Zabawy z grawitacją

Zabawy z grawitacją – konspekt zajęć
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. Środek ciężkości można szukać także w inne sposoby
– na przykład za pomocą nitek i kartek itp.
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.
Zajęcia przeprowadzono z ramienia Stowarzyszenia ARDiS.