Gå til hovedindhold

Hvordan undgår en satellit at styrte ned?

Workshop - CanSat 5 - Big Bang 2016

På grund af tyngdekraften trækker Jorden i de satellitter, der kredser om den. Med dette forsøg ser du, hvordan de ikke falder ned, og du får også en idé om, hvordan man kan bruge denne viden til at lande et rumskib.
 

Teknologi eller teknisk udstyr der bruges i forsøget

En fil er teknisk udstyr. Den er velegnet til at slibe metaloverflader.

Inspiration til variable du kan arbejde med i forsøget

Prøv at svinge proppen rundt kraftigt og mindre kraftigt. Din variabel er kraften du svinger med.

Prøv at hænge et lod i tennisbolden. Din variabel er loddets masse.


Vejedning til forsøget


Materialer du skal bruge

  • En lille prop fx en champagneprop
  • Stærk fiskesnøre
  • Elektrikerrør
  • En fil
  • En tennisbold
  • En kniv
  • En hæklenål
  • Et lod

Tip til indkøb:

Mange af tingene har skolen sandsynligvis i forvejen i håndarbejde, sløjd eller idræt. Selve forsøget tager kort tid at udføre, men det kræver noget forberedelse at gøre modellen klar.

Aktivitetsvejledning

  1. Sav et stykke elektriker-rør på ca. 20 cm af. Fil enderne glatte. 
  2. Bind en lille prop fast i et stykke 1m langt stærkt fiskesnøre. Stik snøren igennem elektriker-røret.
  3. Skær to kryds i en tennisbold og stik en hæklenål igennem. Træk snøren igennem bolden og bind den fast.
  4. Hold i elektriker-røret lodret og slyng proppen rundt.
  5. Tennisbolden trækker i proppen, men proppen bliver ikke trukket ind, fordi den roterer.
  6. Hvordan går rotationen, hvis du hænger et lod i tennisbolden?

Dataopsamling

Prøv at svare på følgende spørgsmål:

  • Hvordan kan en satellit kredse om Jorden uden at falde ned?
  • Hvordan lander og letter man et rumskib?
  • Hvorfor bliver proppen ikke trukket ind?
  • Hvad tror du, der sker, når du sætter loddet på?
  • Hvad sker der når du svinger henholdsvis kraftigt og mindre kraftigt?
  • Hvad har dette at gøre med at lande et rumskib?

Faglig forklaring

Når proppen holdes stille trækker tennisboldens vægt den ind. Hvis den lille prop sættes i rotation derimod kører den rundt om røret uden at blive trukket ind. Der er et træk fra tennisbolden, men alligevel trækkes den lille prop ikke ind.

På samme måde trækker Jorden i en satellit, men hvis den har høj nok hastighed bliver den ikke trukket ind, men forbliver i kredsløb. Den kan fx holde sig i kredsløb, hvis den er 200 km over Jorden og flyver med ca. 28.000 km i timen. Den vil så falde ved siden af Jorden og på den måde holde sig i kredsløb. Et omløb omkring Jorden i den højde vil vare omkring 90 minutter.

Hvordan lander man så et Rumskib?

Når man vil lande et rumskib, tænder man en raket, der er rettet fremad. Den vil bremse rumskibet ved at presse det bagud i stedet for fremad og på denne måde bremse det. Derved tager man energi fra rumskibet, og banens højde sænkes. Rumskibet sætter farten op i dette fald indtil den bremses af luften. Derefter kan den lande. Under opbremsningen presses luft sammen, så at det opvarmes. Derfor skal rumskibet være beskyttet af et varmeskjold.

Prov at lade proppen miste energi. Du vil se, at den trækkes ind og roterer hurtigere. Det er ligesom rumskibet, der skal lande.

Hvordan kan et rumskib flyve bort fra Jorden?

Når rumskibet skal sendes afsted fra Jorden tænder man en raket, der er rettet bagud. Så tilføreres der energi til rumskibet, som hæver det til en højere bane. Fortsætter man med at tilføre energi kan man komme bort fra Jorden og fx til Månen.

Prøv at tilføre energi til den roterende prop ved at slynge hårdere. Du ser, at din prop kommer op i en højere bane ligesom rumskibet. Du ser også, at proppen derved kommer til at rotere langsommere. Det samme sker også med rumskibet. Rumskibets hastighed sænkes, når det kommer op i en højere bane.

Større tyngdekraft

En måne, der kører rundt om Jupiter, vil i samme afstand dreje hurtigere end Jordens Måne. Det er, fordi Jupiters tyngdekraft er større.

Prøv at hænge et lod på din tennisbold. Du vil opdage, at proppen nu skal dreje hurtigere for at holde sig i kredsløb.

Man har opdaget stjerner, der roterer en gang omkring et Sort hul på kun 10 år, selvom de er ret langt fra det sorte hul. De drejer så hurtigt, fordi det sorte hul trækker ekstremt meget i dem.

Forsøget er udviklet af Carsten Andersen, lærer på Bellahøj Skole i København.