Af Jacob Nørkjær Schunck, fysik- og matematiklærer på Hasseris Gymnasium & IB World School
Det er en fredag eftermiddag i slutningen af januar. Inde i et lokale på Hasseris Gymnasiums naturvidenskabelig fløj, sidder en flok 3.g-elever og venter på at påbegynde ugens sidste lektion. De er håbefulde, men en smule nervøse. Nervøse for om det blæsende januarvejr endnu engang skal udskyde kulminationen på deres mange timers forberedelse og arbejde, som det indtil videre har gjort i årets forgangene fysiklektioner. Fysiklæreren træder ind ad døren og mødes af de håbefulde elever, som ivrigt spørger: ”Er forholdene acceptable i dag?”. Fysiklæreren nikker, og jubel bryder ud i lokalet. Endelig er dagen kommet, hvor elevernes selvbyggede modelraketter skal få luft under finnerne.
Vendingen ”Det er jo ikke raketvidenskab” bliver, i daglig tale, brugt til at beskrive et emne, som er elementært og let forståeligt. Det er altså underforstået, at raketvidenskab betragtes som det omvendte: utilgængeligt og vanskeligt at forstå. Dette er dog ikke længere betragtningen hos eleverne på højniveaufysikholdet på Hasseris Gymnasium, som for nyligt har afsluttet et undervisningsforløb om netop dette – raketvidenskab.
Forløbet startede med at en modig elev skulle udføre et forholdsvist simpelt demonstrationseksperiment, for at illustrere raketters grundlæggende virkemåde. Eleven satte sig på en kontorstol, bevæbnet med en tung bowlingkugle. Han træk benene til sig og kastede bowlingkuglen fra sig med stor kraft, hvortil resten af klassen observerede, hvorledes han begyndte at rulle i den modsatte retning af bowlingkuglens bevægelse. En raketopsendelse fungerer på tilsvarende vis. Her er eleven på kontorstolen blot byttet ud med en raket og bowlingkuglen byttet ud med udstødningsgas, som forlader raketten med en stor fart.
Nu var den kvalitative forståelse for raketters virkemåde etableret, hvorefter det var tid til at opbygge en kvantitativ forståelse; altså putte fysikken på formel, med henblik på at kunne regne på virkelige scenarier. I grupper ved tavler var eleverne bevæbnet med kridt i hånden og Isac Newtons fysiske love om bevægelse i hovedet. De opstillede et teoretisk scenarie som de, ved hjælp af færdigheder fra matematikundervisningen, brugte til at udlede den fysiske formel kaldet raketligningen, hvilken bruges til at beskrive raketters bevægelse under opsendelse, såvel som ude i verdensrummet.
Det var blevet midt december og julestemningen var så småt begyndt at sænke sig over eleverne. Der var dog en udbredt ærgrelse over, at den årlige juleklippedag var blevet aflyst som følge af Corona-nedlukninger. Heldigvis var der et alternativ, hvor også pap, saks og lim ville komme i spil – nemlig bygning af modelraketter! Raketterne blev konstrueret med plads til at huse kraftige raketmotorer for at sikre succesfuld opsendelse, samt indbyggede faldskærme til at bringe dem intakte ned på jorden igen.
Nu manglede der blot to ting før raketterne kunne affyres: motorerne skulle testes og vejrforholdene skulle være de rette. Fordelingen blev tilfældigvis sådan, at eleverne skulle tage sig af den første opgave og vejrguderne af den anden. I undervisningen blev der derfor bygget en forsøgsopstilling, som kunne måle raketmotorernes kraft som funktion af tiden under kontrollerede forhold. Data fra forsøget blev opsamlet på computer, hvorefter eleverne analyserede dem ved b.la. at anvende raketligningen, for at give en forudsigelse for den højde som deres raketter ville opnå under en affyring.
Efter mange lektioners tålmodig venten forbarmede vejrguderne sig endelig over eleverne og deres raketter. Det var tid til affyring. Elektroniske målere blev monteret i raketterne for at kunne måle størrelser som b.la. topfart, største acceleration og maksimal højde under opsendelsen. De blev herefter, én efter én, monteret på affyringsrampen og var klar til affyring. Med lighter blev lunterne tændt, og raketterne fløj afsted. Samtlige affyringer var succesfulde og raketterne fløj, i de fleste tilfælde, elegant gennem luften indtil de nåede det højeste punkt i deres flyvebane, kaldet apogæum. Her udløste en svag sprængladning raketternes faldskærme, hvorefter de langsomt dalede mod jorden. En enkelt raket havde dog en defekt i sin udløsningsmekanisme, hvilket gjorde at den ”dalede” mod jorden i et lidt højere tempo end de andre raketter. Dog forblev denne raket også uskadt, hvortil data fra samtlige opsendelser kunne indsamles.
Som afslutning på raketforløbet anvendte eleverne deres teoretiske viden til at fremstille matematiske simuleringer over deres opsendelse, for derved at kunne sammenligne teori og målinger. Dette førte naturligt til en diskussion om teoriens begrænsningerne og mulighed for forbedringer, som fremtidige klasser kan få gavn af. Forløbet er et eksempel på, hvordan eleverne i fysikundervisningen på Hasseris Gymnasium & IB World School arbejder med at beskrive naturen og finde dens lovmæssigheder gennem samspillet mellem teori og eksperimenter; og at dette ikke behøves at foregå inden for fysiklokalets fire vægge. De lærer desuden hvorledes faget er med til at danne baggrunden for det teknologiske samfund, som de er en del af.
