Hoe komt het dat een inslag van meteorieten zorgt voor ultrafijn maanstof?

Transcriptie

1 Maanstof Lesfiche 7 Samenvatting Het maanoppervlak ligt bezaaid met enkele meters flinterdun maanstof. Eigenlijk is dit stof heel erg fijn steengruis dat afkomstig is van meteorieten die met een grote snelheid inslaan op de maan. Dit maanstof is voor onze wetenschappers erg belangrijk omdat het meer informatie bevat over de maan. Behoefte en probleemstelling Hoe komt het dat een inslag van meteorieten zorgt voor ultrafijn maanstof? Materiaal Per groep: - Microscoop/vergrootglas/glazen bokaal - 1 schoendoos - 1 grotere doos, waar de schoendoos kan in geplaatst kan worden - Petit Beurre koekjes of andere, droge koeken - Kleine cakes (of stukken cake) bestrooit met bloemsuiker. Het liefst van al zijn deze cakejes een dag oud, zodat ze iets harder en droger zijn. - Krantenpapier of plastiek zeil - Drie lege steekkaarten - Doorzichtige kleefband - Perforator - Schaar 34

2 - Vier kleine doosjes om het maanstof, naar grootte, in te sorteren - Markeerstift - Drie zeven, met telkens een verschillend diameter hiervoor kunnen ook stukken gaas met verschillend diameter, gebruikt worden. Voorbereiding De leerkracht verdeelt de klas in verschillende groepen. De vloer van het lokaal wordt afgedekt met een plastiek zeil of krantenpapier, aangezien het een kruimelige les wordt. Haal de cake(jes) een dag van te voren uit de verpakking zodat ze kunnen uitdrogen. Inleiding De leerkracht laat de leerlingen een aantal foto s zien van het maanoppervlak en vraagt nadien aan de leerlingen of zij een idee hebben hoe dit maanstof op de maan terecht komt? Een aantal mogelijke verklaringen worden op het bord geschreven, telkens met een groot vraagteken er achter. De leerkracht stelt voor dat de leerlingen in groepjes de val van enkele meteorieten op de maan simuleren en nagaan wat er dan juist gebeurt met het maanoppervlak. Probleemstelling? Hoe ontstaat maanstof? Kern Ieder groepje zet zich aan een tafeltje waar het nodige materiaal aanwezig is en gaan aan de hand van de materiaallijst na of er geen materiaal ontbreekt. Als dit in orde is, kunnen de voorbereidingen van het experiment starten. In een schoendoos worden zo n drie tot zeven lagen petit-beurrekoekjes gelegd. Dit is voor iedere groep anders. 35

3 Het maanoppervlak is immers niet overal even dik. Het is wel belangrijk dat de groep nauwkeurig noteert hoe dik hun simulatie van het maanoppervlak is. Deze kleine doos plaatsten ze in een grotere doos. De leerlingen nemen de bepoederde cakejes klaar, bepalen de hoogte waaruit de cake/meteorietaanvallen zich zullen situeren, noteren dit en starten met het experiment. Ze laten één cakeje vallen, vanaf de vooraf bepaalde hoogte. Eens het cakeje is gevallen, blijft het liggen op het maanoppervlak. De vallende cakejes simuleren de aanval van meteorieten op het maanoppervlak. Iedere leerling laat één cakeje vallen op het koeken-maanoppervlak. Waarna ze allen observeren hoe het koeken-maanoppervlak er uitziet na de meteorietaanvallen. Ze noteren hun bevindingen op het werkblad. Na de observatie kan een grondigere studie starten. De leerlingen verdelen de stukjes maanoppervlak in vier verschillende categorieën: - Alle stukken groter dan 2,5 cm. worden verzameld in het doosje met de naam: A. grondlaag. - Al de andere stukjes komen in het tweede doosje B. terecht. Waarna de inhoud van dit doosje gezeefd wordt door een zeef met een middelmatige diameter. - Het gezeefde materiaal komt terecht in het derde doosje C.. De grotere stukjes horen thuis in doosje B.. - Ook de inhoud van C. wordt gezeefd door de fijnste zeef. Het fijnste materiaal hoort thuis in doosje D. Maanstof. - Het resultaat zou vier doosjes met materiaal opleveren: D., C., B. en A. Het grootste materiaal zou zich in doos D. moeten bevinden en het fijnste maanstof in doosje A. De groep neemt het werkblad erbij en vult nauwkeurig hun conclusies en resultaten in. 36

