Rumfart på skoleskemaet Inspirationskatalog

Transkript

1 Rumfart på skoleskemaet Inspirationskatalog Indhold: - Fysisk udfoldelse i rummet - Fysisk sundhed og rumfart - Komponenttest til rumfartsbrug - Madmolekyler i rummad - Materialer og test af materialer til anvendelse i rummet - Raketter - Recirkulation i rummet - Rummad 1

2 Titel på forløb: Eventuel virksomhed: Kort beskrivelse af forløb: Fysisk udfoldelse i rummet Danish Aerospace Company, MemPhys SDU Ophold i rummet påvirker det menneskelige legeme. Massen af knogler og muskler mindskes, når de ikke benyttes. Dette kan resultere i bl.a. knogleskørhed. Denne viden gør det endnu vigtigere, at få løst/minimeret problemerne inden en eventuel marsrejse, der vil tage ca. 18 måneder. Man har derfor gjort mange tiltag, for at muliggøre fysisk udfoldelse i rumfærgerne. Eleverne udvælger og udfører en række fysiologiske forsøg med dem selv som forsøgskaniner. Forsøgene skal være relaterede til de træningsøvelser, som udføres på ISS. Opstartsidé: Virksomhedsbesøg på en dag hvor det er muligt at overvære en træningsseance på ISS. Eleven skal i et problemorienteret projektarbejde: Formulere en problemstilling, der omhandler Fysisk udfoldelse i rummet Indsamle og bearbejde informationer, så de kan dokumentere deres problemstilling Udvikle og fremstille et produkt, der bidrager til at løse problemet Søgeord/tags: Niveau: Muskler, knogler, træning i rummet 1. G 2

3 Fag der indgår i forløb: Studieretninger: Tidsplan for forløb: Særlig teknologi/udstyr: Kernestof Biologi, Teknologi Alle Teknologiprojekt uger Dato for forsøg/besøg skal aftales med Danish Aerospace Company Teknologi Produktudvikling metoder til idéudvikling systematisk produktudvikling med faserne behovserkendelse, behovsundersøgelse, produktprincip, produktudformning og produktionsforberedelse form og funktion i forbindelse med design af udvalgte produkter produktionsformer, enkeltstyks-, serie- og masseproduktion Biologi udvalgte organsystemers opbygning og funktion - opbygning af og eksempler på biologisk betydning af kulhydrater, fedtstoffer og proteiner 3

4 Uge Aktivitet 1 Projektoplæg udleveres 2 Virksomhedsbesøg 3 Projektbeskrivelse afleveres 4 Ideudvikling, design, konstruktion 5 Ideudvikling, design, konstruktion 6 Ideudvikling, design, konstruktion 7 Ideudvikling, design, konstruktion 8 I værkstedet fremstilling af produkt 9 I værkstedet fremstilling af produkt 10 I værkstedet fremstilling af produkt 11 Projektrapport og produkt afleveres 12 PP Fremlæggelse Tidsforbrug: - Det forventes at eleverne kan bruge 3-4 lektioner om ugen til gennemførelse af hele forløbet. Materialeoversigt: - Da det vil være meget forskelligt hvilke materialer eleverne vil få brug for, er det elevernes ansvar i samarbejde med læreren at få bestilt/fundet materialer til eget projekt. Forsøgsbeskrivelser: - Da eleverne selv designer og udfører forsøgene, er det eleverne der producerer forsøgsbeskrivelser. - Det er et krav til eleven, at der skal indsætte skitsetegninger/illustrationer/billeder af forsøgsopstillinger og forsøgsbeskrivelser mv. Dataark eleverne medtager følgende i teknologirapporten: - Eventuelle ark til opsamling af data, indsættes i forløbet - Nødvendige informationer, specifikationer, data der skal bruges for at kunne lave forløbet. 4

5 Titel på forløb: Fysisk sundhed og rumfart Eventuel virksomhed: Kort beskrivelse af forløb: Søgeord/tags: Danish Aerospace Company Eleverne udvælger og udfører en række fysiologiske forsøg med dem selv som forsøgskaniner. Forsøgene skal være relaterede til de træningsøvelser, som udføres på ISS. Astronauterne ombord på ISS træner minimum 2 timer hver dag, enten med kondi- eller styrketræning. De skal være i god fysisk form inden de sendes op. Denne træning er af afgørende betydning for at imødegå de negative konsekvenser langvarigt ophold i et mikrogravitations miljø har for kroppen. Træningen styrres og overvåges fra jorden, og de indsamlede data bruges til at give et billede af astronauternes generelle sundhedstilstand. Forberedelse på skolen: Forsøg med målinger med blodtryksmålere, puls og kondicykel (evt. lånt Danish Aerospace Company-udstyr), i forbindelse med konditests. Eksperiment med CO2 opløselighed i vand ved hhv. stue- og kropstemperatur. Sundhed, muskler, energiomsætning, respiration (celle), kredsløb, lungefunktion, hjerte, kondition, livsstil og sygdomme, forebyggelse. Niveau: 1.G Fag der indgår i forløb: Studieretninger: Kemi, Biologi, Samfundsfag HTX basis: Kemi B, Biologi C og Samfundsfag C Tidsplan for forløb: Tre ugers forløb, typisk 2. semester (forår) 5

