Explicando a ajuda da gravidade para uma criança de 6 anos
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Estivemos conversando sobre Cassini com minha filha de 6 anos recentemente e mencionei que ele ganhou mais velocidade passando perto de Vênus (duas vezes), Terra e Júpiter. Mas então, lutei para explicar como ele ganhou velocidade, por que e como funciona.
Como você recomendaria explicar / demonstrar o conceito de "assistência por gravidade" para uma criança de 6 anos?
Eu gosto de jogar uma bola contra a analogia de um trem em alta velocidade.
O fator importante é que Júpiter está se movendo, muito rápido. Cerca de 13 km / s. O outro fator importante é que Júpiter é muito maciço, por isso tem muita gravidade e pode desenhar objetos em sua direção, fazendo com que sua direção se incline.
O conceito complicado para uma criança de 6 anos é que a gravidade é um jogo de soma zero. O objeto que cai em direção a Júpiter, neste caso, é uma órbita hiperbólica, mas órbitas regulares também funcionam; assim, quando cai em direção a ela, adiciona velocidade e depois voa para longe, perde a mesma quantidade de velocidade, portanto, a velocidade líquida relativa a Júpiter é zero. Nenhuma mudança.
Mas como Júpiter está se movendo, Júpiter pode puxar a nave espacial junto com ela. A velocidade relativa a Júpiter é inalterada, mas a velocidade relativa ao sol muda, Júpiter é como o trem do qual a bola quica.
O oposto também pode acontecer. Júpiter pode ser usado para desacelerar uma espaçonave. Depende do ângulo de abordagem, como jogar uma bola contra um trem enquanto ele se afasta de você.
Você também pode fazer esse experimento abaixo (com 2 bolas e não 3 para representar a assistência à gravidade, embora seja um experimento mais bacana com 3). É o mesmo diretor. Quicar em um objeto em movimento (Júpiter) é muito diferente de delimitar uma superfície plana que não está se movendo.
Ah, é uma boa ideia. E convivemos convenientemente perto da estação de trem :) Obrigado pelas idéias e pelo experimento de pilha de bolas da garota de Física, coisa legal para brincar!
Alecxe # 12/17
As crianças aceitam isso? Eu gostaria de pensar que, mesmo com 6 anos de idade, eu teria visto a diferença entre rebater algo e apenas circulá-lo.
Carl Witthoft
É o mesmo diretor. De fato, se planetas e naves espaciais fossem elásticos, você poderia rebater uma nave espacial de um planeta e obter uma assistência por gravidade dessa maneira. Mas é um conceito difícil aos 6 anos, no entanto, você explica.
userLTK
@CarlWitthoft Entendo o que você quer dizer com rebater é diferente de orbitar por aí. Se imaginarmos, em vez de um trem, é um pedaço de uma estrela anã branca ou de nêutrons em uma pista (um pequeno pedaço, mas com alta gravidade). . . e atiramos uma bola em direção a ela, podemos imaginar a bola curvando-se em torno do objeto maciço em uma órbita hiperbólica. Agora imaginamos o objeto maciço em movimento e jogamos uma bola em sua direção. O efeito é semelhante ao delimitar, (arqueando por trás). Está ficando mais difícil de explicar para uma criança de 6 anos.
userLTK
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Costumo pensar que as melhores explicações são as simples que explicam os principais conceitos do conceito sem serem muito sofisticados ou detalhados. Dito isto, eu apenas explicaria o que acontece durante uma assistência por gravidade.
Cassini voou por Júpiter e, quando chegou perto o suficiente, a gravidade de Júpiter começou a puxar Cassini em sua direção. É exatamente o mesmo que leva as coisas de volta ao solo na Terra. Como a Cassini estava sendo puxada em direção a Júpiter, estava basicamente "caindo" em Júpiter e foi capaz de ganhar velocidade extra ao cair. No entanto, como a Cassini estava viajando tão incrivelmente rápido, na verdade não caiu em Júpiter e foi capaz de voar para longe com a velocidade extra que ganhou.
Não posso dizer que expliquei algo assim a uma criança de 6 anos (e confirmei que eles a entenderam), mas acho que isso é factualmente preciso e simples o suficiente para uma criança entender.
Isso parece omitir o ponto mais importante, que Cassini é arrastado junto com o movimento de Júpiter ao redor do Sol.
chirlu
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@chirlu é isso, mas Cassini "cai" em Júpiter. Eu achava que seria mais intuitivo para uma criança de seis anos relacioná-la com um assunto com o qual eles já podem ter experiência, ou seja, eles deveriam entender facilmente algo que caia em Júpiter devido à gravidade.
Zephyr 12/12
Milhares de satélites estão caindo em direção à Terra e sentindo falta dela (chamados de "orbitando"), mas não ganham energia com isso. Do mesmo modo, da perspectiva de Júpiter, a Cassini não ganha nada - acelera ao cair, desacelera a mesma quantidade e aumenta novamente.
Chirlu
@chirlu Eu entendo isso, mas lembre-se que isso se destina a uma criança de 6 anos. Você está discutindo nuances que uma criança de 6 anos pode não entender. Eu mencionei "Cassini estava sendo puxado em direção a Júpiter", o que equivale ao fraseado de "Cassini é arrastado junto com o movimento de Júpiter". Não acho que nada do que eu disse esteja incorreto. Se você acha que minha explicação não é a melhor, sinta-se à vontade para fornecer sua própria resposta ou diminuir a votação da minha.
precisa
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@chirlu Além disso, os satélites realmente ganham energia ao serem puxados pela Terra, mas, como estão em uma órbita fechada, perdem energia quando orbitam no lado "frontal". A aceleração a que me referi especificamente foi a aceleração alcançada ao ser puxada por Júpiter.
precisa
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Eu posso modificar a resposta de Zephyr apenas um fio de cabelo - e eu não tentei isso com uma criança de 6 anos, sem falar no adulto comum, que é muito mais difícil de explicar do que qualquer criança.
A gravidade é entendida, então mostre que a gravidade puxa o satélite em direção a Júpiter e Júpiter em direção ao satélite. Mas desde que , Júpiter acelera um pouquinho, enquanto o satélite acelera bastante na direção oposta. (Além disso, eles conseguem perder a colisão :-))mJupiter>>msatellite
Costumo pensar que as melhores explicações são as simples que explicam os principais conceitos do conceito sem serem muito sofisticados ou detalhados. Dito isto, eu apenas explicaria o que acontece durante uma assistência por gravidade.
Não posso dizer que expliquei algo assim a uma criança de 6 anos (e confirmei que eles a entenderam), mas acho que isso é factualmente preciso e simples o suficiente para uma criança entender.
fonte
Eu posso modificar a resposta de Zephyr apenas um fio de cabelo - e eu não tentei isso com uma criança de 6 anos, sem falar no adulto comum, que é muito mais difícil de explicar do que qualquer criança.
A gravidade é entendida, então mostre que a gravidade puxa o satélite em direção a Júpiter e Júpiter em direção ao satélite. Mas desde que , Júpiter acelera um pouquinho, enquanto o satélite acelera bastante na direção oposta. (Além disso, eles conseguem perder a colisão :-))mJupiter>>msatellite
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