4 Slot De leerkracht en de leerlingen vergelijken hun resultaten en gaan na of hun verklaringen aan het begin van de les de waarheid benaderden. - Laat hen zelf formuleren hoe maanstof/regoliet ontstaat. - Is er een relatie tussen een dik maanoppervlak en veel maanstof na de meteorietenaanval? Of is het eerder andersom. Hiervoor moeten de groepjes hun resultaten vergelijken. Vaardigheid De leerlingen observeren hoe het maanoppervlak er uitziet na de meteorietaanval en kunnen dit verwoorden (ET 1.1). De leerlingen onderzoeken al doende hoe maanstof ontstaat, ze maken hiervoor gebruik van het technische proces: probleem stellen, ontwerpen, maken, in gebruik nemen en evalueren (ET 2.9). De leerlingen bepalen zelf aan welke eisen hun maanoppervlak voldoet en vanaf welke hoogte de meteorieten ze de meteorieten laten vallen (ET 2.10). De leerlingen kunnen aantonen dat deze meteorietaanvallen nuttig, gevaarlijk en/of schadelijk kunnen zijn (ET 2.18) Attitude De leerlingen zijn bereid nauwkeurig, veilig en zorgzaam te werken (ET 2.16). 37

5 Eigenschappen Maanstof -data-fiche Maanoppervlak. koekjeslagen Meteorietaanval. valhoogte Data Observatie (voor het zeven) Voorbeeld maanstof, voordat het werd gescheiden Beschrijf het resultaat van het maanoppervlak na de meteorietaanvallen. Observatie (na het zeven) In welke vier categorieën kan het maanoppervlak verdeeld worden? Bekijk de korrel goed met de microscoop/vergrootglas en maak een duidelijke schets. Beschrijf elke categorie kort. - Wat kenmerkt deze categorie? 38

6 39 Ruimtevaart en Techniek lesfiches voor Lager Onderwijs

7 Geef me je hand? Lesfiche 8 Samenvatting Deze leeractiviteit leert de leerlingen hoe moeilijk het is om, via instructies, data te verzamelen op een plaats waar die persoon zelf niet aanwezig is. De robottechnologie is ingewikkeld maar waardevol. Het is een uitdaging om machines te kunnen bouwen die de mensen op aarde kunnen helpen met het werken in de ruimte en bij de verdere ontdekking van nieuwe plaatsen in het heelal. Behoefte en probleemstelling De leerlingen aantonen op welke manier astronauten data verzamelen in de ruimte. Op welke manier worden data verzameld in de ruimte? Materiaal - karton - rubberen rekjes - rietjes - schaar - plakband - naaigaren - meetlat - schrijfgerief - koekjes - snoepjes - bordveger 40

8 Voorbereiding De leerkracht voorziet een stappenplan met foto s. Op voorhand nagaan welk materiaal aanwezig is in de school eventueel aan leerlingen vragen om materiaal mee te brengen. Zet de schoolbanken in groepjes, zodat elke groep materiaal voorhanden heeft en de leerlingen elkaar kunnen helpen. Inleiding Wat is een robot juist? Robot is afgeleid van het Russische woord robotica, wat verplichte arbeid betekent. We kennen de robot als zelf leidende, programmeerbare machine die de verschillende taken met steeds dezelfde precisie en snelheid uitvoert. Een discipline die voor mensen onmogelijk is. De ruimtevaartmaatschappijen investeren veel in de bouw van machines die de mensen kunnen helpen bij het werk in de ruimte en om verder op onderzoek te trekken. Zo werd Robonaut ontwikkeld, een robot die samen met en naast de ruimteonderzoekers hun plaats innemen tijdens risicovolle operaties. Ook de auto-industrie werkt mee aan de ontwikkeling van deze robots. Zij hopen met deze nieuwe ruimtevaarttechnologieën veiligere auto s te ontwikkelen en zo het aantal verkeerslachtoffers drastisch terug te dringen. Kern De leerlingen werken alleen aan deze opdracht. Een stappenplan en het nodige materiaal helpen hen bij het uitvoeren van de taak. Daarnaast helpt de leerkracht de leerlingen op weg als zij even vast zitten. 41