6 Særlig teknologi/udstyr: Planlægning af virksomhedsbesøg og eksperimentelt arbejde. Blodtryksmåler, pulsmåler, kondicykel, evt. CO2 elektrode. Beskrivelse af forløbet: Teori om: cellulær respiration, reaktionsskemaer ved fotosyntese og forbrænding, madmolekyler: kulhydrater og frie fedtsyre, kondition/iltoptag og hjerte-lunge kredsløb, gassers opløselighed og koncentration (ideelle gasser). Forberedelse på skolen: Forsøg med målinger med blodtryksmålere, puls og kondicykel (evt. lånt Danish Aerospace Company-udstyr), i forbindelse med konditests. Eksperiment med CO2 opløselighed i vand ved hhv. stue- og kropstemperatur. Virksomhedsbesøg på en dag hvor det er muligt at overvære en træningsseance på ISS, samt undersøgelse af måden hvorpå træningsseancen dokumenteres. Overraskelsesmoment for at simulere situationer i rummet inkluderes her for at udfordre eleverne til at ændre tidsplanen for at få ekstra øvelser ind, som ikke lige kan laves om. På baggrund af evaluering gentages forsøget senere. Biologi rapport over kondition og kemijournal over CO2s opløselighed afleveres efter endt projekt. Kernestof: Biologi kernestof: Cellens opbygning, især mitokondrier og respiration Energiomsætning madmolekyler, bevægelse og kredsløb Udvalgte organiske stoffer Madmolekyler Kemi kernestof: Kemisk mængdeberegning, gasser og opløselighed Organiske stofklasser madmolekyler Organiske stoffers egenskaber og anvendelser energi Kemisk analyse: Kvantitativ, kvalitativ, gasanalyse Samfundsfag kernestof: Kvantitativ og kvalitativ metode analyse af sundhed Vækst og velfærd, prioritering af sundhed - forebyggelse eller behandling? 6

7 Aktivitetsoversigt og lektionsplan: Uge/dag Moduler Emne Stikord 2 biologi Respiration, mitokondrier og kredsløb 2 kemi Ideelle gasser, madmolekyler og forbrænding 2 samfundsfag Livstilssygdomme, forebyggelse og sundhedssystemet økonomiske/politiske prioriteringer 2 biologi Kondition, konditest, blodtryk og blodsukkermålinger 2 kemi Gasanalyser, kvalitativ og kvantitativ bestemmelse af CO 2. 2 samfundsfag Spørgeskemaundersøgelser om udvalgte livsstilsygdomme i befolkningen. 4 moduler Ekskursion til Danish Aerospace Company 1 kemi/biologi Fælles spørgeskema evaluering af forløbet 2 samfundsfag Fremlæggelse af resultater 7

8 Samarbejdsmuligheder: Danish Aerospace Company - Odense (DANISH AEROSPACE COMPANY) Materialeoversigt: Kemi: CO2 elektrode, cola, balloner, sodastreamer (Blodgasanalyse) Biologi: kondicykel, pulsmåler, blodtryksmåler, blodsukkermåler, Evt. dataloggersystem. Samfundsfag: matematik/analyseprogram (Excel el.lign.) Forsøgsbeskrivelse: Øvelsesvejledning om CO2 analyse, udvælg relevante: CkQFjAB&url=http%3A%2F%2Fwww.energi.case.dtu.dk%2Fenglish%2F~%2Fmedia%2FSubsites%2 FEnergi_paa_lager%2FEnergi%2520paa%2520lager%2520ENGLISH%2FPdf%2FCASE_Eksperimenth aefte_kap2% %2529.ashx%3fla%3dda&ei=jjvsvzngismysqgjm4cibq&usg=afqjcnf_ nw9ttdtn_xgk5fia2k0qjlw3ca&sig2=jbvlqnrflgvbq_eku04zba Øvelsesvejledning til kondital-test og blodsukkersukker måling: 0CDIQFjAC&url=http%3A%2F%2Fbiokassen.mono.net%2Fupl%2Fwebsite%2Feksperimenter%2 FFKondital1.docx&ei=4jVsVfm0GsOcsAGDhYDANISH AEROSPACE COMPANYQ&usg=AFQjCNE_UNQGTvkC63GxkWOpzK4cru0W4A&sig2=whxOJZ_7V0M41XQ0Wg 4HGQ 8

