Det simple kompas

Konstruer et simpelt kompas, forstå hvordan det virker - og brug det.

Hjemmebygget kompas

Kort om forløbet

Et kompas består af en magnet, som kan bevæge sig frit - og som kan rette sig ind efter jordens magnetfelt og lægge sig nord-syd. I forløbet her skal eleverne konstruere et simpelt kompas, forstå hvordan det virker - og bruge det.
 
Forløbet falder i to dele:
 
Del 1
Eleverne skal i grupper konstruere deres egent kompas ud af en papirklips/nål, en balje med vand, et stykke træ og en magnet. Herefter skal de markere retningerne N, S, Ø og V på en papskive rundt om kompasset og underinddele skiven i grader.
 
Del 2
Del 2 består af en konkurrence, hvor grupperne kæmper imod hinanden. Elevernes opgave er, at finde de rigtige O-løbsposter via udleverede kompaskurs og afstand. Posterne er hængt op bag træer hele vejen rundt om en åben plads - og hænger relativt tæt. Derfor må eleverne være nøje med deres kurs og længde. Eleverne skal på tid finde flest poster. Det hold der finder flest rigtige poster vinder konkurrencen.
 

Formål med aktiviteten

  • Eleverne skal aktivt bruge deres fysiske og matematiske forståelse for at løse opgaverne.
  • Eleverne skal lære at lave et kompas
  • Eleverne skal forstå hvordan et kompas virker
  • Eleverne skal kunne bruge et kompas
     

Forberedelse

Forberedelse i klassen
  • Vis og lær eleverne, hvordan man lægger en pejlekurs med et kompas, og hvorledes man følger det.
Forberedelse ude
  • Forbered en pose med komponenter til bygning af kompasset til hvert hold
  • Find et passende sted, en lysning med træer rundt om.
  • Afmærk et startsted midt i lysningen.
  • Hæng O-løbsposterne op, giv dem numre. Mål kurs og afstand fra midten til posterne - og mellem posterne. (Se mere nedenfor).
     

Sådan gør du

Del 1: Lav et simpelt kompas
Del eleverne ind i grupper af 4 - 5.
 
Hver gruppe skal konstruere deres egent kompas ud af en papirklips/nål, en balje med vand, en rund skive træ, savet af en gren og en magnet. Her efter skal de på en papskive rundt kompasset markere retningerne N, S, Ø og V, og underdele skiven i grader.
 
Remedier til primitivt kompas
Magnet, træskive og papirklips. Papirklipsen kan erstattes af en nål.
Foto: Martin V. Juhler.
 
1. Ret paprisklipsen ud så den bliver lige. Brug en magnet og stryg mindst 20 gange langs den lige papirklips, så papirklipsen bliver magnetiseret. Det er vigtigt, at I stryger den samme vej hver gang langs med hele papirklipsen, for derefter at løfte magneten fra klipsen og vende tilbage til startpunktet. I kan også bruge en nål.
 
Tegning: Eva Wulff
 
2. Placer paprisklipsen oven på det runde flade træstykke, og lad det flyde i skålen med vand. Nu har I en lille let magnet, som kan bevæge sig frit - et kompas. Den magnet, som I har brugt, skal holdes mindst 1 meter væk fra jeres kompas.
 
3. Placer papskiven på jorden, og stil jeres kompas på midten af den.
 
Kompas - nål i skål
 
Magnetisk nål på træ i en skål med vand = kompas.
Tegning: Eva Wulff. 
 
