Undervisningsopplegg

Passer for

  • barnetrinn 5-7

Tidsbruk

  • ca 4 timer

Vassrakett – rakettforskar for ein dag!

Korleis kan vi få ein vassrakett til å gå langt? Og kva er det eigentleg som gjer at han fyk av stad?

vannrakett-12 Å skyte opp vassrakettar er moro og engasjerande. Opplevingsaspektet er sentralt i ein slik aktivitet og gir eit godt utgangspunkt for læring. I dette opplegget kan elevane prøve seg fram med ulike rakettvariantar og utforske korleis dei kan få raketten til å gå lengst mogeleg. Ved utprøving er det viktig berre å endre ein ting av gangen for å sjå kva for verknad det får. Endrar vi både vinkel og finnar på raketten samtidig, veit vi ikkje kva som hadde mest å seie. For å samanlikne rettferdig må alle ting vere like bortsett frå den eine tingen som blir variert (variert faktor eller uavhengig variabel). Kor langt raketten går er det vi samanliknar, så lengdemålinga må gjørast mest mogleg nøyaktig. Det vi måler i forsøket, her lengda, kan vi kalle målt faktor eller avhengig variabel. Alt anna bør vere konstant (kontrollerte variablar).

Ei viktig erfaring vi gjer oss med vassraketten er at luft faktisk er noko. Vi pumpar luft inn i flaska, og på eit punkt vil luftpartiklane vere så mange og sitje så tett at korken blir skyvd ut. Sjølv om vi ikkje ser lufta, ser vi verknaden av ho. Ei tett sprøyte fylt med vatn kan ikkje pressast saman, fordi partiklane sit så tett. Dersom vi har luft i sprøyta, klarar vi å presse lufta saman. Vi merkar at det er mykje tomrom mellom luftpartiklane. Men vi klarar ikkje å presse stempelet heilt inn, nettopp fordi det er partiklar der. Så det er luftpartiklane og ikkje vasspartiklane i vassraketten som kan pressast saman. Rakettprinsippet handlar om at farten og massen til det som fer ut bakover, bestemmer farten til raketten framover. Raketten har ein bestemt masse, mens vi kan variere massen til det som fer ut bakover. Farten til det som fer bakover, er blant anna bestemt av trykket inni flaska. I fysikken snakkar vi om bevaring av bevegelsesmengde (masse x fart): bevegelsesmengda framover er lik bevegelsesmengda bakover. Dersom vi berre har luft i raketten, er massen som fer ut bakover mykje mindre enn om vi brukar vatn. Med høgt trykk i raketten, blir farten til det som fer ut bakover, mykje større enn ved lågt trykk. Med vatn i raketten vil altså farten til raketten bli mykje større enn med berre luft. Høgare trykk gir også større rakettfart. Når vi pumpar luft inn i flaska, brukar musklane våre energi, slik at armar og bein kan bevege seg. Kort sagt kan vi seie at denne energien har vi fått frå maten vi har spist, som igjen kan førast tilbake til fotosyntesen og solenergien. Etter kvart som flaska blir fylt av luft, får ho auka stillingsenergi. Når vatnet sprutar ut, får flaska bevegelsesenergi. Oppover i lufta blir energien etter kvart omdanna til stillingsenergi som går tilbake til bevegelsesenergi på veg ned igjen. På bakken går bevegelsesenergien over til lydenergi og varmeenergi.

Læringsmål

  • beskrive molekylmengd og molekyltettleik i væske og i gass når det er lågt og høgt trykk
  • forklare kva for faktorar som bestemmer farta (evt høgda) til raketten
  • planlegge eit forsøk der dei systematisk varierer ein faktor om gangen og presentere resultata frå forsøket

Nøkkelord og omgrep

Masse, fart, stillingsenergi, bevegelsesenergi, gass, væske, trykk.

Engasjere

Ein demonstrasjon om vasstrykk og fart kan vekke undring hos elevane (sjå Vanntrykk og vannfart). Beskriv dei tre strålane. Kva for ein stråle sprutar lengst? Kvifor trur du dei er forskjellige?

Utforske

Kvar smågruppe får ei flaske som er deira rakett. Seinare i opplegget skal dei undersøke korleis vassmengda påverkar kor langt raketten går. Men som eit utgangspunkt for å bli kjend med raketten kan dei fylle han om lag halvfull med vatn. Sett korken godt i før utskyting. Pump trykk til korken smett ut. Med det enkle utstyret vi brukar her er det ikkje mogleg å kontrollere trykket i flaskene. Be elevene observere kva som skjer når raketten blir skoten opp. Kva for veg går vatnet i forhold til raketten? Høgt trykk i flaska pressar vatnet ut bakover, flaska beveger seg i motsett retning.