9 Titel på forløb: Eventuel virksomhed: Kort beskrivelse af forløb: Test af komponenter til rumfartsbrug Design og afprøv en mekanisme som kan simulere påvirkningen ved opsendelse af en beholder med elektronik til ISS. Søgeord/tags: Undersøg hvilke påvirkninger et print vil blive udsat for under opsendelse/ophold i rummet. Niveau: 3.G Fag der indgår i forløb: Studieretninger: Tidsplan for forløb: Særlig teknologi: Fysik A, Elteknik A 10 moduler af 75 minutter 9

10 Beskrivelse af forløbet Som et introforløb til elteknik, skal der fremstilles et simpelt print, med fokus på loddeteknik, og komponentlære. Det er tanken at printet senere vil blive udsat for forskellige stresspåvirkninger, som skal simulere de påvirkninger, det vil blive udsat for under opsendelse/ophold i rummet. Påvirkninger som beholderen bliver udsat for, og som vi kan efterligne: Temperatursving (bagning i ovn, afkøling i fryser) Accelerationer (montering på højtaler, accelerationen kan findes ved at tage a = d2 f(t), hvor f(t) er membranens svingning) Trykændringer (vakuumklokke, der er ikke overtryk i rummet) Evt. stresstest med: centrifuge, opsendelse med raket og droptest Krav: Printet skal kunne monteres i en standard 330mL sodavandsdåse (hvis det skal kobles med CanSat) Printet fastlægges i elteknik, men kan bestå af batteri, pære, diode, modstande Til opsendelse skal man regne med max payload på 9 g. Undersøg og dokumenter: Hvor store kraftpåvirkninger udsættes udstyr generelt for, når det sendes i rummet. Hvordan kan man designe et testforsøg, så man sikrer ikke at overskride den ønskede acceleration? Hvor store kræftpåvirkninger arbejder I med? Hvordan virkede printet inden/efter de blev testet (karakteristik) o Resistor o Diode o Glødepærer o Batteri dt 2 10

11 Kernestof HTX Faglige mål Kunne analysere og vurdere fysiske, tekniske og teknologiske problemstillinger ud fra modelbegrebet og på baggrund af modellen redegøre for anvendelsen. Herunder anvendelse inden for det tekniske og teknologiske område Kernestof Kraftbegrebet og Newtons love. Herunder fjederkræfter, gravitationsloven, tryk, opdrift og gnidning Temperaturbegrebet, varme, indre energi Begreber og love til beskrivelse og beregning af jævnstrømskredsløb. Herunder elektromotorisk kraft og indre modstand Elektriske og magnetiske kræfter og felter. Herunder særligt elektriske felter i kapacitorer og magnetiske felter omkring ledere og spoler Faglige mål 2) Produktions- og procesovervågning: Anvende og foretage hensigtsmæssigt valg af måleinstrumenter Foretage relevante målinger Udføre analyse af måleresultater. Kernestof 2) Produktions- og procesovervågning: Måling og indsigt i måleinstrumenter. Fag/studieretninger Fysik A, Elteknik A Aktivitetsoversigt - Forventet tidsramme to uger i hvert fag. Samarbejdsmuligheder - DANISH AEROSPACE COMPANY (eneste fynske virksomhed der er certificeret til at lodde til rumfartsbrug, og har kendskab til problematikker i forbindelse med udstyr i rummet) Materialeoversigt - Højttaler til vibrationstest. - Tonegenerator med forstærker. - Vakuumklokke med motor. - Ovn/fryser 11

12 - Evt. mikroskop til test af lodninger. Forsøgsbeskrivelser Udvikles med eleverne efter testinteresse. 12

13 Titel på forløb Eventuel virksomhed: Kort beskrivelse af forløb: Madmolekyler i Rummad MemPhys (SDU) Mad til brug i rummet udgør en helt særlig udfordring. Dels er transport af mad til astronauterne på ISS meget dyr, og derfor prioriteres lav vægt, og dels er der både et sensomotorisk og ernærings meget kompliceret felt at dække Søgeord/tags: Niveau: Fag der indgår i forløb: Studieretninger: Tidsplan for forløb: Særlig udstyr/teknologi: Madmolekyler, kost, sundhed, rummad, syntese, eksperimenter, problemformulering, projektarbejde, umami, smag, teknologisk produktion, fødevare, fordøjelse, organiske stoffer, 1. G Kemi, Biologi og Teknologi HTX basis: Kemi B, Biologi C og Teknologi B Kemi/Biologi: 3 uger med overlap på 1 uge Teknologi: 5-6 uger Adgang til levnedsmiddel produktions laboratorier/ køkken. Studietur til MemPhys (SDU) 13

