c’ est la vie 8th Junior highschool of kalamaria, greece Into orbit Μέτρηση στο διάστημα της μάζας αστροναυτών και άλλων φορτίων με έκρηξη οχημάτων Δ1 Το θέμα μας: Ένας εναλλακτικός τρόπος μέτρησης της μάζας στο διάστημα. FLL 2019 C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece

C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece Δ2 Πως ξεκινήσαμε. Υπάρχει μια παλιότερη σειρά πειραμάτων Φυσικής, συνεργασία LEGO και ΝΑSA και επιλέξαμε να μελετήσουμε την ισορροπία μιας LEGO δοκού στη Γη και στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece

C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece Δ3 Η πρόβλεψη μας ήταν ότι δεν θα ισορροπεί στον ISS (International Space Station) και ήταν σωστή. C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece

C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece Δ4 Δεν καταλήξαμε όμως εύκολα στη σωστή απάντηση, καθώς κάναμε αρκετά μαθήματα Φυσικής με την Φυσικό του σχολείου μας. Εδώ βλέπετε κάποιες από τις σημειώσεις των μαθημάτων. C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece

C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece Δ5 C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece

C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece Η ιδεα Πως ζυγίζουμε στο διάστημα; Δ6 Προχωρήσαμε την αναζήτηση μας περισσότερο και αναρωτηθήκαμε πως μετράνε τη μάζα τους οι αστροναύτες. C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece

C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece ΚΑΙ η ερευνα αρχισε….   ΟΙ ΔΥΟ ΜΕΘΟΔΟΙ Δ7 Οι κυρίαρχοι τρόποι είναι δύο των αμερικάνων και των ρώσων και οι δυό κατασκευές μοιάζουν πολύ. Και οι δύο χρησιμοποιούν ένα βραχίονα που αγκαλιάζουν οι αστροναύτες. Στην NASA χρησιμοποιούν το SLAMMD, που χρησιμοποιεί τον τύπο Δύναμη=Μάζα * Επιτάχυνση. Η δύναμη είναι καθορισμένη, η επιτάχυνση μετριέται και έτσι υπολογίζουμε τη μάζα. Οι ρώσοι μετράν τον αριθμό των ταλαντώσεων του βραχίονα ανά δευτερόλεπτο που είναι ίδιος και στη Γη και στο διάστημα. Τέλος, ένας άλλος πειραματικός τρόπος είναι με έναν kinetic σένσορα που ουσιαστικά «ζωγραφίζει» τον όγκο του αστροναύτη. (To SLAMMD βασίζεται στον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα. Δημιουργείται μια δύναμη από δύο πηγές τοποθετημένες σε βραχίονα επέκτασης εναντίον του αστροναύτη. Επειδή η δύναμη είναι γνωστής τιμής, η επιτάχυνση χρησιμοποιείται (F = ma, άρα m= F/a) για να βρεθεί η μάζα του αστροναύτη. Το SLAMMD έχει ακρίβεια περίπου 250gr. Στο BMMD, η ταλάντωση ενός ελατηρίου χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της μάζας. Η περίοδος της ταλάντωσης δεν εξαρτιέται από το βάρος, αλλά από τη μάζα. (Η περίοδος T μιας τέτοιας ταλάντωσης δίνεται από τον τύπο T=2π√(m/k) όπου m η μάζα του σώματος και k μια σταθερά που εξαρτάται αποκλειστικά από το ελατήριο ). C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece

ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ: ΕΚΡΗΞΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ: ΕΚΡΗΞΗ ΟΧΗΜΑΤΩΝ Δ8 Καθώς παρατηρήσαμε ότι και στου δύο κυρίαρχους τρόπους μέτρησης της μάζας εμφανίζεται μόνο αυτή και δεν εξαρτάται από το βάρος του σώματος αναρωτηθήκαμε σε ποιο άλλο φυσικό φαινόμενο ισχύουν ανάλογα. Η Φυσικός μας ανέφερε την περίπτωση της κρόυσης και ξεκινήσαμε! ΜΕΤΡΗΣΗ ΜΑΖΑΣ ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΟ ΝΟΜΟ ΤΗΣ ΔΙΑΤΗΡΗΣΗΣ ΤΗΣ ΟΡΜΗΣ C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece

