Galileos faldlove

Introduktion

Eksperimentet med Karisekanonen er en første introduktion til Galileo’s faldlove og det skrå kast i fysik B niveau på STX. Simuleringen virker ved, at et objekt flyttes med en separat vandret og lodret hastighed. Kun den lodrette hastighed ændres af tyngdeaccelerationen. Der ses bort fra luftmodstand.

Overordnet beskrivelse af aktiviteten

Forløbet kommer efter et forløb om energiformer, der fokusere på termisk og mekanisk energi. Forløbet indgår i et Fælles faglig forløb med matematik, der fokusere på Computational tankegang.  Forløbet skal lægge op til et fælles projekt med en idrætsklasse fra Greve gymnasium hvor vi vil fokusere på algoritmedesign, hvor informationsbehandleren ikke er en computer.

Aktivitetens længde

Forløber over 2 gange 90 minutter.

Materialer

Inden timen er der givet lektier i siderne 271 til 273 i Orbit C bogen. Afsnittet hedder Galileos faldlove.

Film vises I timen: https://computationalthinkingcourse.withgoogle.com/unit?lesson=8&unit=1

Arbejdsark til frit fald arbejdes med i timen.
http://library.ct-denmark.org/galileos-faldlove/elevernes-arbejd…alileos-faldlove/

’Faksekanon’ bruges til eksperiment og dataopsamling.

vejledningTilTrackermedkugler’, bruges til databehandling fra den ekperimentielle højhastighedsoptagede film, ’baadeVandretKastOgLodretFald.MOV’.
http://library.ct-denmark.org/galileos-faldlove/vejledningtiltrackermedkugler/

Scratch filerne ’frit fald med mangler’ (https://scratch.mit.edu/projects/289955841/editor/) og ’frit fald’ (https://scratch.mit.edu/projects/289867768/editor/) .

Filen fritFald.nlogo og fritFaldMedMonitorOgPlotAfLodretHastighed.nlogo
http://library.ct-denmark.org/galileos-faldlove/fritfald/
http://library.ct-denmark.org/galileos-faldlove/fritfaldmedmonit…flodrethastighed/

Installation af Netlogo: https://ccl.northwestern.edu/netlogo/download.shtml Online version af Netlogo: http://www.netlogoweb.org/launch#http://www.netlogoweb.org/assets/modelslib/Sample%20Models/Social%20Science/Traffic%20Basic.nlogo

Programmering i aktiviteten

Eleverne skulle først programmere lidt i scratch for at stifte bekendtskab med tyngdeaccelerationens virkning på lodret fald. De bliver præsenteret for en simulering i scratch hvor den afgørende kode, der afvikler tyngdeaccelerationen er udeladt. Eleverne kæmper med at finde ud af hvad der mangler – hvordan de for faldet gjort mere virkelighedsnært.  Herefter udleveres løsningen og adskillelsen af vandret –og lodret hastighedsudvikling understreges.

På denne baggrund sættes eleverne til at først afprøve lodret frit fald med udleveret netlogo kode, så læse koden og finde ud af hvad koden gør.

Så sættes eleverne til at ændre programmet, sådan at de er i stand til at se at den lodrette hastighedsudvikling er lineær. Eleverne sættes så til at samle data op, med programmet ’Tracker’, med understregning af at eleverne nu bør have en forventning om lineær lodret hastighedsudvikling over tid.  Eleverne sammenligner løbende og til sidst med deres umiddelbare observationer af eksperimentet med faksekanonen, hvor kugler både rejser fra lodret fald og vandret kast og ned.

Afprøvning

Aktiviteten er afprøvet på 31 elever i fysik med 1w der er på studieretningen med Matematik A, Bioteknologi A og Fysik B.

Forslag til forbedringer

Alle elever skal have Netlogo installeret først med installations vejledning især macbrugere, der har problemer med sikkerhedsindstillingerne. 

Ligeledes skal der skrives vejledning hvordan man sikre sig at man kan finde den hentede filmfil til Tracker og Trackervejledningen skal rettes så resultatet -1E1 er nemmere at forstå.

Projekter med elevernes ideer der kommer med baggrund i simuleringen frie udfoldelse kunne vejledes.

En styret aktivitet med simulering af vandraket efterfulgt af tilsvarende dataopsamling med Tracker, hvor både acceleration fra vand og vindmodstand tages med. 

Som opfølgning på fokuseringen på den lineære hastighedsudvikling i de faldende kugler, kunne man fokusere på de numeriske fordele ved at lave regression på selve stedfunktionens højde(t) parabel i det frie fald.

Udledningen af Galileo’s sted, der er proportionel med kvadratet på tiden, ud fra moderne energibetragtninger om potentiel energi og kinetisk energi– for at imødegå at eleverne ikke har lært differential -og integralregning.  

Optagelser af videoer af forskellige sparketekniker og deres bevægelsesmønstre gennem luften med henblik på design af træningsprogrammer ud fra Ph D arbejdet med ’tåhylderens’ fysik.

I videre projekter er analyse af lodret affyring af vandraket med simulering og dataopsamling , hvor luftmodstand og ’ikke lineære’ accelerationer tages i betragtning. 

Alt efter hvor langt eleverne er i gymnasiet tages integral- og differentialligninger med i modellerne.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *

Den maksimale uploadstørrelse: 20 MB. Du kan uploade: billede, lyd, video, dokument, regneark, interaktiv, tekst, arkiver, kode, andet. Links til Youtube, Facebook, Twitter og andre services i kommentarteksten vil automatisk blive indlejret.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

Back To Top

Velkommen til CCTD Library for undervisningsforløb!

Biblioteket indeholder undervisningsforløb i Computational Thinking (CT) – rettet mod gymnasiefag (fx dansk, samfundsfag, fysik, m.fl.) og som sit eget fag (informatik).