14 Beskrivelse af forløbet: Mad til brug i rummet udgør en helt særlig udfordring. Dels er transport af mad til astronauterne på ISS meget dyr, og derfor prioriteres lav vægt. Desuden er der et både sensomotorisk og ernærings kompliceret felt at dække. Astronauterne oplever, at smagsoplevelser er meget anderledes end hvis sammen maden indtages på jorden i vante rammer maden smager simpelthen af mindre. Åbenlyst er det vigtigt, at astronauterne får den ernæring og de vitaminer og mineraler de skal bruge for at kunne opretholde en god sundhedstilstand. Derudover skal kosten understøtte at astronauterne kan imødekomme de særlige virkninger på kroppen, som ophold i et mikrogravitationsmiljø giver. Oplæg til eksperimentelt arbejde med mad til astronauter Gruppeinddeling og hjælp til idegenerering, problemformulering og produktudvikling af mad til astronauter Eksperimentelt arbejde i grupper Præsentation med både skriftelig (projektrapport) og mundtlig (powerpoint) fremlæggelse af produkt for resten af klassen Studietur til MemPhys (SDU) og høre om mad struktur og alger Madmolekylerne protein, fedtstof, kulhydrater og nukleotider i relation til sundhed og mulighed for at sammensætte kosten til en astronaut Teori om: Udvalgte organiske stoffer Madmolekyler: kulhydrater, fedt og proteiner, Vitaminer, DNA/nukleotider, Celleopbygning (især membran og receptorer), Smag: sødt, salt, sur, bitter og umami, fødevare struktur, tekstur og konsistens. Organiske molekylers interaktion, isomeri, dufte, funktionelle grupper (især hydroxygrupper og estre). Fordøjelsessystemet: Enzymer i mund og tarm. Kemisk syntese og bioteknologisk produktion. Metode til ideudvikling, problemanalyse og dokumentation fulgt af problemformulering, systematisk produktudvikling 14

15 Kernestof: Biologi Kernestof: Bioteknologisk produktion: Ekstraktion, fermentering Cellemembran og receptorer Udvalgte organiske stoffer madmolekyler, Vitaminer, DNA Kemi Kernestof: Organiske stofklasser Madmolekyler, duft, smag Organiske stoffers egenskaber og anvendelser duft smag energi Isomeri smagsreceptorer Kemisk syntese: Estre, vitaminer, ekstraktioner Kemisk analyse: Kvantitativ, kvalitativ and f.eks fedt protein kulhydrat salte i rummad Teknologi pensum: Metode til ideeudvikling, problemanalyse og dokumentation fulgt af problemformulering, systematisk produktudvikling, tidsplanlægning Produktformer 15

16 Aktivitetsoversigt og lektionsplan: Uge/dag Modul Emne Data 2 Biologi Indledende teori om fordøjelse, herunder fordøjelses enzymer 2 Kemi Indledende teori om madmolekyler herunder vitaminer og enzymer generelt. 2 Biologi Cellemembraner og overflade receptorer i forbindelse med smag, og næringsoptag. 2 kemi Funktionelle grupper i organisk kemi, estere, hydroxygrupper og aldehyder, dufstoffer og syntese. 2 Biologi Bioteknologisk produktion, herunder ekstraktion, fermentering og genmanipulation. 2 kemi Organiske isomeri med fokus på receptor bindinger og enzymgenkendelse. 4 Studietur til MemPhys SDU 2 teknologi Projektoplæg gruppeopdeling informationssøgning og idegenerering. 4 teknologi Problemafgrænsning, problemformulering, godkendelse af projekt. Bestillingsliste! 4 teknologi Eksperimentelt arbejde 4 teknologi Eksperimentelt arbejde 4 teknologi Færdiggørelse og klargøring af præsentation. 2 teknologi Fremlæggelse og feedback Samarbejdsmuligheder: MemPhys (SDU) el.lign andre virksomheder. 16

17 Materialeoversigt: Eleverne finder materialer i relation til deres projekbeskrivelse. Forsøgsbeskrivelse: Elever designer selv deres eksperimenter. Dataark: Individuelt. 17

18 Titel på forløb: Eventuel virksomhed: Kort beskrivelse af forløb: Søgeord/tags: Materialer og test af materialer til anvendelse i rummet Danish Aerospace Company Materialer, der anvendes i rummet opfører sig ikke nødvendigvis på samme måde som på jorden. Derfor er det vigtigt at foretage grundige tests af de materialer, der skal anvendes til at fremstille produkter, der skal anvendes i det aggressive miljø, som findes i det ydre rum. Testing materials in space: Niveau: 1. G 2. G Fag der indgår i forløb: Studieretninger: Tidsplan for forløb: Kernestof Teknologi, Fysik, Matematik Alle Teknologiprojekt uger Teknologi Materialer og bearbejdningsprocesser Fysik Matematik 18