4. Find N (nord) og S (syd) på jeres kompas, og skriv dette på papskiven med sprittus. Her er et par tips til, hvordan I kan finde nord, syd, øst og vest i landskabet:
  • Solen står op i øst og går ned i vest. Midt på dagen står den i syd.
  • Træernes kroner er normalt størst og bedst udviklede i syd-siden, da de her får mest sol.
  • Mos på træer vokser mest på nord- og nord-øst-siden, fordi mos ikke kan lide sollys.
  • Myretuer er ofte bygget på syd-siden af et træ, da myrerne godt kan lide solvarmen.
  • Der er oftest vestenvind i Danmark. Derfor hælder mange fritstående træer lidt mod øst.
  • Landsbykirkerne er normalt bygget i retningen øst-vest med tårnet mod vest.
  • Nord kan findes med solen og et almindeligt armbåndsur. Hold uret vandret så den lille viser peger mod solen. Find for eksempel et græsstrå og læg det på urskiven, så det halverer vinklen mellem den lille viser og 12. Græsstrået viser nu nord-sydretningen.
5. Skriv også V (vest) og Ø (øst) langs kanten af papskiven, så I får dannet et fuldstændigt kompas.
 
6. Ved hvilke grade antal ligger N, S, Ø og V ?
(Tip. tænk på hvor mange grader, der er i en cirkel. Man starter ved N)
 
 
Del 2: Brug kompasset - Læg en kurs og find et sted
I denne øvelse skal eleverne bruge deres eget kompas til - på tid - at finde flest rigtige O-løbsposter der er placeret bag træerne rundt langs det åbne areal. Du kan varierer antallet af poster du hænger op, men hvis du har fire grupper så passer det fint med 20 poster.
 
Ved hver post skal eleverne stemple et markeringskort, så læreren ved konkurrencens afslutning kan se, om eleverne har fundet de rigtige poster. Hver post giver eleverne en ny kompaskurs og længde som hjælper dem videre til den næste post, de skal finde vha. deres kompas. Vinderen er den gruppe, der har flest poster rigtige på en givne tid.
 
Gør sådan her:
  • Hæng 20 O-løbsposter op bag træerne rundt om det åbne areal.
  • Giv hver post et nummer, men hæng dem ikke i rækkefølge. Lav en skitsetegning over området og noter numrene på de forskellige poster og hvor de hænger på din skitse.
  • Mål kompaskursen og længden fra et startfelt midt på pladsen og ud til alle poster - og skriv dem ned på din skitse, startende fra nummer 1 og fremefter. (Mærket fra klemmen på O-løbsposten sættes ved siden af nummeret på posten.
  • Mål også afstand og kompaskurs fra post 1 til 2, post 2 til 3 osv.
  • Ved post 1 hænger du afstand og kurs for post nr. 2. (Husk disse hænger ikke ved siden af hinanden) som eleverne så bruger for at finde næste post. Ved post nr. 2 hænger længde og kurs for post nr. 3 osv.
  • Ved start giver du eleverne kompaskurs og længde for henholdsvis post nr. 1, 6, 11 og 16, således at de alle starter forskellige steder.
  • Alt efter hvor hurtige og engagerede eleverne er, kan længden af konkurrencen reguleres. Efter min erfaring er 15 min en rimelig længde tid.
Hjælp fra Google Earth
OBS. Hvis du vil slippe for at opmåle længden og vinklen til hver post i virkeligheden, så kan et nærbillede fra googleearth være en god hjælp hvis opløsningen på dit sted er stor nok. Print kortet, tegn en streg fra midten hvor eleverne står, og mod nord, denne bruges som reference for at udmåle vinkel til posterne. Målestoksforholdet bruges for at udmåle længden til hver post. De forskellige posters numre kan med fordel også påføres her, så slipper du for at lave en skitsetegning.
 

Bearbejdning 

Hvad er et kompas
Et kompas er egentligt simpelt opbygget. Det består af en magnet, der kan bevæge sig frit, så den kan rette sig ind efter Jordens magnetfelt.
 
Lidt om Jordens magnet-felt
Jorden har et magnetfelt, der gør det muligt at bruge et kompas til at finde vej med. Magnetfeltet er skabt af processer i Jordens indre. Magnetfeltet gør, at en magnetisk nål, der hænger frit, vil lægge sig i retningen nord-syd.
 
Dog kan lokale ting forstyrrer kompasnålen. Hvis der er ting af metal eller magneter i nærheden af kompasnålen, vil nålen blive forstyrret og vise en forkert retning. Det kan have stor betydning, hvis man er på et skib. Så regner man den vinklen mellem den misviste nordpol og den rigtige nordpol (det man kalder deviationen) ind i kursen.
 