9 Voorbereidend werk: het maken van drie robotvingers 1. Snij uit het karton een stuk van 10 cm. op 10 cm. Dit wordt de handpalm. 2. Uit een ander stuk karton, snijden de leerlingen 3 vingers van 2 cm (breedte) op 9 cm (lengte). 3. Één vinger wordt verdeeld in drie stukken van 3 cm. Knip deze stukken van elkaar. 4. Kleef elk 3cm-stuk, met een stukje kleefband, terug aan het andere 3 cm-stuk. Zo krijg je terug een vinger. 5. Schrijf op het stukje tape BINNENKANT. 6. Knip een rubberen rekje doormidden. 7. Draai de vinger om. De BINNENKANT van de vinger ligt nu op de bank. 8. Neem het rubberen rekje en leg over de twee, eerste 3 cm-stukken van de vinger. 9. Kleef een stukje tape over de twee uiteinden van het rekje. LET OP! De leerlingen moeten aan de uiteinden een klein beetje elastiek overlaten. Dit vouwen ze naar binnen toe en wordt eveneens vastgekleefd met kleefband! 10. Herhaal stappen 3 tot 9 ook voor de andere twee vingers! Eigenlijke werk: monteren van de robothand 1. Draai de drie vingers om. De BINNENKANT ligt nu bovenaan. 2. Kleef de drie vingers aan de handpalm. 3. Knip een stuk naaigaren af van 35 cm. 4. Kleef dit touwtje vast aan het topje van de vinger. 5. Knip een rietje in vier stukken van 2 cm. lang. 6. Rijg deze vier stukjes rietje doorheen de draad. 7. Kleef drie stukken vast in het midden van elk vingerkootje. Het vierde stuk bevestigen de leerlingen aan de handpalm. 9. Herhaal stappen 3-8 voor de andere twee vingers! 42

10 Evaluatie: testen van de robothand De leerlingen gaan na of hun robothand effectief werkt. Ze doen dit door aan de drie draadjes te trekken. Indien nodig kunnen ze nog aanpassingen/verbeteringen doorvoeren aan hun ontwerp. Slot De leerkracht daagt de leerlingen uit om de grijpfunctie van hun robothand te testen. nog het vingertoppengevoel/ fingerspitzengefühl dat zo belangrijk is bij het uitvoeren van delicate operatie/handeling. Toch is het nabootsten van hand- en vingerbewegingen voor onze ingenieurs nog steeds een onhaalbare zaak. De fijne motoriek van ons hand is te complex om door robottechnologie te kunnen vervangen. Zo kunnen veel robots wel grijpen, maar zijn velen onder hen ook in staat om een ei kapot te nijpen aangezien zij niet aanvoelen hoe fragiel deze materie is. Levende Mastermind/Robocop Dit spel wordt gespeeld met héél de klas of in groepen van 8 tot 10 leerlingen. Het doel is onrechtstreeks informatie te verzamelen overzicht, via gerichte vragen. Iedere leerling krijgt vier knopen op het hoofd gekleefd. Het is de bedoeling dat iedere leerling probeert te raden welke knopen/kleurencombinatie op zijn voorhoofd staat te lezen. De andere leerlingen kunnen de knopen/kleurencode wel zien en geven de groep hints zoals: ik zie meer rode kleuren dan groene in onze groep. of Jouw code bevat maar drie verschillende kleuren.. Iedere leerling geeft om de beurt een aanwijzing zonder de code te verklappen en maakt voor zichzelf een aantal aantekeningen. De leerling die als eerste zijn code weet te kraken, wint het spel! 43

11 Vaardigheid De leerlingen onderzoeken de specifieke functies van onderdelen bij eenvoudige technische systemen doormiddel van hanteren, monteren en demonteren (ET 2.1). Ze gaan na of hun robothand al dan niet goed functioneert en bekijken hoe zij verbeteringen kunnen aanbrengen (ET 2.3). Er wordt duidelijk aangegeven dat technische systemen/robottechnologie steeds evolueert en verbeterd (ET 2.5). De leerlingen kunnen het stappenplan zelfstandig uitvoeren (ET 2.13). De leerlingen kunnen illustreren dat techniek en samenleving elkaar beïnvloeden (ET 2.17) en kunnen aangeven of deze technologische toepassingsgebieden van belang zijn of niet, voor onze maatschappij, het milieu, (ET 2.18). Attitude De leerlingen zijn bereid nauwkeurig, veilig en zorgzaam te werken (ET 2.16). 44