Όργανα και υλικά για το πείραμα Δύο πειραματικά οχήματα για την έκρηξη Δ9 Τα όργανα και υλικά για το πείραμα μας ήταν: -Δύο πειραματικά οχήματα για την έκρηξη - Δύο φωτοπύλες για τη μέτρηση του χρόνου περάσματος των δεικτών των οχημάτων. Να πούμε εδώ ότι οι φωτοπύλες δεν είναι απαραίτητες, καθώς υπάρχουν προγράμματα –όπως μας είπε ο Υπεύθυνος των ΕΚΦΕ (Εργαστηριακά Κέντρα Φυσικών Επιστημών)- όπως το Tracker, που μόνο με την ανάλυση του βίντεο μπορούν να υπολογίσουν τους χρόνους. Δύο φωτοπύλες για τη μέτρηση του χρόνου C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece

C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece Όργανα και υλικά για το πείραμα Ζυγαριά Δ10 Επίσης: ζυγαριά για τη ζύγιση των δύο οχημάτων με φορτίο και χωρίς φορτίο Παχύμετρο για να μετρήσουμε τη διάμετρο των δύο μολυβιών Βάρη που προσθέσαμε στο ένα όχημα Δύο μολύβια για δείκτες περάσματος από τις φωτοπύλες Και τέλος άλλα βοηθητικά υλικά, όπως σφυρί και υλικά στήριξης των φωτοπυλών και των μολυβιών. Παχύμετρο Βάρη Δύο μολύβια Άλλα βοηθητικά υλικά C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece 10

Ελεγχος καλης λειτουργιας ςυςτηματος πριν την εκτελεςη του πειραματος Φωτοπύλη αποτύπωσης χρόνου διέλευσης μολυβιού Δ11 Προετοιμάσαμε λοιπόν το πείραμα μας… C' est la vie - 8ο Γυμνάσιο Καλαμαριάς, Θεσσαλονίκη 11

Μετρηςη μαζας ςε πραγματικους χρονους Χρόνος διέλευσης του με φορτίο οχήματος από την 1η φωτοπύλη Έναρξη Πειράματος Μέτρησης Μάζας με Έκρηξη Χρόνος διέλευσης του χωρίς φορτίο οχήματος από την 2η φωτοπύλη Δ12 Και ξεκινήσαμε το πείραμα… Κάναμε 5 πειράματα, όπου βρήκαμε περίπου ίδιους χρόνους, άλλα όχι ίδιους (η έκρηξη κάθε φορά ήταν διαφορετική). (Εδώ να βάλουμε και το βίντεο) C' est la vie - 8ο Γυμνάσιο Καλαμαριάς, Θεσσαλονίκη 12

Υπολογισμός των ταχυτήτων των δύο οχημάτων μετά την έκρηξη Πίνακας τιμών – Υπολογισμών 1 0,83 Πίνακας τιμών – Υπολογισμών 2 0,20 Δ13 Με τον απλό τύπο της ταχύτητας (ταχύτητα=διάστημα/χρόνος) υπολογίζουμε τις ταχύτητες των δύο οχημάτων. C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece 13

Μετρηςη μαζας μεςω κρουςης   Δ14 Για τον υπολογισμό της μάζας χρησιμοποιήσαμε την αρχή διατήρησης της ορμής. Ορμή πριν την κρούση = Ορμή μετά την κρούση. Είχαμε μόνο έκρηξη, άρα Ορμή προ κρούσης =0 . Λύνουμε την εξίσωση ως προς m2 και υπολογίζουμε την «άγνωστη μάζα» του με φορτίο οχήματος. Κάνοντας τις πράξεις βρίσκουμε κάποια διαφορά από την πραγματική μάζα που υπολογίζεται με ζύγισμα. Η διαφορά των δύο τιμών οφείλεται σε σφάλματα με κυριότερο αυτό της τριβής (έχουμε επιβράδυνση και όχι ευθύγραμμη ομαλή κίνηση). Το πρόβλημα αυτό πιστεύουμε ελαχιστοποιείται στο περιβάλλον μικροβαρύτητας του ISS. Τέλος με μια απλή αφαίρεση (από το βάρος που βρήκαμε μείον το βάρος του οχήματος) μπορούμε να βρούμε το βάρος του φορτίου. C' est la vie - 8ο Γυμνάσιο Καλαμαριάς, Θεσσαλονίκη 14

ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΗΣ ΠΡΟΤΑΣΗΣ ΜΑΣ Πρέπει να κατασκευαστεί κάποιος μηχανισμός «αγκίστρωσης» των δύο οχημάτων πριν την έκρηξη. Θα πρέπει με κάποιον τρόπο να έχουμε ευθύγραμμη ομαλή κίνηση στο περιβάλλον του ISS Χρήζει παραπέρα έρευνας. Δ15 Τα μειονεκτήματα της πρότασης μας είναι ότι πρέπει να «αγκιστρώσουμε» τα δύο οχήματα πριν την έκρηξη και το δυσκολότερο ίσως να τα κάνουμε να κινηθούν ευθύγραμμα ομαλά 15 C' est la vie - 8ο Γυμνάσιο Καλαμαριάς, Θεσσαλονίκη

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΤΗΣ ΠΡΟΤΑΣΗΣ ΜΑΣ Δεν καταναλώνεται ιδιαίτερος χώρος στο διαστημικό σταθμό Μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για τη μέτρηση μάζας και άλλων φορτίων πέραν της μάζας των αστροναυτών. Δυνητικά θα μπορούσε η διαδικασία της κρούσης να φανεί χρήσιμη και για τον υπολογισμό της μάζας κομητών, μετεωριτών κι άλλων πλανητικών θραυσμάτων. Δ16 Τα πλεονεκτήματα της πρότασης μας είναι κυρίως ότι δεν καταναλώνεται ιδιαίτερος χώρος στο διαστημικό σταθμό και μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για τη μέτρηση μάζας και άλλων φορτίων πέραν της μάζας των αστροναυτών. 16 C' est la vie - 8ο Γυμνάσιο Καλαμαριάς, Θεσσαλονίκη

C' est la vie - 8ο Γυμνάσιο Καλαμαριάς, Θεσσαλονίκη Διάδοση της ιδέας μας Δημοσιοποίηση στο σχολικό ιστολόγιο Ενημέρωση του Υπευθύνου ΕΚΦΕ του σχολείου μας. Συμμετοχή στον πανελλήνιο διαγωνισμό της Ένωσης Ελλήνων Φυσικών: «Θέλουμε πειράματα». Επίσης μελλοντικά: Συμμετοχή στο Μαθητικό Συνέδριο Πληροφορικής Συμμετοχή στην παρουσίαση Προγραμμάτων Περιβαλλοντικής της Διεύθυνσης Ανατολικής Θεσσαλονίκης Δημοσιοποίηση στο περιοδικό «Πολίτης» του Δήμου Καλαμαριάς Και… ? Δ17 Εδώ βλέπετε που έχουμε διαδόσει μέχρι τώρα την ιδέα μας. Που σκοπεύουμε… και που θα τύχει… για παράδειγμα πέρσι το project μας διακρίθηκε και παρουσιάστηκε επιπλέον στην Διεθνή Έκθεση Θεσσαλονίκης και ….μέχρι τις Βρυξέλλες έφτασε η χάρη μας! 17 C' est la vie - 8ο Γυμνάσιο Καλαμαριάς, Θεσσαλονίκη

C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece Δ17Το χαρτί που σας δώσαμε για τους υπολογισμούς. C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece

New trend for mass measurement Team work Δ19 Ευχαριστούμε. New trend for mass measurement C' est la vie - 8th Junior Highschool Kalamaria, Greece