Luftrakett

Fysikk 1
VG2
Varighet ca. 90 minutter

Denne aktiviteten dekker sentrale emner innenfor klassisk fysikk. Elevene arbeider med Newtons lover og bevegelsesligningene for å beregne bevegelsen til et legeme teoretisk. De tar utgangspunkt i den potensielle energien legemet har i ro, og skal ut ifra dette beregne akselerasjon, hastighet og avstand. Verdiene de får skal så sammenlignes med målte verdier og elevene skal så drøfte om den mekaniske energien er blitt bevart. Elevene jobber mye med ligninger og omgjøring mellom forskjellige enheter.

 

Kompetansemål etter VG2

Fysikk 1

  • identifisere kontaktkrefter og gravitasjonskrefter som virker på legemer, tegne kraftvektorer og bruke Newtons tre lover
  • gjøre rede for situasjoner der friksjon og luftmotstand gjør at den mekaniske energien ikke er bevart, og gjøre beregninger i situasjoner med konstant friksjon
  • bruke parameterframstilling til å beskrive rettlinjet bevegelse for en partikkel, og bruke derivasjon til å regne ut fart og akselerasjon når posisjonen er kjent, både med og uten digitale verktøy

 

Organisering og lærerens rolle

Lærerne har hovedansvaret for elevgruppen sin. Det kan være behov for hjelp av lærer underveis i aktiviteten. Aktive lærere bedrer læringsutbyttet for elevene. Formidlerne har ansvaret for gjennomføringen av programmet.

Elevene arbeider i grupper på ca. tre elever. Vi ønsker at elevene er delt inn i grupper før de kommer til DuVerden.

 

Under besøket

I denne aktiviteten skal hver gruppe bygge en luftrakett ved å følge et sett med instruksjoner. De skal så måle den og utføre teoretiske beregninger for å finne rakettens hastighet når den blir skutt ut. De får utdelt et formelark med bevegelsesligninger, men må selv tilpasse dem. Deretter skal de skyte ut raketten og filme utskytningen med et høyhastighetskamera. Basert på filmen skal de så beregne den reelle hastigheten. Til slutt kommer en felles diskusjon om forskjellen på den teoretiske og den målte hastigheten og hvilke feilkilder som kommer inn.

Forarbeid

For å øke læringsutbyttet for elevene er det en fordel om det er gjennomført et forarbeid i forbindelse med besøket på DuVerden. Vi har utarbeidet et forslag, men eget forarbeid som støtter oppunder kompetansemålene kan like gjerne benyttes.

 

Å snakke om på forhånd

Newtons ligninger og de klassiske bevegelsesligningene er sentrale elementer i denne aktiviteten. Det er derfor en stor fordel for elevene om de har gjennomgått disse i forkant av besøket. Hvis det er en stund siden de har jobbet med området kan det være nyttig med en repetisjon. En stor del av regnearbeidet de gjør i aktiviteten består i å manipulere uttrykkene, samt å konvertere mellom ulike måleenheter.

 

Grubletegninger

Etterarbeid

For å jobbe videre med temaet kan klassen bruke gruppenes resultater og regne på oppgaver knyttet til disse. Dette kan for eksempel være:

  • Hva er rakettenes maksimale høyde?
  • Hvor lang tid bruker raketten på å nå denne høyden og hvor lang tid bruker den før den treffer bakken?
  • Hvor langt vil raketten bevege seg før den treffer bakken hvis den blir skutt ut med en vinkel på 90 grader, 60 grader og 30 grader i forhold til bakken? Hva blir rakettens maksimale høyde i disse tilfellene?
  • Hvilken vinkel bør vi skyte ut raketten med hvis vi vil at den skal bevege seg lengst mulig før den treffer bakken?

I alle oppgavene kan elevene regne ut svaret basert på den teoretiske og den målte hastigheten til raketten.