Ein elev gjer klar raketten før utskyting. Ein elev gjer klar raketten før utskyting.

  

 

 

 

 

 

Forklare

Kva fikk raketten til å bevege seg? Her kan du demonstrere og samanlikne med kva som skjer med ein oppblåst ballong når lufta slepp ut. Kvar kjem energien frå som får raketten til å bevege seg? Energikjede:

vannrakett - energikjede

Kva er «energilageret» til vassraketten?

Utforske

Elevene får i oppdrag å lage ein rakett som går lengst mogleg. Vurder om elevane skal sette i gang på eiga hand eller om du vil ta ein diskusjon om kva som kan påverke kor langt raketten beveger seg.

Tips til kva som kan undersøkast:

  • Vekta (flasketype)
  • Volumet på flaska
  • Diameteren på flaska
  • Diameteren på flaskeopninga
  • Trykket i raketten
  • Mengde vatn i flaska
  • Utskytingsvinkel

Det kan være lurt å be elevene starte med å finne optimal vassmengd i flaska. Da er vassmengd den varierte faktoren, og måltfaktor er kor langt (ev. høgt) raketten beveger seg. Kontrollerte faktorar er f.eks. flaska, utskytingsvinkelen og trykket. Elevane bør planlegge eit forsøk der dei finn ut av korleis ulik vassmengd påverkar kor langt raketten går. Dei må bestemme seg for kva for vassmengder dei vil prøve ut. Ved utprøvinga er det viktig å gjenta forsøket fleire gonger.

Kor mykje vatn er det lurt å ha i flaska? Kor mykje vatn er det lurt å ha i flaska?

Forklare

Kvifor beveger raketten seg ulikt med forskjellig vassmengder? Kor langt bevegde ein rakett heilt full med vatn seg? Kor langt gjekk ein rakett utan vatn?

Press saman ei tom plastsprøyte. Kvifor kan ikkje stempelet på sprøyta pressast heilt inn? Ta vatn i sprøyta. Kor langt inn klarar du å presse stempelet i ei sprøyte full med vatn? Kvifor? Korleis ligg molekyla i forhold til kvarandre når trykket er lågt, og når det er høgt?

Utforske

Elevene skal velje seg ein annen faktor som dei trur kan ha noko å seie for kor langt raketten går. Dei mest relevante er utskytingsvinkel eller styrefinner på raketten. Igjen skal dei planlegge forsøket sitt før dei set i gang. Kor mange finnar er gunstig? Korleis bør finnane vere plassert på raketten? (sjå tips til rakettbygging på www.tclauset.org). Har de prøvd ut med ein «rund nase» på raketten?

Gjennomfør ein rakettskytekonkurranse for å avgjere kva for rakett som faktisk går lengst. Stemte det de trudde?

Rakettane kan gå både høgt og langt. Rakettane kan gå både høgt og langt.

Forklare

Kvifor beveger raketten seg med ulik lengde avhengig av vinkel? Ein rakett som går rett opp vil gå høgt, men ikkje så langt. Dersom vinkelen er for liten, vil raketten gå i bakken før all bevegelsesenergien er brukt opp. Kva fann de ut om bruk av finnar? Kvifor fungerer «rund nase» godt? Eit viktig prinsipp her er å redusere luftmotstanden.

Utvide

Korleis beveger ein ordentleg rakett seg? Sjå artikkelen How Space Shuttles Work på www.howstuffworks.com

Didaktiske kommentarar

Legg gjerne inn ein «design-konkurranse» der rakettane blir vurdert på utsjånad og verkemåte. For lengdekonkurransen kan nokre elevar få ansvar for oppmålinga ved å plassere kjegler som viser kor langt dei tre lengste rakettane har gått til ein kvar tid. Det er viktig å legge vekt på refleksjon rundt kva som gjer at nokre går lengre enn andre, slik at dette ikkje berre blir ein «happening». Det kan vere lurt å ha reine jente- og gutegrupper.

Vurdering

Dagen kan avsluttast med ein konkurranse: Kven får raketten til å bevege seg lengst? Elevane skal samanlikne og vurdere eigen rakett og eigne resultat med dei andre i klassa.