Naturfagstårnet på Morsø Gymnasium

30/06/2022

𝐅𝐥𝐲𝐬𝐢𝐦𝐮𝐥𝐚𝐭𝐨𝐫

𝑉𝑖𝑟𝑡𝑢𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑦𝑣𝑛𝑖𝑛𝑔
I forbindelse med Morsø Gymnasiums samarbejde med Morsø Svæveflyklub, hvor vores Fysik A elever bliver tilbudt at tage svæveflycertifikat, udviklede vi vores flysimulator.
Flysimulatoren indgår nu i Naturfagstårnets tilbud.
I flysimulatoren kan eleverne afprøve den viden de har opnået ved at arbejde med flymodellen og vingeprofilerne i ”praksis”
De kritiske parametre for at holde flyet i luften er hastighed, drejningsradier (op, ned og horisontalt), hvilket kan afprøves virtuelt i simulatoren.
Simulatoren giver, sammen med monitoren, et realistisk cockpit for eleverne at arbejde i.

𝐹𝑜𝑟𝑠𝑙𝑎𝑔 𝑡𝑖𝑙 𝑓𝑜𝑟𝑠ø𝑔𝑠𝑝𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑒
I simulatoren vil det være hensigtsmæssigt at teste effekten af følgende parametre:
• Flyets hastighed
• Krængningsvinkler under horisontale drejninger samt op/ned
• Krængningsvinklens betydning for flyets tendens til at ”stalle”
• Ror og flaps’ virkning på flyet under flyvning
• Kritiske hastigheder for start/landing

𝑂𝑝𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑖𝑛𝑔
Følgende udstyr er tilgængeligt i forbindelse med opstillingen:
• Fuldt udstyret ”cockpit” (se billeder)
• Software og hardware

𝐸𝑔𝑛𝑒𝑡 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑎𝑢
Opstillingen vil kunne anvendes intuitivt give eleverne en fornemmelse af hvilke kræfter der holder et fly i luften samt tillader det at manøvrere.
På ungdomsuddannelserne kan opstillingen anvendes i fysik. I fysikundervisningen kan opstillingen anvendes på alle tre niveauer med stigende detaljeringsgrad, og krav til forståelse/inddragelse af de bagvedliggende teorier.

𝐸𝑘𝑠𝑒𝑚𝑝𝑒𝑙 𝑝å 𝑓𝑜𝑟𝑠ø𝑔𝑠𝑣𝑒𝑗𝑙𝑒𝑑𝑛𝑖𝑛𝑔
Til brug som udgangspunkt/ reference har vi lavet et forslag til forsøgsvejledning, men vi anbefaler at opstillingen anvendes i et induktivt forløb, hvor eleverne selv bestemmer hvilke parametre de vil undersøge, og hvordan.

30/06/2022

𝐊𝐥𝐚𝐬𝐬𝐢𝐬𝐤 𝐦𝐞𝐤𝐚𝐧𝐢𝐤 - 𝐏𝐞𝐧𝐝𝐮𝐥𝐞𝐫

𝑃𝑒𝑛𝑑𝑢𝑙𝑒𝑟
Pendulophæng er fremstillet så det er muligt at eksperimentere med de parametre der påvirker et penduls bevægelse.
Udover simple penduler kan der eksperimenteres med et 2-akset pendulophæng , hvor snorens længde er forskellig i x- og y-planet. Slippes et sådant pendul i en ikke-lineær bevægelse, vil det bevæge sig kaotiske. Disse bevægelser kan aflæses som mønstre af af sand der forlader pendulet (se video)
Der er desuden kuglebaner til rådighed, som tillader forsøg der undersøger sammenhængen mellem kuglens bevægelse på en bane med et penduls bevægelser. Herunder er det muligt at beregne længden på pendulet for f.eks. at opnå samme hastighed på pendul og kugle.

