Bij deze ontwerp-opdracht gebruiken leerlingen krachtwerking in elektrische en magnetische velden om een magnetohydrodynamisch propulsiesysteem te analyseren, met heel eenvoudig materiaal op te bouwen en uit te testen. Daarna bedenken en testen ze aanpassingen aan het ontwerp om het propulsiesysteem krachtiger te maken. De volledige ontwerp-opdracht kan gerealiseerd worden in één lesuur.
Het Canadese Perimeter Institute ontwikkelt gratis lesmateriaal voor het fysica-onderwijs. In hun bundel Fields beschrijven ze een ontwerp-opdracht waarbij leerlingen een magnetohydro-dynamisch (MHD) propulsiesysteem analyseren, bouwen, uittesten en optimaliseren. En dit allemaal binnen een tijdsduur van één lesuur!
MHD-propulsiesystemen werden in de jaren 1950 bestudeerd als mogelijke alternatieven voor de luidruchtige motoren van marine(duik)boten en waren één van de kernthema’s in de film The Hunt for Red October.
Bij deze activiteit analyseren de leerlingen eerst de werking van het MHD-propulsiesysteem. Hierbij maken ze gebruik van hun kennis over de krachtwerking van een homogeen elektisch veld en een magneetveld op bewegende ionen in water. Om hun analyse te testen bouwen de leerlingen daarna een eigen MHD-motor met behulp van eenvoudig materiaal (zie foto’s). Dit geeft hun de mogelijkheid om de voortstuwing gegenereerd door het ontwerp op te meten.
In een tweede fase bedenken de leerlingen mogelijke aanpassingen aan het ontwerp om het propulsiesysteem krachtiger te maken. De leerlingen kiezen daarna elk hun favoriete aanpassing en implementeren dit in hun ontwerp. Door het effect van hun aanpassing op te meten kunnen de leerlingen ten slotte discussieren over het optimale ontwerp.
Een uitgebreid en rijk gestoffeerde beschrijving kan je downloaden via de website van het Perimeter Institute. Je zal eerst een account moeten aanmaken. Laat je niet afschrikken: het lijkt alsof je in een webwinkel terecht komt, maar het materiaal is wel degelijk helemaal gratis.
Je vindt de beschrijving van de ontwerp-opdracht op pagina’s 57-63 van hun Field Teacher Guide. Bekijk zeker ook de andere activiteiten die worden voorgesteld in deze gids!
