En 60 minuter lång resa

Fastän vi uppfattar det som att vi är i vila är vi alla med på en snabb resa. Vi färdas genom rymden för att jorden både roterar och rör sig runt solen, för att solen rör sig kring Vintergatans centrum och för att denna galax i sin tur rör sig i förhållande till den kosmiska bakgrundsstrålningen.

Förkunskaper och koppling till det centrala innehållet

För att lösa den här uppgiften räcker det med goda kunskaper från grundskolans matematik. Uppgiften kan användas i de båda kurserna fysik 1 och 2.

I fysik 1 kan uppgiften kopplas till följande centrala innehåll:
Hastighet, rörelsemängd och acceleration för att beskriva rörelse.

I fysik 2 kan uppgiften kopplas till detta:
Metoder för undersökning av universum. Elektromagnetisk strålning från stjärnor och interstellära rymden.

Elevernas uppgift

När du sitter på din stol i klassrummet kan det kännas som att du är stilla, men egentligen är du i ständig rörelse. Du är ute på en resa i solsystemet, i galaxen och i universum! Hur långt reser du på en lektion (som vi här antar är 60 minuter lång)?

1a. Med vilken hastighet rör sig en person vid ekvatorn på grund av jordens rotation runt sin axel?
Hur långt rör sig personen på 60 minuter?

1b. Med vilken hastighet rör du dig för att jorden roterar? (Ta reda på vilken breddgrad du befinner dig på.)

1c. Hur långt färdas du på 60 minuter?

2a. Med vilken hastighet rör du dig på grund av jordens rörelse runt solen?
2b. Hur långt färdas du av detta skäl på 60 minuter?

3a. Med vilken hastighet rör du dig på grund av att vår galax Vintergatan roterar?
3b. Hur långt färdas du av detta skäl på 60 minuter?
(Extrauppgift: Hur många varv har solen roterat kring Vintergatans centrum sedan dinosaurierna dog ut?)

4. I den lokala gruppen av galaxer rör sig Vintergatan mot Andromedagalaxen. Hur mycket närmare kommer vi den galaxen under 60 minuter?
(Extrauppgift: När kommer dessa galaxer att mötas?)

5. Men hur rör vi oss totalt sett? Bakgrundsstrålningen är mer rödförskjuten i en viss riktning. Detta visar att vi rör oss i förhållande till den kosmiska bakgrundsstrålningen. Med hastigheten 369 km/s är vi på väg mot en punkt på gränsen mellan stjärnbilderna Bägaren och Lejonet. Så hur mycket förflyttar vi oss i denna riktning under 60 minuter?

Kommentar till läraren

Denna elevuppgift kan lika gärna användas på en matematiklektion som på en fysiklektion. Cirkelns omkrets, potenser, enhetsomvandlingar och lite trigonometri tillämpas (men istället för trigonometri kan en lösning tas fram med gradskiva och linjal). Uppgiften kan alltså användas tidigt under gymnasiestudierna.

Vi har utformat uppgiften så att eleverna själva får söka efter en del av de ingångsdata som behövs, men data finns nedan och kan inlemmas i uppgiften om detta passar bättre. Ta upp skillnaden mellan soldygn och stjärndygn, liksom approximationer som behöver göras. Det kan du göra antingen inledningsvis eller under en avslutande gemensam diskussion.

Om eleverna startar med olika deluppgifter kan klassen under lektionen gemensamt lösa hela uppgiften även om inte alla elever hunnit lösa alla deluppgifter. Ett sätt att gå vidare med frågorna är att ta reda på hur fysiker genom olika undersökningar har kommit fram till de data som eleverna använder för att lösa uppgiften.

Lösningsförslag till en 60 minuter lång resa (100 kB)

Senast granskad: 2014-05-05