𝐹𝑜𝑟𝑠𝑙𝑎𝑔 𝑡𝑖𝑙 𝑓𝑜𝑟𝑠ø𝑔𝑠𝑝𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑒
På kuglebanerne kan følgende parametre indgå i de planlagte forsøg:
• Pendulets vægt
• Snorens længde (radius)
• Højde hvor pendulet slippes
• Svingningstid
• Hastighed

𝑂𝑝𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑖𝑛𝑔
Følgende udstyr er tilgængeligt i forbindelse med opstillingen:
• Pendulophæng m. 1 og 2 akser
• Penduler
• Stopur
• Målebånd

𝐸𝑔𝑛𝑒𝑡 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑎𝑢
Opstillingen vil kunne anvendes intuitivt (hvilke penduler svinger hurtigst?) i folkeskolernes udskoling. På ungdomsuddannelserne kan opstillingen anvendes i fysikundervisningen. Opstillingerne anvendes på alle tre niveauer med stigende detaljeringsgrad, og krav til forståelse/inddragelse af de bagvedliggende teorier for pendulbevægelser.

𝐸𝑘𝑠𝑒𝑚𝑝𝑒𝑙 𝑝å 𝑓𝑜𝑟𝑠ø𝑔𝑠𝑣𝑒𝑗𝑙𝑒𝑑𝑛𝑖𝑛𝑔
Til brug som udgangspunkt/ reference har vi lavet en generel forsøgsvejledning, men vi anbefaler at opstillingen anvendes i et induktivt forløb, hvor eleverne selv bestemmer hvilke parametre de vil undersøge, og hvordan.

30/06/2022

𝐊𝐥𝐚𝐬𝐬𝐢𝐬𝐤 𝐦𝐞𝐤𝐚𝐧𝐢𝐤 - 𝐊𝐮𝐠𝐥𝐞𝐛𝐚𝐧𝐞𝐫

𝐾𝑢𝑔𝑙𝑒𝑏𝑎𝑛𝑒𝑟𝑛𝑒
Kuglebanerne kan anvendes til eksperimenter med kinetisk vs. potentiel energi, rotationsenergi m.v.
De forskellige udformninger af kuglebanerne er udvalgt så forskellige parametre kan te**es mod hinanden (længde på banen, hældning, bakke/dal etc.).
Der er desuden baner som tillader forsøg der undersøger sammenhængen mellem kuglens bevægelse på en bane med et penduls bevægelser. Herunder er det muligt at beregne længden på pendulet for f.eks. at opnå samme hastighed på pendul og kugle.
Det vil desuden være muligt at bestemme kuglernes hastighed v.h.a. videoanalyse af kuglernes bevægelser.

𝐹𝑜𝑟𝑠𝑙𝑎𝑔 𝑡𝑖𝑙 𝑓𝑜𝑟𝑠ø𝑔𝑠𝑝𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑒
På kuglebanerne kan følgende parametre indgå i de planlagte forsøg:
• Vertikal afstand
• Horisontal afstand
• Banens hældning
• Tid
• Hastighed

𝑂𝑝𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑖𝑛𝑔
Følgende udstyr er tilgængeligt i forbindelse med opstillingen:
• 7 forskellige kuglebaner
• Kugler
• Stopur
• Målebånd
• Vinkelmåler
• Videoanalyse

𝐸𝑔𝑛𝑒𝑡 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑎𝑢
Opstillingen vil kunne anvendes intuitivt og kvalitativt (hvilken kugle kommer først, og hvorfor) i folkeskolernes udskoling. På ungdomsuddannelserne kan opstillingen anvendes i fysikundervisningen. Opstillingerne anvendes på alle tre niveauer med stigende detaljeringsgrad, og krav til forståelse/inddragelse af de bagvedliggende teorier for omsætning af energi.

