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活动设计

作者:未知

  重力井
  你曾经想过用卫星和行星的轨道做实验吗?是时候做一个重力模拟器了!实验条件及材料
  ●呼啦圈——越大越好
  ●非常有弹性的布料,大小应该足够覆盖整个呼啦圈——我们使用的是一种聚酯混纺面料,含有很高比例的弹性纤维/莱卡/氨纶
  ●棉布胶带或电工胶带
  ●剪刀
  ●比较重的球,例如曲棍球
  ●比较轻的球,例如壁球或高弹球
  活动步骤
  (1)找一个空旷的地方,铺好准备的布料,将呼啦圈平放在布料上。
  (2)用胶带把呼啦圈直接粘在布料上。每隔5~10厘米的距离粘一段膠带,直到将呼啦圈一整圈都粘在布料上。
  (3)将粘好的布料及呼啦圈整体翻过来。
  (4)用一些椅子或桌子围成一圈,把呼啦圈放在中间,在布料正下方留出一些空间。
  (5)将比较重的球放在布料中间。然后,试着把比较轻的球绕着重的球转1圈。观察有什么现象?
  (6)将比较轻的球放在布料中间。然后,试着将比较重的球在轻的球周围转1圈。比较一下,轻一点的球和重一点的球,哪一个在中间时转的效果更好一些?
  活动概述
  在我们的日常生活中,地球引力的表现非常简单,物体会向下掉落。但是对于恒星、行星和卫星来说,事情就没那么简单了。
  重力作用于所有物体之间,并且是每时每刻。力的大小取决于2件事——物体之间的距离,以及它们的质量。在地球上也是如此,只是我们的地球比附近的任何东西都要大得多,而且也比任何更大的东西都要近得多。
  本次实验形象地为我们说明了一种理解太空重力的方法。在太空中,每一个物体周围都有一个“重力井”,在我们模拟器的布料中,每个球的周围都有一部分凹陷,它就是重力井的例证。重力井的斜率可以告诉你重力在这一点的拉力有多大——它越靠近球就越强。重力井的深度可以告诉你需要多少能量才能逃脱重力井,同样的,离物体越近,逃离的能量就需要大得多。
  在本次实验中,2个重力井相互作用。当一个较轻的物体遇到一个较重的物体时,它可能会开始绕轨道运行。这在现实生活中也会发生——科学家们认为火星的2个卫星都是被捕获的小行星。而当一个较重的物体遇到一个较轻的物体时,情况就不那么好了。较轻的物体可能会被猛烈地抛向太阳或外太空。某些行星可能会从它们的星系中被完全驱逐出去,成为流浪行星。这不仅仅是个理论——天文学家已经在太空中发现了它们。
  这些猛烈的投掷也有积极的用途,比如,航天器可以利用重力井进行引力弹弓操作。从本质上说,它们飞得离行星很近,可以利用行星的引力加速、减速或改变路径。帕克太阳探测器在接近太阳的过程中将使用7次引力弹弓,而旅行者1号在掠过木星和土星时的遭遇则意味着它现在有足够的速度完全逃离太阳系。
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