat wil zeggen dat de snelheid van een voorwerp in vrije val elke seconde toeneemt met 9,81 m/s 2. 29

30 Waarom is er geen zwaartekracht in de ruimte? Op deze vraag bestaan twee antwoorden, voor twee situaties: 1 In de verre ruimte, waar geen hemellichamen in de buurt zijn, worden voorwerpen door geen enkel ander voorwerp aangetrokken. Ze zijn er gewichtloos. Voorwerpen blijven wel altijd en overal hun massa behouden. Massa is per definitie de hoeveelheid materie van een voorwerp, en die verandert niet. 2 Het ISS bevindt zich op zo n 350 à 400 kilometer boven het aardoppervlak. Dat is niet zo heel ver van de aarde, geen wonder dus dat je op die hoogte nog altijd aan ongeveer 90% van de zwaartekracht van de aarde onderworpen wordt. Maar het ISS heeft ook een horizontale beweging: het vliegt in een baan omheen de aarde. Dat doet het met een snelheid waarbij de middelpuntsvliedende kracht net gelijk is aan de aantrekkingskracht van de aarde op die hoogte. Eigenlijk is het ISS dus continu in vrije val. Door zijn grote snelheid, valt het ISS om de aarde heen. Voorwerpen in vrije val, zijn gewichtloos. De wervelkolom De menselijke wervelkolom bestaat uit 33 wervels, van boven naar beneden: 7 halswervels, 12 borstwervels, 5 lendewervels, 5 aan elkaar gegroeide wervels die het heiligbeen vormen en 3 tot 5 wervels die samen het staartbeen vormen. Tussen de wervels zitten de tussenwervelschijven. Die zijn gemaakt van een kraakbeenring met in het midden een geleiachtige structuur. Ze doen dienst als schokdemper voor het lichaam bij het springen, lopen,... Leven in de ruimte Om zich te oriënteren combineert de mens drie verschillende waarnemingen: - De ogen geven informatie over waar het mensenlichaam zich situeert ten opzichte van zijn omgeving. - De spanning in de spieren geeft info over hoe het lichaam zich beweegt en over welke houding het lichaam heeft. - De evenwichtsorganen in het oor registreren welke bewegingen het hoofd maakt, aan de hand van de zwaartekracht. De gegevens die deze drie informatiebronnen inwinnen, worden in de hersenen verwerkt zodat de mens zich een beeld kan vormen over waar hij zich bevindt en hoe hij zich ergens naartoe kan bewegen, op een stabiele manier. In de ruimte vallen twee van de drie informatiebronnen weg. Aangezien ruimtereizigers geen zwaartekracht ondervinden, kunnen ze niet meer bepalen waar de grond is en dus ook niet welke bewegingen het hoofd maakt. Bovendien valt de spierspanning, nodig om recht te staan, te zitten of te liggen, volledig weg. Ruimtereizigers kunnen dus enkel op hun ogen vertrouwen om te weten waar ze zich bevinden. Het lichaam heeft vaak tot twee dagen tijd nodig om zich aan die nieuwe situatie aan te passen. 30

31 31 Beenderen en spieren Op aarde hebben de beenderen in ons lichaam een belangrijke functie: ze zorgen ervoor dat we niet in elkaar zakken en dat we ons kunnen voortbewegen. Ook onze spieren hebben we broodnodig op aarde. In de ruimte, waar de zwaartekracht ontbreekt, moet het mensenlichaam veel minder moeite doen om van de ene plaats naar de andere te geraken. Botten blijven sterk door hen te gebruiken. De beenderen in ons lichaam ondergaan continu vernieuwing. Maar wanneer ze niet of nauwelijks belast worden, stopt die vernieuwing. De botten worden dan lichter én poreuzer. Daarom moeten astronauten elke dag twee uur sporten, met allerlei hulpmiddelen zoals elastieken en gewichten. Op die manier worden hun beenderen toch nog in redelijke mate belast, en treedt botontkalking zo weinig mogelijk op. Ook hun spiermassa heeft baat bij die twee uur training. Ze moeten immers paraat zijn om zware taken uit te voeren, bijvoorbeeld bij een ruimtewandeling. Het onderhouden van hun spiermassa, is ook een voordeel bij hun terugkeer naar de aarde. Getrainde astronauten kunnen sneller weer zelfstandig lopen.

32 3.4 Antwoordkaart A Hoe groot is een astronaut volgens jou tijdens zijn verblijf in de ruimte? Kleur het bolletje bij het antwoord van jouw keuze. Alle antwoorden zijn goed Waarom denk je dat jouw antwoord juist is? Overleg met je klasgenoten. Alle antwoorden zijn goed B Bekijk het filmpje: Zweven in de ruimte. Schrap wat niet past. Opgelet: begrijp je een woord niet? Zoek het dan op in een woordenboek of op internet. Frank De Winne toont hier een belangrijke eigenschap van het reizen in de ruimte: in plaats van te vallen/zweven zoals op aarde, blijft het mensenlichaam in het ISS vallen/zweven. Dat komt door het gebrek aan zwaartekracht/luchtledigheid in de ruimte. Op de aarde is er wel zwaartekracht/luchtledigheid. Dat wil zeggen dat de aarde aan/tegen alle voorwerpen in haar buurt trekt/ duwt, waardoor voorwerpen vallen/zweven. Een ander woord voor zwaartekracht/luchtledigheid is aantrekkingskracht. C Neem je resultaten van het experiment Groeien en krimpen erbij. Je hebt op vijf verschillende dagen je lengte gemeten, s morgens bij het opstaan en s avonds voor het slapengaan. Bekijk je resultaten en beantwoord volgende vraag. Wanneer ben je het grootst? Kleur het bolletje bij het antwoord van jouw keuze. s morgens D Kijk nu naar het model van de wervelkolom en schrap wat niet past. De menselijke wervelkolom bestaat uit 33 ruggenwervels (de conservenblikken), die van elkaar gescheiden worden door tussenwervelschijven (de sponzen). Wanneer we rechtop staan, worden de ruggenwervels naar de aarde toegetrokken, waardoor de tussenwervelschijven samengedrukt/ uitgerekt worden. Daardoor wordt de lengte van de wervelkolom langer/korter. Wanneer we liggen, trekt de aarde de ruggenwervels nog steeds naar zich toe, maar nu in een richting loodrecht op de wervelkolom. De tussenwervelschijven worden nu niet meer samengedrukt/uitgerekt maar worden terug dunner/dikker. Dat komt doordat de tussenwervelschijven elastisch/beenhard zijn. De totale lengte van de wervelkolom is nu langer/korter. 32