Dnia 13 lutego w szkole podstawowej w Malni (k/Opola) obchodzono dzień patrona szkoły – Mikołaja Kopernika. W związku z tym wydarzeniem w szkole odbyły się specjalne zajęcia, podczas których dzieci uczyły się o swoim patronie, brały udział w konkursie wiedzy o Mikołaju Koperniku i plastycznym. W obchodach brał udział (aktywnie) także jeden z redaktorów portalu Kosmonauta.net, prowadząc zajęcia ruchowe, przeplatane wykładem na temat grawitacji. Specjalna lekcja odbyła się na sali gimnastycznej, uczestniczyło w niej około 80 dzieci w wieku 9-12 lat.
Specjalnie na zajęcia opracowano konspekt lekcji. Z powodzeniem wystarcza on na 45 minut prowadzenia. Konspekt przedstawia się następująco:
Zabawy z grawitacją
1. Wpływ grawitacji na ciało człowieka.
Wstęp – kilka słów o grawitacji, na przykład: grawitacja cały czas oddziałuje na ciało człowieka, szczególnie na kości. Gdyby nie ta siła, dzieci by nie rosły. Z drugiej strony, to ona sprawia, że męczymy się skacząc do góry. Dlatego też, kiedy stoimy, jesteśmy nieco niżsi niż kiedy leżymy. Grawitacja „przeszkadza” nam także w utrzymywaniu równowagi, co można sprawdzić próbując stanąć na jednej nodze, drugą wyciągając do tyłu i pochylając się plecami w przód. Grawitacja działa na wszystko, na małe dzieci i na wielkie planety. To grawitacja Słońca utrzymuje planety na ich orbitach.
Eksperymenty do pierwszej części (związane także z utrzymywaniem równowagi):
Chwyt za palce u stóp i próba skoku do przodu z ciągłym trzymaniem się za stopy – jest to niemożliwe, ze względu na ułożenie ciała, które przeszkadza w złapaniu równowagi (można zapytać, które z dzieci zdoła to wykonać – wybieramy kilku ochotników i każdy po kolei próbuje; oczywiście jest to niewykonalne, ale będzie dobrą rozgrzewką).
Trzymanie miotły (lub innego przedmiotu o stosunkowo dużej masie) i utrzymywanie jej w wyprostowanych rękach jak najdłużej. Bardzo ważne jest to, żeby dzieci nie trzymały jej NADchwytem lecz PODchwytem. Zamiast miotły można użyć słupków lub lekkich hantelków, które powinny znajdować się na stanie każdej sali gimnastycznej i zorganizować zawody – kto najdłużej utrzyma ciężar w wyprostowanych rękach.
Fizyczny sens eksperymentu jest taki, że ciężko utrzymać taki przedmiot w wyprostowanych rękach ze względu na siłę ciężkości, które cały czas „ciągnie go” w dół, do podłogi. By jeszcze lepiej to zwizualizować, warto przewiązać na końcu słupka lub na środku hantala sznurek i sprawić, by dziecko trzymające ciężki przedmiot wyraźnie stwierdziło, że już mu nie ciąży (ciągnąc sznur do góry i równoważąc siłę ciężkości). W ten sposób udowadniamy, że na ten przedmiot cały czas działały „niewidzialne sznurki grawitacji”, które ciągnęły go w dół.
2. Wpływ grawitacji na przedmioty.
Eksperyment: na ziemię upuszczone zostaną kartka i but. Pytanie do dzieci: czy pierwsza opadnie kartka, czy pierwszy spadnie but, czy oba równocześnie? (But). Kiedy już wszyscy zdecydują się na jakąś wersję, upuszczamy oba przedmioty (ważne, żeby zrobić to na odpowiedniej wysokości – np.: ze skrzyń lub z drabinek). Po tym kolejna część eksperymentu: tym razem kartka jest zwinięta w kulkę. Upuszczamy ją z butem. Ponownie to samo pytanie: czy pierwsza opadnie kartka, czy pierwszy spadnie but, czy oba równocześnie? (Oba uderzą o ziemię równocześnie). Ten eksperyment przeprowadził już Galileusz, “wykorzystując” Krzywą Wieżę w Pizie. Grawitacja działa na wszystkie przedmioty tak samo – spadają w kierunku ziemi z takim samym przyspieszeniem, niezależnie od ich właściwej masy. Zrzucając samochód i buta też zaobserwowalibyśmy równoczesne uderzenie o Ziemię. W przypadku rozłożonej kartki, jej upadanie spowalnia opór powietrza. Czym jest opór powietrza? Czuć go na przykład, kiedy wieje na nas mocno wiatr.
Dmuchanie przez słomkę na baloniki i próba utrzymania ich jak najdłużej w powietrzu. (Szukanie środka ciężkości baloników). Siła grawitacji działa na punkt nazywany „środkiem ciężkości”. Zadaniem dzieci jest poszukiwanie tego środka na balonikach i próba ich utrzymania w równowadze poprzez dmuchanie na nie przez złożoną słomkę. UWAGA: zadanie jest trudne, dlatego można wybrać do niego grupkę dzieci, żeby chwilkę poćwiczyły, a w tym samym czasie kontynuować wykład z innymi eksperymentami. Baloniki nie powinny być nadmuchane zbyt mocno, można przygotować je już wcześniej.
3. Grawitacja i krążenie planet.
Dzieci dobierają się w pary. Stają do siebie przodem, chwytają się za ręce skrzyżnie (na wysokości nadgarstków) i krążą wokół siebie. Tak właśnie działa grawitacja w kosmosie, jest siłą która trzyma planety na kołowych torach. To tak jakby planety trzymane były przez Słońce na niewidzialnych sznurkach. (Uwaga: planety nie krążą dokładnie wokół centrum Słońca, lecz wokół wspólnego środka masy. Ze względu na wielką masę naszej gwiazdy, jest on położony blisko jej centrum, ale nie dokładnie wewnątrz. Zauważmy, że dzieci trzymając się za ręce też krążą wokół wspólnego środka masy!).
Wybieramy grupę dzieci i wizualizujemy działanie Układu Słonecznego (mogą być tylko Słońce i planety, ale także planetoidy żeby zaangażować więcej osób). Ten, kto będzie Uranem będzie musiał się turlać po swojej orbicie ze względu na nachylenie tej planety do płaszczyzny ekliptyki. Przy tym zadaniu można wytłumaczyć dzieciom pojęcie elipsy. Dodatkowym utrudnieniem, związanym z koordynacją, jest fakt, że planety krążą także wokół własnej osi. Należy pamiętać także o tym, że Wenus wiruje przeciwnie do reszty planet – w prawo, patrząc znad płaszczyzny ekliptyki.
Wybierając każde dziecko do modelu Układu Słonecznego, można pytać resztę słuchaczy, jaką planetę wybraliśmy licząc od Słońca. Wpleść w to można informacje teoretyczne o danych ciałach niebieskich.
Konspekt można uzupełnić o dodatkowe atrakcje, zwiększając długość części teoretycznej lub ruchowej. W tym drugim przypadku można wymyślić więcej ćwiczeń na równowagę lub związanych z ruchem po okręgu. Większość stawianych przed dziećmi wyzwań można zorganizować w formie konkursów – szczególnie pierwsze, z utrzymywaniem ciężarów lub te związane z opadaniem ciał. Zapraszamy do galerii, w której znajdują się zdjęcia z kilku punktów programu, które mogą pomóc wyobrazić sobie przebieg danego ćwiczenia.
Zajęcia przeprowadzono z ramienia Stowarzyszenia ARDiS.