19 Uge Aktivitet 1 Projektoplæg udleveres 2 Virksomhedsbesøg 3 Projektbeskrivelse afleveres 4 Ideudvikling, design, konstruktion 5 Ideudvikling, design, konstruktion 6 Ideudvikling, design, konstruktion 7 Ideudvikling, design, konstruktion 8 I værkstedet fremstilling af produkt 9 I værkstedet fremstilling af produkt 10 I værkstedet fremstilling af produkt 11 Projektrapport og produkt afleveres 12 PP Fremlæggelse Beskrivelse af forløbet: Materialer, der anvendes i rummet opfører sig ikke nødvendigvis på samme måde som på jorden. Derfor er det vigtigt at foretage grundige tests af de materialer, der skal anvendes til at fremstille produkter, der skal anvendes i det aggressive miljø, som findes i det ydre rum. Opstartsidé: Materialeworkshop hvor eleverne medbringer et materiale, de skal beskrive i fagtermer (hårhed, sprødhed, elastisitet o.lign.) Et demonstrationsforsøg, hvor den kraft, der skal til for at deformere et materiale måles. Der kan evt. laves brud-forsøg. Eleven skal i et problemorienteret projektarbejde: Formulere en problemstilling, der omhandler Materialer og test af materialer til anvendelse i rummet Indsamle og bearbejde informationer, så de kan dokumentere deres problemstilling Udvikle og fremstille et produkt, der bidrager til at løse problemet. 19

20 Kernestof HTX: Teknologi Materialer og bearbejdningsprocesser - udvalgte materialer, deres egenskaber, opbygning og egnethed i forskellige sammenhænge - udvalgte elektroniske komponenter, deres opbygning, virkemåde og anvendelse - enhedsoperationer, processer, bearbejdnings- og sammenføjningsmetoder i tilknytning til de udvalgte materialer og - komponenter - sikkerhed og sundhed i forbindelse med arbejde i værksteder og laboratorier. Fysik - kraftbegrebet og Newtons love, herunder tyngdekraft, tryk, opdrift og gnidning - temperaturbegrebet, varme, indre energi, tilstandsformer, faseovergange, idealgasloven Matematik og gassers arbejde samt termodynamikkens første hovedsætning - regningsarternes hierarki, reduktion, regler for regning med potenser og rødder, ligningsløsning, både analytisk, grafisk og ved hjælp af IT - geometrisk og analytisk vektorregning i planen, herunder bestemmelse af projektioner, afstande og vinkler Tidsforbrug: - Det forventes at eleverne kan bruge 3-4 lektioner om ugen til gennemførelse af hele forløbet. Materialeoversigt: - Da det vil være meget forskelligt hvilke materialer eleverne vil få brug for, er det elevernes ansvar i samarbejde med læreren at få bestilt/fundet materialer til eget projekt. 20

21 Forsøgsbeskrivelser: - Hvis der indgår forsøg, eksperimenter eller undersøgelser skal disse være beskrevet så detaljeret, at de kan gennemføres uden forfatterens viden om forløbet. Da eleverne selv designer og udfører forsøgene, er det eleverne der producerer forsøgsbeskrivelser. - Det er et krav til eleven at der skal indsættes skitsetegninger/illustrationer/billeder af forsøgsopstillinger og forsøgsbeskrivelser mv. i teknologirapporten Dataark eleverne medtager følgende i teknologirapporten: - Eventuelle ark til opsamling af data, indsætter de i forløbet - Nødvendige informationer, specifikationer, data der skal bruges for at kunne lave forløbet. 21

22 - Titel på forløb: Eventuel virksomhed: Kort beskrivelse af forløb: Søgeord/tags: Niveau: Fag der indgår i forløb: Studieretninger: Tidsplan for forløb: Særlig teknologi: Raketter Gennem dette forløb er det intentionen at I bliver fortrolige med virkelighedens barske realiteter, når vi arbejder med fysik i en ikke ideel verden. Dette gøres ved at lave beregninger på et teoretisk system (Det skrå kast), udføre forsøg og sammenholde data med teorien. Derefter korrigeres teorien, ved at tage betragtninger med omkring den virkelige verden, og se på hvordan fx vindmodstand korrigerer teorien. Fysik B/A MatFys 2. G 10 moduler af 75 minutter Trykluftsrampe til affyring af raketter. Cykelpumpe med manometer. HighSpeed camera (fx Casio High Speed EXILIM EX-FH100) 22

