Musta aukko on näkymätön kokonaisuus avaruudessa, jolla on niin voimakas vetovoima, että valo ei pääse pakenemaan. Mustat aukot ovat aiemmin "tavallisia" tähtiä, jotka ovat palaneet tai puristuneet. Vetovoima johtuu pienestä tilasta, johon tähtimassa on tullut viemään. niiden koko voi vaihdella yhdestä atomista yli 4 miljoonan maapallon omien aurinkojen kokoon.
Mustaa aukkoa käsittelevä tiedeprojekti on erinomainen tapa opiskelijoille tutustua lumoavaan ja paljon juhlittuun (jos huonosti ymmärrettyyn) fyysiseen ilmiöön. Sellaisena se on myös hyvä tapa lapsille oppia selittämään asioita ikäisilleen; opettaminen on loppujen lopuksi tekemistä.
Painovoima: Valmistelu
Mustan aukon painovoima riippuu kohteen massasta ja etäisyydestä. Mustilla aukoilla on voimakkaat painovoimakentät; esineiden on kuitenkin oltava satojen mailien sisällä, jotta ne voivat vaikuttaa. Magneettinen marmori edustaa palaa avaruudessa, joka kiertää mustaa aukkoa, jos se tulee liian lähelle.
- Osta kaksi vaahtolevylevyä tai mustaa kylttiä (11 tuumaa 17 tuumaa on hyvä koko), yksi vahva sylinterimäinen magneetti, magneettinen marmori ja tarjotin tai pyyhe.
- Leikkaa levystä neljä - kuusi reikää samankokoisia kuin sylinterimäinen magneetti.
- Aseta magneetti yhteen reikistä ja kiinnitä teippi reiän yli sen kiinnittämiseksi.
- Peitä vaahtolevy toisella palalla siten, että pinta näyttää tasaiselta.
- Aseta tarjotin tai pyyhe levyn alle marmorin sisällyttämiseksi.
Painovoima: Kokeile
Rullaa marmori vaahtolevyn päälle. Kun se lähestyy piilotettua magneettia tai mustaa aukkoa, sen polku muuttuu. Magneetti edustaa painovoimaa, mutta muistiinpanovoima on paljon heikompi voima kuin magneettinen vetovoima, ja se havaitaan vain planeettakokoisilla tai suuremmilla esineillä. Riippuen siitä, kuinka lähellä marmoria on piilotettu magneetti, huomaat erilaisia tuloksia.
Black Hole -kokeilu: Valmistelu
Tähdet taistelevat jatkuvasti fuusion, paineen ja painovoiman vaikutuksia vastaan. Suurten massamäärien ansiosta tähti voi romahtaa ruumiin pisteeksi. Painovoima ylittää lopulta tähden ja tähden romahduksen lopputila määräytyy tähden alkuperäisen massan perusteella.
Tämä mustia aukkoja koskeva fysiikkaprojekti tutkii tähden lopputilaa. Kerää useita ilmapalloja, kolme 12 - 14 tuuman alumiinifoliolevyä per ilmapallo, terävä esine ja korvatulpat tai korvasuojukset.
Black Hole -kokeilu: periaatteet
- Räjäytä ilmapallot ja sido päät. Peitä ilmapallot vähintään kahdella kerroksella alumiinifoliota. Nämä ilmapallot edustavat tähtiä.
- Työnnä peitetyn ilmapallon pintaa kädellä. Tähdet eivät romahda, koska tähtien sisällä tapahtuvan fuusion avulla syntyvä ulkoinen voima tasapainottaa painovoimaa sisäänpäin.
- Kun todellisesta tähdestä loppuu ydinpolttoaine, se voi romahtaa. Laita korvasuojaimet päälle ja pudota ilmapallot sisäilman paineen poistamiseksi. Varmista, että folio säilyttää muotonsa. Tähden ytimessä on loppunut polttoaine, eikä fuusio enää tuota tarpeeksi lämpöä ja painetta romahduksen estämiseksi.
- Kutista pallotähti käsilläsi. Käsien edustama "painovoima" romahtaa tähden ja luo mustan aukon.
Mustien reikien havaitseminen
Kuinka tiedemiehet edes tietävät, että takareikiä on, koska ne ovat näkymättömiä? Toki ne ovat suuria ja niillä on vahvat painovoimakentät, mutta ne ovat kaukana.
Tutkijat pystyvät havaitsemaan mustan aukon voimakkaan painovoiman vaikutukset naapuritähtiin ja kaasuihin. Jos tähti kiertää tietyn sijainnin ympärillä, tutkijat voivat tutkia kyseisen tähden kineettisiä ominaisuuksia saadakseen selville, onko musta aukko kiertoradan keskellä.
Kun musta aukko ja tähti kiertävät lähellä toisiaan, syntyy suurenergistä valoa. Tieteelliset instrumentit voivat nähdä tämän korkean energian valon.