𝐸𝑘𝑠𝑒𝑚𝑝𝑒𝑙 𝑝å 𝑓𝑜𝑟𝑠ø𝑔𝑠𝑣𝑒𝑗𝑙𝑒𝑑𝑛𝑖𝑛𝑔
Til brug som udgangspunkt/ reference har vi lavet en generel forsøgsvejledning, men vi anbefaler at opstillingen anvendes i et induktivt forløb, hvor eleverne selv bestemmer hvilke parametre de vil undersøge, og hvordan.

Se video af kuglebanernes funktion under sidens videoer.

30/06/2022

𝐅𝐥𝐲𝐦𝐨𝐝𝐞𝐥

𝐹𝑙𝑦𝑣𝑛𝑖𝑛𝑔𝑒𝑛𝑠 𝑓𝑦𝑠𝑖𝑘
Flymodellen opererer i en luftstrøm fra en industriblæser. På vingerne er der koblet kraftmålere der registrerer både tryk og træk.
Flyets flaps kan styres med en fjernbetjening, og effekten af vindens påvirkninger kan registreres digitalt i Pasco Capstone.
Udover flaps, kan også haleror og stabilisatorer styres via fjernbetjeningen.
Det er således muligt at producere kvantitative data som tillader praktisk afprøvning af det teoretiske fundament for flyets bevægelser i luften.
Der kan således måles på når flyet stiger, falder, krænger og drejer horisontalt.
Udover disse parametre kan flyets grundstilling varieres, og man kan således starte målingerne med flyet i horisontal stilling eller under stigning og dyk (se fig. 1).
Som supplement til flymodellen kan eleverne afprøve forskellige vingeprofiler foran blæseren og med egne hænder mærke de kræfter der påvirker vingen under flyvning.

𝐹𝑜𝑟𝑠𝑙𝑎𝑔 𝑡𝑖𝑙 𝑓𝑜𝑟𝑠ø𝑔𝑠𝑝𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑒
I forbindelse med flymodellen er det muligt at undersøge følgende parametres på virkning af flyet:
• Vindhastighed
• Effekten af flaps (højre, venstre eller begge)
• Effekten af haleror
• Effekten af stabilisatorer
• Effekten af flyets grundstilling (horisontal, næse op, næse ned)

𝑂𝑝𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑖𝑛𝑔
Følgende udstyr er tilgængeligt i forbindelse med opstillingen:
• Industriblæser med vind som enten er turbulent eller laminar
• Fjernstyret flymodel
• 2 digitale kraftmålere
• Håndholdt anemometer
• Digitalt interface til Pasco Capstone (fig. 2)
• Vingeprofiler til håndholdt afprøvning.

𝐸𝑔𝑛𝑒𝑡 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑎𝑢
Opstillingen vil kunne anvendes intuitivt give eleverne en fornemmelse af hvilke kræfter der holder et fly i luften samt tillader det at manøvrere.
På ungdomsuddannelserne kan opstillingen anvendes i fysik. I fysikundervisningen kan opstillingen anvendes på alle tre niveauer med stigende detaljeringsgrad, og krav til forståelse/inddragelse af de bagvedliggende teorier.

𝐸𝑘𝑠𝑒𝑚𝑝𝑒𝑙 𝑝å 𝑓𝑜𝑟𝑠ø𝑔𝑠𝑣𝑒𝑗𝑙𝑒𝑑𝑛𝑖𝑛𝑔
Til brug som udgangspunkt/ reference har vi lavet en generisk forsøgsvejledning, men vi anbefaler at opstillingen anvendes i et induktivt forløb, hvor eleverne selv bestemmer hvilke parametre de vil undersøge, og hvordan.

