Πειράματα Black Hole για παιδιά

Μια μαύρη τρύπα είναι μια αόρατη οντότητα στο διάστημα με βαρύτητα τόσο ισχυρή που το φως δεν μπορεί να διαφύγει. Οι μαύρες τρύπες ήταν στο παρελθόν "συνηθισμένα" αστέρια που έχουν καεί ή έχουν συμπιεστεί. Το τράβηγμα είναι δυνατό λόγω του μικρού χώρου στον οποίο έχει καταληφθεί όλη η μάζα του αστεριού. Μπορούν να ποικίλουν σε μέγεθος από ένα άτομο σε μέγεθος πάνω από 4 εκατομμύρια από τους ήλιους της Γης.

Ένα επιστημονικό έργο για τις μαύρες τρύπες είναι ένας πολύ καλός τρόπος για τους μαθητές να εξοικειωθούν με ένα γοητευτικό και πολύ διάσημο (αν κακώς κατανοητό) φυσικό φαινόμενο. Ως εκ τούτου, είναι επίσης ένας πολύ καλός τρόπος για να μάθουν τα παιδιά πώς να εξηγούν τα πράγματα στους συνομηλίκους τους. τελικά, η διδασκαλία κάνει.

Η βαρύτητα μιας μαύρης τρύπας εξαρτάται από τη μάζα και την απόσταση από το αντικείμενο. Οι μαύρες τρύπες έχουν ισχυρά βαρυτικά πεδία. Ωστόσο, τα αντικείμενα πρέπει να βρίσκονται σε απόσταση εκατοντάδων μιλίων για να επηρεαστούν. Το μαγνητικό μάρμαρο αντιπροσωπεύει ένα κομμάτι διαστημικής ύλης που θα περιστρέφεται γύρω από τη μαύρη τρύπα εάν πλησιάσει πολύ.

• Αγοράστε δύο φύλλα αφρού ή μαύρες πινακίδες (11 ίντσες έως 17 ίντσες είναι καλό μέγεθος), έναν ισχυρό κυλινδρικό μαγνήτη, ένα μαγνητικό μάρμαρο και ένα δίσκο ή πετσέτα.
• Κόψτε τέσσερις έως έξι οπές στο ταμπλό του ίδιου μεγέθους με τον κυλινδρικό μαγνήτη.
• Τοποθετήστε τον μαγνήτη σε μία από τις οπές και τοποθετήστε ένα κομμάτι ταινίας πάνω από την οπή για να τον ασφαλίσετε.
• Καλύψτε την πλακέτα αφρού με το δεύτερο κομμάτι σανίδας έτσι ώστε η επιφάνεια να φαίνεται ομοιόμορφη.
• Τοποθετήστε το δίσκο ή την πετσέτα κάτω από το ταμπλό για να περιέχει το μάρμαρο.

Τυλίξτε το μάρμαρο πάνω από τη σανίδα αφρού. Όταν πλησιάζει τον κρυφό μαγνήτη ή τη μαύρη τρύπα, η διαδρομή του θα αλλάξει. Ο μαγνήτης αντιπροσωπεύει το τράβηγμα της βαρύτητας, αλλά σημειώστε ότι η βαρύτητα είναι πολύ πιο αδύναμη από την μαγνητική έλξη και γίνεται διακριτή μόνο με αντικείμενα μεγέθους πλανήτη ή μεγαλύτερα. Ανάλογα με το πόσο κοντά έρχεται το μάρμαρο στον κρυφό μαγνήτη, θα παρατηρήσετε διαφορετικά αποτελέσματα.

Τα αστέρια μάχονται συνεχώς τα αποτελέσματα της σύντηξης, της πίεσης και της βαρύτητας. Μεγάλες ποσότητες μάζας επιτρέπουν σε ένα αστέρι να καταρρεύσει ένα σώμα σε ένα σημείο. Η βαρύτητα τελικά θα κατακλύσει το αστέρι και η τελική κατάσταση της κατάρρευσης ενός αστεριού καθορίζεται από την αρχική μάζα του αστεριού.

Αυτό το έργο φυσικής στις μαύρες τρύπες εξερευνά την τελική κατάσταση για ένα αστέρι. Συγκεντρώστε πολλά μπαλόνια, τρία φύλλα φύλλου αλουμινίου, 12 ιντσών έως 14 ιντσών ανά μπαλόνι, αιχμηρό αντικείμενο και ωτοασπίδες ή ωτοασπίδες.

• Φουσκώστε τα μπαλόνια και δέστε τα άκρα. Καλύψτε τα μπαλόνια με τουλάχιστον δύο στρώσεις αλουμινίου. Αυτά τα μπαλόνια αντιπροσωπεύουν αστέρια.
• Πιέστε στην επιφάνεια των καλυμμένων μπαλονιών με τα χέρια σας. Τα αστέρια δεν θα καταρρεύσουν επειδή η εξωτερική δύναμη που δημιουργείται από τη σύντηξη μέσα στο αστέρι εξισορροπεί τη βαρύτητα προς τα μέσα.
• Όταν ένα πραγματικό αστέρι εξαντλείται από καύσιμο πυρήνα, μπορεί να καταρρεύσει. Βάλτε προστατευτικά στο αυτί και σκάστε τα μπαλόνια για να αφαιρέσετε την πίεση του αέρα μέσα. Βεβαιωθείτε ότι το φύλλο διατηρεί το σχήμα του. Το αστέρι έχει εξαντλήσει τα καύσιμα στον πυρήνα του και η σύντηξη δεν παράγει πλέον αρκετή θερμότητα και πίεση για να αποτρέψει την κατάρρευση.
• Σύμπτυξη του αστεριού με τα χέρια σας. Το "τράβηγμα βαρύτητας" που αντιπροσωπεύεται από τα χέρια σας καταρρέει το αστέρι και δημιουργεί μια μαύρη τρύπα.

Πώς γνωρίζουν οι επιστήμονες ότι υπάρχουν οπές πίσω, δεδομένου ότι είναι αόρατες; Σίγουρα, είναι μεγάλα και παρουσιάζουν ισχυρά βαρυτικά πεδία, αλλά απέχουν πολύ.

Οι επιστήμονες είναι σε θέση να εντοπίσουν τις επιπτώσεις της ισχυρής βαρύτητας μιας μαύρης τρύπας στα γειτονικά αστέρια και αέρια. Εάν ένα αστέρι βρίσκεται σε τροχιά γύρω από έναν συγκεκριμένο τόπο, οι επιστήμονες μπορούν να εξετάσουν τις κινητικές ιδιότητες αυτού του αστεριού για να μάθουν αν μια μαύρη τρύπα θα μπορούσε να βρίσκεται στο κέντρο της τροχιάς.

Όταν μια μαύρη τρύπα και ένα αστέρι βρίσκονται σε τροχιά μεταξύ τους, παράγεται φως υψηλής ενέργειας. Τα επιστημονικά όργανα μπορούν να δουν αυτό το φως υψηλής ενέργειας.