Lądowanie na Księżycu - planowanie i projektowanie lądownika księżycowego

Krótki opis:

W tym zestawie zajęć uczniowie zaplanują, zaprojektują i zbudują moduł lądownika, który zabezpieczy przetrwanie załogi (w postaci jajka-nauty) lądującej na Księżycu.

Zbadają, jakie czynniki należy wziąć pod uwagę przy lądowaniu na Księżycu, w porównaniu do lądowania na Ziemi.

W projekcie lądownika księżycowego studenci muszą uwzględnić czynniki ryzyka i budżetowanie.

Przedmiot: Nauki ścisłe, fizyka, matematyka, ekonomia

Cele nauczania

Rozpoznać siły działające podczas lądowania na powierzchni Ziemi i Księżyca.

Rozumienie związku między masą a siłami grawitacyjnymi.

Rozwiąż problem wykorzystując drugie prawo ruchu Newtona.

Opracuj projekt z uwzględnieniem budżetu i zarządzania ryzykiem.

Praca w zespole przy ograniczeniach czasowych i finansowych.

Zakres wiekowy:

14 - 16 lat

Czas

Przygotowanie: 1 godz.
Lekcja: 2 godziny i 30 minut

Zasób dostępny w:

Angielski, Duński, Francuski, Niemiecki, Włoski, Polska oraz Hiszpański

Działanie 1: Zaprojektuj i zbuduj moduł lądowania na Księżycu

W tym ćwiczeniu uczniowie zaprojektują i zbudują moduł lądownika księżycowego przy użyciu prostych materiałów. Celem jest zaprojektowanie lądownika, który może bezpiecznie wylądować na powierzchni Księżyca. Podczas planowania uczniowie muszą rozważyć ryzyko związane z załogową misją lądownika księżycowego i przeprowadzić ocenę ryzyka oraz studium projektowe.

Sprzęt

Arkusz roboczy dla uczniów wydrukowany dla każdej grupy

Papier

Słomki

Marshmallows

Cotton-balls

Patyczki do lodów

Torba plastikowa

String

Sellotape

Nożyczki

Balony

Jaja - 1 na grupę

Skale

Zadanie 2: Przetestuj swój moduł lądowania

W tym ćwiczeniu uczniowie sprawdzą, czy ich lądowniki przetrwają pionowy upadek, zachowując przy tym bezpieczeństwo jajka-nauty. Opiszą warunki lądowania i będą śledzić inne czynniki, które mogą wpłynąć na wyniki. Opcjonalnie, uczniowie mogą sfilmować upadek, a później użyć narzędzia do analizy wideo, aby zbadać przyspieszenie.

Sprzęt

Arkusz roboczy dla uczniów wydrukowany dla każdej grupy

Samodzielnie zbudowane moduły lądowania, w tym jajogłowi z działania 1

Aparat fotograficzny/kamera i statyw (nieobowiązkowo - patrz załącznik 3)

Program śledzenia wideo ( nieobowiązkowy - patrz załącznik 3)

Komputer lub smartfon (opcjonalnie)

Ćwiczenie 3: Lądowanie na Księżycu

W tym ćwiczeniu uczniowie będą porównywać lądowanie na Ziemi z lądowaniem na Księżycu. Zbadają różne czynniki wpływające na lądowanie w obu miejscach oraz wykres sił. Następnie studenci powtórzą projekt swojego lądownika na podstawie tego, czego nauczyli się podczas testów.

Sprzęt

Arkusz roboczy dla uczniów wydrukowany dla każdego ucznia

Długopis/ołówek

Kalkulator

Wiedziałeś?

Całkowity koszt programu kosmicznego Apollo, który zabrał ludzi na Księżyc, wyniósł $25,4 mld - czyli ponad $200 mld w dzisiejszej walucie, skorygowanej o inflację. W 2018 roku całkowity budżet ESA wyniósł 5,6 mld euro.

Obecnie agencje kosmiczne i przemysł pracują wspólnie nad stworzeniem bardziej zrównoważonego programu eksploracji Księżyca. Należy zauważyć, że dziś nadal będziemy korzystać z części infrastruktury stworzonej w latach 60-tych: komór testowych, wyrzutni, centrów kontroli misji, stacji naziemnych, wiedzy inżynierskiej, technologii, materiałów, a więc program eksploracji Księżyca będzie od początku znacznie bardziej zrównoważony.

Słowa kluczowe:

Przyspieszenie, Materiały dla klasy, Siły, Grawitacja, Matematyka, Księżyc, Fizyka, Nauka, Drugie, Velocity