30/06/2022

𝐒𝐨𝐥𝐜𝐞𝐥𝐥𝐞𝐚𝐧𝐥æ𝐠


𝐿𝑦𝑠 𝑜𝑔 𝑠𝑜𝑙𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖
Med solcelleanlægget kan man undersøge produktionen af elektricitet ved hjælp af solenergi.
Opstillingen er designet så der kan eksperimenteres med forskellige lyskilder og forskellige lysintensiteter. Samtidigt kan solcellen roteres så det er muligt at eksperimentere med effekten af forskellige indfaldsvinkler af lyset.
Produktionen af elektricitet måles som den effekt solcellen leverer under forskellige lysforhold.
Solcellen kan belyses med en glødepære, en halogenlampe og en LED projektør, som alle udsender lys med forskellige spektre.
Opstillingen producerer således kvantitative data der tillader undersøgelse af solcellers effekt under forskellige forhold.
I et modeleksperiment har vi undersøgt effekten af indfaldsvinkel og lyskvalitet (se fig. 1), og resultaterne viser at solcellens effekt dels afhænger af lyskvaliteten, og dels af indfaldsvinklen.
Effekten og lysintensitet måles manuelt med hhv. et håndholdt luxmeter, og et håndholdt amperemeter.

𝐹𝑜𝑟𝑠𝑙𝑎𝑔 𝑡𝑖𝑙 𝑓𝑜𝑟𝑠ø𝑔𝑝𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑒
I forbindelse med solcelleanlægget er det altså muligt at undersøge følgende parametres indflydelse på den producerede effekt:
• Lyskvalitet (se fig. 2)
• Lysintensitet
• Lysets indfaldsvinkel

𝑂𝑝𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑖𝑛𝑔
Følgende udstyr er tilgængeligt i forbindelse med opstillingen:
• Solcelle der kan kippes i forhold til lyset (variabel indfaldsvinkel)
• 3 forskellige lyskilder med forskellige bølgelængdespektre. Lysintensiteten for glødepæren og halogenlampen kan varieres via en dæmper (virker ikke med LED-lys).
• Håndholdt luxmeter til måling af lysintensitet
• Håndholdt digitalt multimeter (amperemeter) til måling af strømstyrken
• Spektrometer til måling af lysets bølgelængdespektrum

𝐸𝑔𝑛𝑒𝑡 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑎𝑢
Opstillingen vil kunne anvendes intuitivt og kvalitativt (jo mere lys - jo mere strøm produceres) i folkeskolernes udskoling.
På ungdomsuddannelserne kan opstillingen anvendes i fagene naturgeografi (energiforsyning), biologi (effekten af lys m. forskellig bølgelængde) og fysik. I fysikundervisningen kan opstillingen anvendes på alle tre niveauer men stigende detaljeringsgrad, og krav til forståelse/inddragelse af de bagvedliggende teorier for lysenergi og solcellers virkemåde.

𝐸𝑘𝑠𝑒𝑚𝑝𝑒𝑙 𝑝å 𝑓𝑜𝑟𝑠ø𝑔𝑠𝑣𝑒𝑗𝑙𝑒𝑑𝑛𝑖𝑛𝑔
Til brug som udgangspunkt/ reference har vi lavet en generisk forsøgsvejledning, men vi anbefaler at opstillingen anvendes i et induktivt forløb, hvor eleverne selv bestemmer hvilke parametre de vil undersøge, og hvordan.

