Lesidee | Maak een Planeetverkenningsballon

Onderwerp: Wetenschap
Rangniveaus: 3-12
Benodigde tijd: 30-60 minuten

Overzicht

In deze activiteit ontwerpen leerlingen een ballon- en gondelsysteem dat gewicht kan dragen. Vervolgens bepalen de leerlingen de massa die nodig is om de ballon met een bepaalde snelheid te laten opstijgen, met een bepaalde snelheid te laten dalen en/of een constante hoogte te laten behouden gedurende een bepaalde tijd.

Materialen

- Heliumballonnen (2-3 per groep)
- Papieren of plastic beker of andere kleine container (1 of meer per groep)
- Koord of lint (ongeveer 1 meter per groep)
- Meetstok, liniaal of meetlint
- Stopwatch, timer op smartphone OF online timer
- Kleine voorwerpen zoals plastic kralen, metalen sluitringen of andere voorwerpen uit de klas of het huishouden die als ballast kunnen dienen
- Tape (transparant, afplakband, enz.)
- (Optionele) weegschaal voor het meten van massa
- (Optionele) hangweegschaal voor het meten van de opwaartse kracht van de ballon

Beheer

- Zorg voor een paar extra heliumballonnen voor het geval er een paar knappen.
- Houd de activiteit binnenshuis om te voorkomen dat ballonnen wegdrijven en bijdragen aan vervuiling van grond en water.
- Overweeg om meetstrips tegen een muur of vlak oppervlak te plakken zodat leerlingen de hoogte van hun ballon kunnen zien.
- Oudere leerlingen kunnen de opwaartse kracht berekenen (zie Uitbreidingen) voor de test om de massa te bepalen die nodig is voor de uitdaging(en).

Procedures

1. Vertel de leerlingen dat ze een wetenschappelijke ballonmissie gaan simuleren door een ballon- en gondelsysteem te ontwerpen dat opstijgt of daalt met een bepaalde snelheid of een constante hoogte behoudt terwijl het massa in een container draagt.

2. Deel enkele afbeeldingen van wetenschappelijke ballonnen en beschrijf enkele manieren waarop NASA ballonnen op grote hoogte gebruikt of van plan is te gebruiken, zoals beschreven in het hoofdstuk Achtergrond.

3. Vraag de leerlingen om de krachten te beschrijven waarmee ze rekening moeten houden bij het voltooien van de uitdaging(en). Leg termen uit (bijv. zwaartekracht, gewicht, drijfvermogen, lift) als dat nodig is, afhankelijk van de kennis van de leerlingen.

4. Overweeg om oudere leerlingen de krachtberekeningen te laten maken zoals beschreven in het hoofdstuk Uitbreidingen.

5. Laat de leerlingen een ontwerp maken en schetsen voor hun ballon- en gondelsysteem met touw, plakband, een beker en een ballon. Herinner hen eraan dat ze een manier moeten bedenken om hun gondel aan de ballon te hangen, zodat hij voorwerpen ondersteunt die erin worden geplaatst.

6. Vraag de leerlingen om te voorspellen hoeveel massa in kilogram (of hoeveel van een bepaald voorwerp) nodig is om een of meer van de volgende uitdagingen te volbrengen:

- Hoogte behouden: Leerlingen moeten de juiste hoeveelheid massa vinden om in de beker te plaatsen zodat de ballon blijft zweven en gedurende 30 seconden een constante hoogte van ongeveer 1 meter behoudt. (Fb = Fg)
- Gecontroleerde opstijging: Leerlingen moeten de juiste hoeveelheid massa in de beker vinden waardoor de ballon zal opstijgen met een snelheid tussen 0,25 en 0,5 meter per seconde. (Fb > Fg)
- Gecontroleerde afdaling: Leerlingen moeten de juiste hoeveelheid massa vinden om in de beker te plaatsen, zodat de ballon daalt met een snelheid tussen 0,25 en 0,5 meter per seconde. (Fb < Fg)

Voor meer informatie, bezoek de Jet Propulsion Laboratory website.