23 Beskrivelse af forløbet Gennem dette forløb er det intentionen at I bliver fortrolige med virkelighedens barske realiteter, når vi arbejder med fysik i en ikke ideel verden. Dette gøres ved at lave beregninger på et teoretisk system (Det skrå kast), udføre forsøg og sammenholde data med teorien. Derefter korrigeres teorien, ved at tage betragtninger med omkring den virkelige verden, og se på hvordan fx vindmodstand korrigerer teorien. 23

24 Kernestof - HTX Faglige mål Eleverne skal: kende, kunne anvende og analysere fysiske størrelser, dimensioner og enheder kunne anvende fagets sprog og terminologi mundtligt og skriftligt til dokumentation og formidling og kunne veksle mellem hverdagssprog og fagsprog have indsigt i fysikkens grundlæggende love og kunne benytte disse i forbindelse med det eksperimentelle arbejde og til løsning af teoretiske, teknologiske og tekniske problemer kunne analysere og vurdere fysiske, tekniske og teknologiske problemstillinger ud fra modelbegrebet og på baggrund af modellen redegøre for anvendelsen, herunder anvendelse inden for det tekniske og teknologiske område Kernestof bevægelse i én og to dimensioner, herunder bevægelse på skråplan, skråt kast og jævn cirkelbevægelse kraftbegrebet og Newtons love, herunder fjederkræfter, gravitationsloven, tryk, opdrift og gnidning energibegrebet, kræfters arbejde og tilhørende potentielle energier, kinetisk energi, rotationsenergi, omsætning mellem energiformer og arbejde samt energibevarelse temperaturbegrebet, varme, indre energi, tilstandsformer, faseovergange, idealgasloven og gassers arbejde kunne analysere problemstillinger, opstille løsningsmodeller, planlægge og gennemføre fysiske eksperimenter, hvori der indgår målinger, beregninger og vurderinger 24

25 Fag/studieretninger der indgår i forløbet Fysik B/A Evt. Matematik A (parabelbaner og iterationer) 25

26 Aktivitetsoversigt og lektionsplan - Oversigt over antallet af lektioner der skal forventes for at gennemføre hele forløbet Lektion Plan Indhold 1 Udlevering af opgave Opgaven udleveres og indholdet diskuteres. Hvilken teori skal man anvende. Hvordan skal en raket designes. Osv. 2-3 Kinematik Teori om det skrå kast med beregninger på den model eleverne fremstiller 4 Design af prototype Fremstilling af raket. Hver gruppe udleveres 1 14mm møtrik, 1 rulle klar tape og 2 ark farvet karton. Gruppen skal argumentere for deres valg af design, skal kartonnen vendes på den lange eller korte led? Antallet og størrelse af halefinner? Form på næsen? 5-6 Test ifht. det skrå kast Ved at lave videooptagelser af affyringen tæt på med højhastighedskamera kan man få værdier for starthastighed og vinkel, sammenholdt med afstand til nedslag for raketten (50m-125m alt efter omhyggelighed med raket) Sammenlign med skrå kast beregning. Optag banekurven og plot vha Tracker eller LoggerPro 7 Vindmodstand Udvid beregningerne til at dække vindmodstand. (Teori) 8 Lav beregninger på Dataopsamling billeder og målinger nedslag ud fra seneste model og test 9 Databehandling Sammenlign teori og data med henblik på at dokumentere processen til rapport 10 Aflevering af rapport 26

27 Samarbejdsmuligheder - Ikke aktuelt Materialeoversigt - Per gruppe per raket o 1 rulle klar tape (rigeligt tape for holdbarhed af raketter) o 2 ark farvet karton A4 o 1 stk 14mm møtrik (til at flytte tyngdepunktet frem i raketten) - Raketrampe o Rampen er fremstillet af 1,5 stålrør, bøjet 90deg ved 50cm og 90deg yderligere ved 1m således at det danner en U-profil når det ligges på jorden. I den ene ende placeres en fatning med cykel/auto-ventil, i den anden en kugle/magnetventil og en 90deg samle led hvorpå affyringsrøret et 50cm 1,5 stålrør placeres, således at man kan justere affyringsvinklen. 27

28 - Cykelpumpe med manometer - Højhastigheds kamera, fx Casio High Speed EXILIM EX-FH meter målebånd, eller gps tracker Forsøgsbeskrivelser - Til test af raketterne skal der anvendes en bane af ca. 150m - Raketterne affyres ved et tryk ca. 6 Bar, og slipper rampen med ca. 50m/s - Afmål og noter starttryk, affyringsvinkel og skudlængde Dataark Måling Skudvinkel # [deg] Starttryk [Pa] Starthastighed Skudlængde [ m s ] [m] 28

