Podstawowe informacje: 

Krótki opis: Wykrywalne fale grawitacyjne mogą być wytwarzane przez ciężkie, zwarte obiekty (takie jak czarne dziury lub gwiazdy neutronowe), które krążą wokół siebie. Jak możemy to wymodelować za pomocą przedmiotów codziennego użytku? W jaki sposób możemy użyć narzędzia Tracker do przeprowadzenia cyfrowej analizy wideo naszego modelu w celu zbadania ruchu jednostajnego po okręgu?

Jak pakiet odnosi się do koncepcji STEAM: To ćwiczenie jest skoncentrowane głównie na nauce. Wykorzystuje fizyczny model krążących wokół siebie kul z cyfrową analizą wideo do zbadania ruchu jednostajnego po okręgu. Kluczowe są w nim fizyczne koncepcje ruchu jednostajnego po okręgu, prędkości i okresu. Zadaniem uczniów będzie zbieranie danych i wykorzystywanie wykresów na ich podstawie do opisu ruchu kul.

Jeśli uczniowie zechcą tworzyć własne modele i filmować je, aby analizować i zbierać dane za pomocą narzędzia Tracker, wtedy w pakiecie pojawią się elementy związane z inżynierią. Umiejętności matematyczne będą miały zastosowanie w analizie danych i tworzeniu wykresów.

Kategoria wiekowa: 12-16 (część bez obliczeń matematycznych), 16+ (część z wykorzystaniem oprogramowania)

Liczba godzin dydaktycznych: od 50 min do 2 godzin dydaktycznych (wszystkie ćwiczenia)

Cele edukacyjne: Uczeń:

- porównuje i ocenia modele fizyczne w odniesieniu do wydarzeń zachodzących w kosmosie
- stosuje myślenie matematyczne, aby uzasadnić projekt eksperymentu i gromadzenie danych
- poprawnie używa terminu okres, opisując ruch jednostajny po okręgu

Związek z wielkimi ideami nauki:

Energia > Formy, zachowanie energii i przepływ energii > Zachowanie energii, straty energii: Kiedy masywne, zwarte obiekty krążą wokół siebie, tracą energię w postaci fal grawitacyjnych. Pierwszy dowód na istnienie fal grawitacyjnych pojawił się w 1974 roku na podstawie układu gwiazd neutronowych i obserwacji, jak wytracają one energię.

Energia > Formy, zachowanie energii i przepływ energii > Energia i fale mechaniczne: Fale grawitacyjne są bardzo trudne do wykrycia, ponieważ ich oddziaływanie jest niewielkie. Inne źródła drgań mogą wpływać na detektory i maskować sygnał.

Siły > Typy oddziaływań > Grawitacja i jej skutki: Kiedy dwa ciężkie obiekty krążą wokół siebie, emitują fale grawitacyjne.

Siły > Typy oddziaływań > Grawitacja i jej skutki: Fale grawitacyjne są łatwiej wykrywalne w wirujących układach masywnych, zwartych ciał. Pierwszy dowód na to pochodzi z 1974 roku na przykładzie układu gwiazd neutronowych.

Wszechświat > Miejsce Ziemi we Wszechświecie, ciała niebieskie > Gwiazdy i ich ewolucja: Fale grawitacyjne są najsilniejsze (i łatwiejsze do wykrycia) z systemów zewnętrznych. Należą do nich kończące swój żywot gwiazdy, takie jak gwiazdy neutronowe i czarne dziury.

Konsorcjum POLAR STAR serdecznie dziękuje nauczycielom, którzy przekazali cenne pomysły i materiały do tego pakietu. Byli to: Christian Collette, Maria Eleftheriou i Paula Galvin.