Как да направим самолет невидим за радарите?
Раздел
Светлина
Времетраене
45 минути
Цели по предметно знание:
Учениците:
- дефинират понятията: отражение, пречупване, интерференция, дифракция, радиовълни, стелт форма, корпускулярни свойства, вълни, частици, радар;
- обясняват взаимодействието на електромагнитните вълни с препятствия;
- изследват връзката между форма на обекта и разсейване на вълните;
- прилагат знанията за отражение и интерференция за проектиране на форма с минимално отражение;
- изграждат проста измервателна система.
Необходими материали:
- Черен картон;
- Светломер;
- Ножици;
- Двойно лепяща лента;
- Линия;
- Кашон с размер на дъното колкото лист А4 и дълбочина около 25 см;
- Лепило;
- Задание “Интерференция”;
- Технологична карта “Стелт самолет”;
- Работен лист “Стелт самолет”;
- Задание за домашна работа “Що е то стелт?”.
Започнете часа с кратка дискусия за стелт технологиите. За начало посочете няколко ученици, които да споделят отговорите на въпросите от домашната работа.
След това дискутирайте с класа:
- Какво е приложението на стелт технологиите?
- По какъв начин свойствата на светлината участват в “скриването” на обекти от радарите?
- С какво се характеризират радиовълните?
- Как функционират радарите?
Инструкции
“Ще започнем днешния час с кратък преглед на домашната работа. Ще посоча няколко ученика, които да споделят откритията си за стелт технологиите, след което ще дискутираме как точно обектите стават невидими и кои свойства на светлината са определящи за този процес.”
Обобщение
“Установихме, че за да стане един обект невидим за радари, той трябва да има специфично устройство. В следващата дейност ще проверим кои форми и материали са най-подходящи за изработването на стелт самолет.”
Важно!
- Насърчете учениците да се изслушват и да проявяват уважение към мнението на другите.
Учениците работят в групи по петима. Всяка група облепва вътрешността на своя кашон с черен картон, след което монтира източника на светлина (лазерче или силно LED фенерче) и сензора на светломера. Изработва различни форми от картон и проверява каква част от светлината се отразява от тяхната повърхност и се регистрира от сензора на светломера.
Инструкции
“Сега всеки екип трябва да провери какви форми и материали дават възможно най-малко отразен сигнал към нашия “мини-радар”. Следвайте стъпките от технологичната карта, която ви раздадох и запишете получените резултати в работните листове.”
Обобщение
“С помощта на този експеримент открихме, че някои форми и материали отразяват светлината повече от други. На база получените резултати вече можем да планираме своите първи прототипи на стелт самолети.”
Важно!
- Преди началото на часа подгответе необходимите материали за всяка група.
- Разделете класа в пет групи, като внимавате те да имат равни шансове за изпълнение на задачата.
- Следете работата на учениците и им помагайте, ако срещат затруднения.
Учениците анализират получените резултати от експеримента. Определят кои форми и материали отразяват светлината най-слабо. На база направения анализ, всяка работна група съставя план за изработване на прототип на стелт самолет.
Инструкции
“Сега всяка работна група трябва да състави план на устройството на своя стелт самолет. Планирайте формата, помислете за ъглите и материалите, които разсейват добре светлинните вълни. Запишете наблюденията и идеите си в работните листове.”
Обобщение
“Планирането на прототипите е една от важните стъпки в инженерния процес. То ни помага да визуализираме идеите си и да откриваме потенциални проблеми още преди началото на конструктивния процес.”
Важно!
- Следете работата на гимназистите и им помагайте, ако срещат затруднения.
За домашна работа възложете на учениците да изследват по какъв начин интерференцията може да помогне за намаляване на видимостта на самолета. Изпратете им линк към PhET симулация, която да изпробват в извънучебно време, за да могат по-добре да осмислят как работи интерференцията на светлинните вълни.
Инструкции
“За домашна работа трябва да проучите как точно се случва интерференцията на светлинните вълни и с какво тя може да ни бъде полезна за изграждането на нашите стелт самолети. Направете дигиталната симулация от заданията, които ви раздадох, за да можете по-добре да визуализирате процеса.”
Обобщение
“Тази задача ще ви помогне да откриете как можете да повлияете на видимостта на вашите стелт самолети с помощта на интерференцията на вълните.”
Важно!
- Насърчете учениците да тестват симулацията, като настроят дължината и честотата на вълната така, че да съвпада с параметрите на радиовълните.