30/06/2022

𝐕𝐢𝐧𝐝𝐦ø𝐥𝐥𝐞𝐩𝐚𝐫𝐤𝐞𝐧

𝑉𝑖𝑛𝑑𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖 𝑖 𝑝𝑟𝑎𝑘𝑠𝑖𝑠
Vindmølleparken muliggør at undersøge produktionen af elektricitet ved hjælp af vindenergi.
Opstillingen er designet sådan at en central blæser leverer en vind der udnyttes af 1 eller 2 møller.
Produktionen af elektricitet måles som den spænding der leveres af møllerne.
Den centrale blæser kan levere trinløst variabel vindhastighed, og møllerne kan udstyres med forskelligt antal vinger. Vingernes vinkel til vinden kan ligeledes varieres. Møllerne kan desuden udstyres med forskellig gearing.
Det er således muligt at producere kvantitative data som tillader praktisk afprøvning af det teoretiske fundament for produktion af elektricitet ved hjælp af vindmøller.
I et modeleksperiment har vi afprøvet effekten af forskellige vingevinkler ved varierende vindhastigheder (se fig 1 ). Resultaterne viser at den optimale vingevinkel afhænger af vindens hastighed, hvilket forklarer hvorfor vindmøller kan dreje deres vinger.
Vindhastigheder måles manuelt med et håndholdt anemometer, og den producerede spænding kan udlæses enten manuelt med et håndholdt voltmeter, eller ved direkte datafangst i Pasco Capstone (eller lign.).

𝐹𝑜𝑟𝑠𝑙𝑎𝑔 𝑡𝑖𝑙 𝑓𝑜𝑟𝑠ø𝑔𝑠𝑝𝑎𝑟𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑒
I forbindelse med vindmølleparken er det altså muligt at undersøge følgende parametres indflydelse på den producerede spænding:
• Vindhastighed
• Vingernes vinkel til vinden
• Møllernes gearing

𝑂𝑝𝑠𝑡𝑖𝑙𝑙𝑖𝑛𝑔
Følgende udstyr er tilgængeligt i forbindelse med opstillingen:
• Blæser med vind til 1 eller 2 møller, og variabel hastighed
• 2 møller
• Håndhold digitalt multimeter (voltmeter)
• Håndholdt anemometer
• Trådløst digitalt interface til Pasco Capstone

𝐸𝑔𝑛𝑒𝑡 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑎𝑢
Opstillingen vil kunne anvendes intuitivt og kvalitativt (jo mere det blæser- jo mere strøm produceres) i folkeskolernes udskoling. På ungdomsuddannelserne kan opstillingen anvendes i fagene naturgeografi (energiforsyning) og fysik. I fysikundervisningen kan opstillingen anvendes på alle tre niveauer med stigende detaljeringsgrad, og krav til forståelse/inddragelse af de bagvedliggende teorier for vindenergi.

30/06/2022

Med støtte fra Region Nordjylland har vi, på Morsø Gymnasium, udviklet et læringscenter for eksperimentelt arbejde med de naturvidenskabelige fag.
Baggrunden for dette initiativ var et ønske om at tilbyde eleverne en interaktiv ”legeplads” hvor de kunne udvikle og afprøve forskellige eksperimenter.
Vi tilbyder en række forskellige opstillinger indenfor den klassiske fysik, der også har relevans inden for Biologi og Naturgeografi.
Projektet bringer innovation og formidling ind i undervisningen og resultatet kan bruges i elevernes fortsatte undervisning.
Inddragelsen i den naturvidenskabelige fortælling med dens forbilleder, vil stimulere den naturvidenskabelige interesse hos de unge mennesker.
Det er et at målene at skabe en mere ”legende” og eksperimenterende tilgang til det teoretiske stof som eleverne skal tilegne sig i de naturvidenskabelige fag.

Tårnet fremstår i dag med følgende opstillinger:

Energi: ”Vindmøllepark”, Solcelleanlæg

Aerodynamik: Flymodel, Vingemodeller og Flysimulator

Klassisk Mekanik: Pendulophæng, Kuglebaner

Se mere om de enkelte opstilling og forsøg i deres respektive opslag.

De kvantitative forsøg henvender sig primært til ungdomsuddannelserne, men de kvalitative elementer af forsøgene vil også kunne anvendes i folkeskolernes udskoling.

30/06/2022

Kuglebane 1

30/06/2022

28/06/2022

Velkommen til naturfagstårnet
Gå på opdagelse i vores tilbud, og hvis det er noget du kunne bruge i din undervisning, så kontakt os. Så tager vi en snak om hvordan og hvornår det vil kunne lade sig gøre.