Siła grawitacji działająca jako siła dośrodkowa – Karta pracy
Karta pracy podsumowująca opanowanie treści zajęć realizowanych zgodnie z metodologią STEM w oparciu o zasoby Zintegrowanej Platformy Edukacyjnej, opracowana w ramach rządowego programu wspierania organów prowadzących szkoły i placówki w rozwijaniu umiejętności cyfrowych dzieci i młodzieży na lata 2025‑2029 – „Cyfrowy Uczeń” (Dz.U.2025.1254)
Imię i nazwisko autora:
Izabela Okrzesik‑Frąckowiak
Karta pracy
Wprowadzenie do karty pracy
Na dzisiejszej lekcji sprawdzimy, w jaki sposób siła grawitacji może pełnić rolę siły dośrodkowej i utrzymywać satelitę na orbicie. Połączymy wiedzę z fizyki i matematyki z praktycznym projektowaniem 3D. Wykorzystamy materiały z ZPE, by zrozumieć teorię, a następnie — zaprojektować i wydrukować prosty model układu planeta–orbita–satelita. Wykonując kolejne zadania, obliczycie siłę grawitacji, prędkość orbitalną oraz przetestujecie koncepcję ruchu orbitalnego w trójwymiarze.
Dziecko o masie dwadzieścia kg siedzi na karuzeli, która wykonuje dwanaście obrotów na minutę. Promień zataczanego okręgu jest równy sześć m.
Wybierz wszystkie poprawne odpowiedzi. Możliwe odpowiedzi: 1. Na dziecko działa siła wzdłuż promienia, zwrócona do środka okręgu., 2. Na dziecko działa siła wzdłuż promienia, zwrócona na zewnątrz okręgu., 3. Na dziecko działa siła o kierunku takim samym jak kierunek prędkości., 4. Okres obrotu karuzeli jest równy pięć s., 5. W czasie pięć minut karuzela wykona trzy tysiące sześćset obrotów., 6. Okres obrotu karuzeli jest równy dwanaście s., 7. W ciągu dwóch minut karuzela wykona dwadzieścia cztery obroty., 8. W ciągu sekundy karuzela wykona zero przecinek dwa obrotu., 9. W czasie jednego obrotu karuzeli dziecko przebędzie drogę ok. trzydzieści siedem przecinek sześć osiem m., 10. Prędkość liniowa karuzeli wynosi około osiemnaście przecinek osiem początek ułamka, m, mianownik, s, koniec ułamka.
Dokończ zdanie, wybierając wszystkie poprawne odpowiedzi.
Po uwzględnieniu wzoru na prędkość liniową (v, równa się, początek ułamka, dwa PI, razy, r, mianownik, T, koniec ułamka lub v, równa się, dwa PI r f) we wzorze na siłę dośrodkową otrzymamy zależność: Możliwe odpowiedzi: 1. F, równa się, cztery PI indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, m r f indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 2. F, równa się, m r nawias, dwa PI f, zamknięcie nawiasu, indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 3. F, równa się, nawias, początek ułamka, dwa PI, mianownik, T, koniec ułamka, zamknięcie nawiasu, indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, m r, 4. F, równa się, początek ułamka, cztery m PI indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, r, mianownik, T indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, koniec ułamka, 5. F, równa się, cztery m PI r f indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 6. F, równa się, dwa PI r f indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, 7. F, równa się, nawias, dwa PI f r, zamknięcie nawiasu, indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, m, 8. F, równa się, początek ułamka, dwa PI r, mianownik, T indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, koniec ułamka m, 9. F, równa się, początek ułamka, dwa m PI r indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, mianownik, T indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, koniec ułamka, 10. F, równa się, m początek ułamka, cztery PI r indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, mianownik, T indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego, koniec ułamka, 11. F, równa się, nawias, początek ułamka, dwa PI, mianownik, T, koniec ułamka r, zamknięcie nawiasu, indeks górny, dwa, koniec indeksu górnego
Czy znaczne zwiększenie masy ciężarka w wahadle stożkowym spowoduje zmianę okresu obrotu?
Podsumowanie
Po zakończeniu wszystkich zadań odpowiedz na poniższe pytania:
Czy wyniki obliczeń pokazały, że siła grawitacji i siła dośrodkowa są sobie równe (dla satelity)? Co to oznacza fizycznie?
Czy model 3D pomógł Ci lepiej zrozumieć zależność między masą, promieniem orbity i prędkością satelity?
Co było najtrudniejsze: obliczenia, projektowanie 3D czy wydruk finalny? Dlaczego?
W jaki sposób możesz wykorzystać zdobytą wiedzę w życiu codziennym lub w przyszłych projektach STEM?