12 45 Ruimtevaart en Techniek lesfiches voor Lager Onderwijs

13 Koele pakken en warmwaterboilers Lesfiche 9 Samenvatting Het astronautenpak is van levensbelang voor de astronauten. Zonder hun pak kunnen de ruimtevaarders de ruimtecabine of het ISS niet verlaten. Het pak voorziet hen immers van zuurstof en beschermt hen tegen grote temperatuurschommelingen. Deze les kan gekoppeld worden aan koken met zonne-energie. Behoefte en probleemstelling Uit welke materialen wordt het pak gemaakt en op welke manier proberen zij de temperatuur in het pak te vrijwaren? Het belang van zonne-energie. Materiaal - Wit en zwart papier - 2 thermometers - Enveloppen - Papieren zakdoekjes - 1 schoendoos - Stopwatch/gsm met timer - Bureaulamp - Plastiek bekertjes - Dun, plastieken darmpje - Karton 46

14 Voorbereiding De studenten werken in groepjes van drie tot vier leerlingen. Zoek testplaatsen (schaduw en zon). 2 enveloppen (één zwarte en één witte deze kunnen zelf gemaakt worden). Voorzie één werktafel per groep met hierop de verschillende materialen. Inleiding Tussen 1962 tot 1972 droegen de astronauten een pak dat meer dan 90 kilo woog en bestond uit meer dan 20 verschillende lagen. Zo bestond de buitenste laag uit een brandwerende stof die bestond uit glasvezels. Tijdens de eerste Apollo-missie waren er immers 3 astronauten omgekomen bij een brand waarbij hun pakken helemaal waren weggesmolten. Zo n 15 lagen werden gebruikt om de astronauten te beschermen tegen temperatuurverschillen en micrometeoren. Ondertussen zijn de pakken al een heel stuk geëvolueerd. Daarnaast zijn de kleuren van het ruimtepak ook erg belangrijk. Zo gaan ingenieurs steeds op zoek naar materialen en kleuren die warmte weerkaatsen zodat de temperatuur in het pak aangenaam blijft. Probleemstelling? Welke kleur reflecteert de energie beter? Kortom welke kleuren weerkaatsen de warmte? Bekijk in de klas welke kleuren overheersen in de kledij en leg de link met het seizoen/weer. Welke materialen dragen ze en waarom? Maak op het bord een lijst met kenmerken van de verschillende materialen. Test: Plaats de twee enveloppen (zwart en wit) in een schoendoos in de schaduw. Vul elke envelop 47

15 op met enkele papieren zakdoekjes of watten en een thermometer. Let er op dat de thermometer de watten raakt i.p.v. het papier van de envelop. Check na één minuut de temperatuur. Plaats de box na in de directe zon en voorspel hoeveel de temperatuur gaat stijgen. Schrijf elke 5 minuten op hoeveel de temperatuur is gestegen. Een andere groep kan deze proef uitvoeren met andere materialen bijvoorbeeld zand i.p.v. watten of zilverpapier i.p.v. de enveloppen. Trek een conclusie uit deze resultaten. Slot Op welke manier kunnen we deze informatie gebruiken bij het bouwen van een warmwaterboiler? De leerlingen bouwen, met de materialen op hun werktafel (bureaulamp, water, twee bekertjes, een lange, plastieken tube, tape, zwart stuk karton of zilverpapier, ), een warmwaterboiler. De leerlingen onderzoeken op welke manier ze het watertransport kunnen vertragen en op die manier warmer water produceren. Vaardigheid De leerlingen kunnen gericht waarnemen met alle zintuigen en kunnen waarnemingen op een systematische wijze noteren (ET 1.1). De leerlingen kunnen, onder begeleiding, minstens één natuurlijk verschijnsel dat ze waarnemen via een eenvoudig onderzoek toetsen aan een hypothese (ET 1.2). De leerlingen kunnen illustreren hoe technische systemen onder meer gebaseerd zijn op kennis over eigenschappen van materialen of over natuurlijke verschijnselen (ET 2.6). De leerlingen kunnen illustreren dat techniek en samenleving elkaar beïnvloeden (ET 2.17). 48