Magnetfeltets nord- og sydpol ligger ikke helt samme sted som vores geografiske nord- og sydpol (altså, den du kan finde på en globus). Derfor vil der være en smule misvisning mellem kompassets nord og det geografiske nord. I Danmark er det dog så lidt, at man sjældent regner med det.
 
Jordens magnetiske og geografiske poler ligger ikke samme sted
Her kan du se jorden - og dens magnetfelter. Som du kan se ligger den magnetiske nordpol (Nm) og den geografiske nordpol (Ng) ikke helt det samme sted.  
Tegning: Eva Wulff.

 
Spørgsmål til bearbejdning
  • Hvordan og hvorfor virker et kompas, og hvad er en magnet? 
  • Hvad sker der hvis man brækker en magnet?
  • Hvordan vil en magnet opføre sig på Nordpolen? Eller sydpolen? Kan i finde en måde at teste dette på, uden at tage til polerne?
  • Hvad er forklaringen og forskellen på den magnetiske nordpol og den geografiske nordpol? Hvordan undgår man den form for misvisning, når man sejler og skal lægge en kurs og ramme rigtigt?
  • Hvad er deviation og hvordan undgår man den form for misvisning, når man sejler og skal lægge en kurs og ramme rigtigt?
Matematik
Hvordan fik vi opmålt landet?
Fysik
Hvordan fandt skibe vej i gamle dage?

Baggrund

Master
Udviklingen af dette undervisningsforløb er sket i sammenhæng med min masteropgave "Ud med skolen - undersøgelse på udeundervisning i matematik og fysik", og jeg vil her gøre rede for nogle af de hovedtanker jeg har gjort mig under udvikling af det aktivitetsbaserede udeundervisningsmateriale til matematik- og fysikundervisningen.
 
Sammenhæng mellem inde og ude
Udeundervisningsforløbet skal have en sammenhæng før, under og efter forløbet med både fysik- og matematikundervisningen. Derfor tager forløbet udgangspunkt i både Fælles Mål og kompetencemålene med det formål at underbygge og anvende disse. Samtidig har både lærer og elever mulighed for at indsamle notater, billeder og video fra udeundervisningsdagen, til en portefolie til de enkelte elever samt til klassen.
 
Derudover er der til læreren lavet et oplæg både til viderearbejde og efterbearbejdning, hvor emner som eleverne har arbejdet med under udeundervisningsdagen, udforskes. På denne måde får udeundervisningsdagen en tæt sammenhæng med den almindelige undervisning og den læring, der sker her, således at vi undgår at udeundervisningsoplæget for karakter af en happening. Samtidig skaber udeundervisningsdagen primært fælles erfaringer inden for klassen omkring emnet, hvilket giver et fælles udgangspunkt, som med fordel kan benyttes i det videre arbejde.
 
Tilbagetrukket stillads
Rollen som underviser under forløbet er tænkt anderledes end den meget lærercentrerede, som ofte bruges i klasseværelset. Under afviklingen af forløbet skal lærerens rolle være minimal, så det bliver eleverne og deres arbejde, der kommer i centrum.
 
Når læreren nedtoner sin rolle og gør klart, at eleverne selv skal finde løsningen på opgaven, får eleverne mulighed for selv at tænke, eksperimentere, og komme frem til løsninger på de opgaver, som de bliver stillet overfor. Læreren skal opfatte sig selv mere som et hjælpende stillads for eleverne, ved at stille spørgsmål, så eleverne selv kommer til at se og forholde sig til de forskellige problemstillinger, der vil dukke op under deres arbejde.
 