29 Titel på forløb: Eventuel virksomhed: Kort beskrivelse af forløb: Søgeord/tags: Recirkulation i rummet Danish Aerospace Company, MemPhys, SDU, Ved ophold i rummet i lange perioder skal det sikres, at der er vand, ilt og næring nok. I rummet skal der bl.a. fjernes CO2 og genindvindes vand og ilt. Dette betyder, at der produceres nye forsyninger af vand og ilt ved at kombinere eller nedbryde biprodukter fra andre processer. Recirkulation, genindvinding, ilt, næring, CO2, Niveau: 1. G 2. G Fag der indgår i forløb: Studieretninger: Tidsplan for forløb: Særlig teknolog/udstyr: Kernestof Kemi, Biologi, Teknologi Alle Teknologiprojekt på uger Dato for forsøg/besøg skal aftales med Danish Aerospace Company Teknologi: Teknologi- og miljøvurdering teknologi som teknik, viden, organisation og produkt Biologi: cellens opbygning og udvalgte celleorganellers overordnede funktion, herunder forskelle på plante-, dyre-, svampe- og bakterieceller Kemi: stoffers opbygning og egenskaber i relation til bindingstyper, tilstandsformer, opløselighed og isomeri. 29

30 Beskrivelse af forløbet: Ved ophold i rummet i lange perioder skal det sikres at der er vand, ilt og næring nok. I rummet skal der bl.a. fjernes CO2 og genindvindes vand og ilt. Dette betyder, at der produceres nye forsyninger af vand og ilt ved at kombinere eller nedbryde biprodukter fra andre processer. NASAs ingeniører refererer til genbrug af vand og luft som "closing the loop". Biprodukterne fra menneskets stofskifte, kuldioxid (dødelig i høje koncentrationer) og vanddamp, udgør en udfordring i forhold til at fjerne disse fra rumfartøjers kabineatmosfære (et forseglet miljø). Opstartsidé: Eleverne kører en beskidt vandprøve gennem et aktivt kulfilter og måler bakterieantal før og efter. Kernestof: Teknologi: Teknologi- og miljøvurdering teknologi som teknik, viden, organisation og produkt teknologiudvikling som lineær og interaktiv udvikling teknologivurdering som konsekvensvurdering, helhedsvurdering og konstruktiv vurdering globale, regionale og lokale miljøeffekters årsager og virkninger miljøvurdering, vurdering af materialer og produkters påvirkning af miljøet. Biologi: cellens opbygning og udvalgte celleorganellers overordnede funktion, herunder forskelle på plante-, dyre-, svampe- og bakterieceller mikroorganismers vækst og vækstfaktorers betydning for denne enzymers opbygning og funktion og elementær enzymkinetik et eksempel på en bioteknologisk metodes anvendelse i produktion eksempler på biologiske reguleringsmekanismer og deres betydningen for opretholdelse af et stabilt indre miljø energiomsætning i celle, individ og økosystem, herunder fotosyntese, respiration, gæring og energistrømme eksempler på stofkredsløb og betydningen af menneskets indgreb i disse 30

31 et eksempel på anvendelse af biologisk viden med henblik på miljøbeskyttelse Kemi: stoffers opbygning og egenskaber i relation til bindingstyper, tilstandsformer, opløselighed og isomeri simple kemiske beregninger, herunder stofmængdeberegning og ph-beregning kvantitative og kvalitative analyser anvendelser af kemi i hverdag og inden for teknik, produktion og teknologi. Eleverne skal i et problemorienteret projektarbejde: formulere en problemstilling, der omhandler Recirkulation i Rummet indsamle og bearbejde informationer, så de kan dokumentere deres problemstilling udvikle og fremstille et produkt, der bidrager til at løse problemet Aktivitetsoversigt: Uge Aktivitet 1 Projektoplæg udleveres 2 Virksomhedsbesøg 3 Projektbeskrivelse afleveres 4 Ideudvikling, design, konstruktion 5 Ideudvikling, design, konstruktion 6 Ideudvikling, design, konstruktion 7 Ideudvikling, design, konstruktion 8 I værkstedet fremstilling af produkt 9 I værkstedet fremstilling af produkt 10 I værkstedet fremstilling af produkt 11 Projektrapport og produkt afleveres 12 PP Fremlæggelse Tidsforbrug: - Det forventes at eleverne kan bruge 3-4 lektioner om ugen til gennemførelse af hele forløbet. 31

32 Materialeoversigt: - Da det vil være meget forskelligt hvilke materialer eleverne vil få brug for, er det elevernes ansvar i samarbejde med læreren at få bestilt/fundet materialer til eget projekt. Forsøgsbeskrivelser: - Hvis der indgår forsøg, eksperimenter eller undersøgelser skal disse være beskrevet så detaljeret, at de kan gennemføres uden forfatterenes viden om forløbet. Da eleverne selv designer og udfører forsøgene, er det eleverne der producerer forsøgsbeskrivelser. - Det er et krav til eleven at der skal indsættes skitsetegninger/illustrationer/billeder af forsøgsopstillinger og forsøgsbeskrivelser mv. Dataark eleverne medtager følgende i teknologirapporten: - Eventuelle ark til opsamling af data, indsættes i forløbet - Nødvendige informationer, specifikationer, data der skal bruges for at kunne lave forløbet. Links: 32