Udgangspunktet for forløbene er konstruktivismen som teoriramme. Denne tager udgangspunkt i de enkelte elever og hvordan de lærer, men er i sig selv ikke en arbejdsmetode. Konstruktivismen danner i midlertidigt en konstruktionsramme, hvilken jeg har brugt som grundlag under udvikling af de aktivitetsbaserede udeundervisningsforløb. Ud fra denne tanke skulle den aktivitetsbaserede udeundervisning gerne fordre:
  • en åben opgavestruktur hvor initiativ, aktivitet, problemløsning, eksperimentring, det virkelighedsnære, mening og medansvar er i fokus.
  • at eleverne bliver aktive medspillere og dermed engagerede og motiverede.
  • en induktiv tilgang til arbejdet.
  • at elevernes arbejde bliver centralt og bærende.
  • en proces der udfordrer og benytter begge hjernehalvdele.
  • at eleverne danner sig nye erfaringer på baggrund af arbejdet med projektet.

Hvem, hvad, hvor

Fag:Fysik/Kemi, Matematik
Klasse:7. - 9. klasse
Sted:Skov, By og kultur, Åbent land
Årstid:Forår, Sommer, Efterår, Vinter

Grej

En lysning eller omgivet af en masse træer.
 
Del 1:
 
Forbered en pose med:
  • Papirklips/nåle
  • Rundt fladt træstykke (eleverne kan evt. selv save en skive af en gren)
  • Magnet
  • En skål med vand
  • Sprittus
  • Rund papskive med diameter ca. 10 cm større end skålen
Del 2:
  • 20 stk. O-løbs markeringer med mærkeklemmer - eller en anden form for markering
  • Kompas
  • 20 meter målebånd

Tid

  • Del 1: 30 min
  • Del 2: 25 min
  • Bearbejdning: 45 min

Undervisningsmål

Forløbets relation til Fælles Mål for fagene fysik/kemi og matematik &...
Forløbets relation til Fælles Mål for fagene fysik/kemi og matematik
 
Fysik/kemi
 
Fysikken og kemiens verden
Anvende fysiske eller kemiske begreber til at beskrive og forklare fænomener 
 
Udvikling i naturvidenskabelig erkendelse
Kende nogle af nutidens forestillinger om universets opbygning og udvikling 
Gøre rede for hovedtræk af Jordens tilblivelse, de grundlæggende betingelser for liv og naturvidenskabelige forestillinger om Jordens og livets udvikling 
Beskrive, hvordan behovet for teknologi har fremmet en udvikling af praktisk og teoretisk viden 
Kende eksempler på, at udviklingen i videnskabsfagene og den kulturelle udvikling er indbyrdes afhængige
 
Anvendelse af fysik og kemi i hverdag og samfund
Kende eksempler på anvendelse af teknisk viden i hverdagen
 
Arbejdsmåder og tankegange
Vurdere og anvende informationer med fysisk, kemisk eller teknisk indhold 
Benytte fysisk eller kemisk viden, opnået ved teoretisk og praktisk arbejde 
 
Matematik
 
Matematisk kompetence
Opstille, afgrænse og løse både rent faglige og anvendelsesorienterede matematiske problemer og vurdere løsningerne
 
Matematik emner
Kende de reelle tal og anvende dem i praktiske og teoretiske sammenhænge 
Benytte grundlæggende geometriske begreber
 
Matematik i anvendelse
Arbejde med problemstillinger vedrørende dagligdagen 
Behandle eksempler på problemstillinger knyttet til den samfundsmæssige udvikling 
Anvende faglige redskaber og begreber, bl.a. procentberegninger, formler og funktioner som værktøj til løsning af praktiske problemer
 
Matematik som arbejdsmåde
  • Veksle mellem praktiske og teoretiske overvejelser ved løsningen af matematiske problemstillinger
  • Arbejde individuelt og sammen med andre om behandlingen af matematiske opgaver og problemstillinger 
  • Arbejde med problemløsning i en proces, der bygger på dialog og på elevernes forskellige forudsætninger og potentialer.

Kolofon

Forfatter og foto: Martin Vogt Juhler, e-mail: M.v.juhler@gmail.com.

Redaktør: Malene Bendix.
 
Støttet med tilskud fra Tips- og lottomidler til friluftslivet og Aage V. Jensens Naturfond.

Kommentarer