33 Titel på forløb: Eventuel virksomhed: Kort beskrivelse af forløb: Søgeord/tags: Rummad MemPhys, SDU I rummet er mad en udfordring. Der er ingen tyngdekraft, så krummer og dråber svæver omkring. Duftmolekyler cirkuleres ikke uden tyngdekraft, så maden dufter ikke og bliver kedelig. Dette har en ikke ubetydelig indflydelse på humøret hos astronauter. Eleven skal i et problemorienteret projektarbejde: Formulere en problemstilling, der omhandler Rummad Indsamle og bearbejde informationer, så de kan dokumentere deres problemstilling Udvikle og fremstille et produkt, der bidrager til at løse problemet kost, sundhed, rummad, Niveau: 1. G 2.G Fag der indgår i forløb: Studieretninger: Tidsplan for forløb: Kernestof Kemi, biologi & Teknologi Alle Teknologiprojekt: uger Teknologi - Produktudvikling Biologi Kemi 33

34 Uge Aktivitet 1 Projektoplæg udleveres 2 Virksomhedsbesøg 3 Projektbeskrivelse afleveres 4 Ideudvikling, design, konstruktion 5 Ideudvikling, design, konstruktion 6 Ideudvikling, design, konstruktion 7 Ideudvikling, design, konstruktion 8 I værkstedet fremstilling af produkt 9 I værkstedet fremstilling af produkt 10 I værkstedet fremstilling af produkt 11 Projektrapport og produkt afleveres 12 PP Fremlæggelse Beskrivelse af forløbet I rummet er mad en udfordring. Der er ingen tyngdekraft, så krummer og dråber svæver omkring. Duftmolekyler cirkuleres ikke uden tyngdekraft, så maden dufter ikke og bliver kedelig. Dette har en ikke ubetydelig indflydelse på humøret hos astronauter. Tubemad bliver kedeligt og mangler lækker tekstur. Smagen begrænses til sur, sød, salt, bitter og umami. Dette bevirker at astronauter mister appetitten og får svært ved at vedligeholde deres krop, da de ikke indtager de nødvendige kalorier og næringsstoffer. En fremtidsvision er rumkapsler, hvor astronauter dyrker jordnødder, spinat, kål, ris mm., men dette er endnu ikke teknisk muligt. 34

35 Opstartsidé: Lad eleverne leve af astronautmad projektets første dag. Eleven skal i et problemorienteret projektarbejde: Formulere en problemstilling, der omhandler Rummad Indsamle og bearbejde informationer, så de kan dokumentere deres problemstilling Udvikle og fremstille et produkt, der bidrager til at løse problemet Da der er tale om et teknologiforløb, skal eleverne selv sørge for at nedenstående bliver udarbejdet. Kernestof: Teknologiforløbet dækker kernestoffet i de emner som eleverne vælger at fordybe sig i. - HTX Teknologi - Produktudvikling metoder til idéudvikling systematisk produktudvikling med faserne behovserkendelse, behovsundersøgelse, produktprincip, produktudformning og produktionsforberedelse form og funktion i forbindelse med design af udvalgte produkter produktionsformer, enkeltstyks-, serie- og masseproduktion. Biologi udvalgte organsystemers opbygning og funktion - opbygning af og eksempler på biologisk betydning af kulhydrater, fedtstoffer, proteiner Kemi stoffers opbygning og egenskaber i relation til bindingstyper, tilstandsformer, opløselighed og isomeri simple kemiske beregninger, herunder stofmængdeberegning og ph-beregning Fag/studieretninger der indgår i forløbet Aktivitetsoversigt og lektionsplan 35

36 - Oversigt over antallet af lektioner der skal forventes for at gennemføre hele forløbet - Oversigt over progression af lektionerne Samarbejdsmuligheder - Lokale fødevarervirksomheder Materialeoversigt - Angivelse af materialer ud over det der må forventes at kunne findes i basissamlingen - Henvisninger til relevante websteder hvor materialer kan købes Forsøgsbeskrivelser - Hvis der indgår forsøg, eksperimenter eller undersøgelser skal disse være beskrevet så detaljeret, at de kan gennemføres uden forfatterens viden om forløbet. - Hvis det er nødvendigt, skal skitsetegninger/illustrationer/billeder af forsøgsopstillinger mv. indsættes. Dataark - Hvis der findes ark til opsamling af data, indsættes de i forløbet - Nødvendige informationer, specifikationer, data der skal bruges for at kunne lave forløbet. 36