Как объяснить шестилетнему ребенку, почему люди на другой стороне Земли не падают? [закрыто]

Имея собственного 6-летнего ребенка и успешно объяснив это, вот мой совет из опыта:

• Не пытайтесь объяснить гравитацию как таинственную силу. Это не имеет смысла для большинства взрослых (печально, но факт! поговорите об этом с нефизиками, и вы увидите), это не будет иметь смысла для 6-летнего.

  Причина, по которой это не сработает, заключается в том, что для этого требуется вывод от общих принципов к конкретным приложениям, а также требуется развитое абстрактное мышление, чтобы хотя бы понять концепцию невидимых сил. Это не те навыки, которые есть у 6-летнего ребенка. Большинство вещей, которые они выясняют прямо сейчас, являются частичными, и они не начнут приспосабливать свой опыт к наиболее подходящим сознательным моделям реальности в течение нескольких лет.

• Воспользуйтесь склонностью 6-летнего ребенка воспринимать описания происходящих действий за чистую монету как простые разрозненные факты.

  Вещи притягивают к себе другие вещи. Когда у вас много вещей, это сильно тянет другие вещи . Более крупные вещи притягивают к себе более мелкие.

  Они ранее понимали форму Солнечной системы и плохо понимали факт существования орбит (не то, как они работают — это другая часть — просто то, что планеты и луны движутся по «круговым» траекториям вокруг более тяжелых объектов, таких как Солнце и Земля) может быть полезно, прежде чем приступить к этим частям разговора. Я не уверен, но это было то, что мой 6-летний уже начал понимать в этот момент.

  Эти разговоры также были смешаны с нашими разговорами о том, как Земля образовалась из обломков, и как притяжение было вовлечено в это, и как оно усиливало притяжение. Итак, я не могу выделить этот фон; это также может помочь / быть необходимым.

• Не пытайтесь исправить заблуждение 6-летнего ребенка о том, что верх и низ относительны, а используйте его вместо этого.

  Под нами много земли, и она тянет нас вниз, когда мы прыгаем. Если бы мы спрыгнули с борта, нас отбросило бы назад вбок. Если бы мы упали со дна, он поднял бы нас обратно.

  Позже вы можете дополнить это сократовским диалогом об относительной природе верха и низа, но не стоит сразу мутить этим воду. Это не будет иметь никакого значения до тех пор, пока они не примут тот факт, что Земля подтянет вас «вверх», если вы упадете.

• Создайте его в ходе серии разговоров. Они не получат его в первый раз или в десятый, но кусочки будут прилипать.

• Не пытайтесь внушить понимание общей рабочей модели. Если вы сможете успешно сообщить им несколько отдельных, несвязанных между собой фактов, в которые они действительно верят, их объединение произойдет по мере того, как они стареют и взрослеют, и все больше знакомятся с этими вещами.

Все это, конечно, при условии, что ребенок прилично умный, но не выдающийся. (6-летний вундеркинд, вероятно, может понять модель гравитации непрофессионала, но если вы имеете дело с ним, вам не нужно корректировать свое обучение.)

Для большего контекста, это было также после того, как класс моего ребенка начал экспериментировать с магнитами в школе. Меня вдохновила попытка объяснить гравитацию, когда мой ребенок сказал мне, что деревья не улетают в космос, потому что Земля представляет собой гигантский магнит. (Верно! Но не почему деревья не уплывают.) Может помочь сравнение гравитации и магнетизма, чтобы дать им пример невидимого притяжения, которое они могут чувствовать, но это может также сильно запутать предмет, так как у меня было много работать (в течение нескольких разговоров), чтобы убедить себя, что деревья не прилипают к земле из-за магнетизма, даже если Земля является гигантским магнитом.

И последний совет, который второстепенен, но может помочь:

• После того, как у вас будет несколько таких разговоров, поиграйте в Kerbal Space Program , пока они смотрят. (Опять же, это исходит из опыта. Мой ребенок любит смотреть KSP.) Увидев практический пример действия гравитации в естественной среде, мы сможем закрепить предыдущие разговоры. Это может звучать как шутка, но видение системы, движущейся и управляемой, имеет огромное значение для понимания маленького ребенка, потому что это больше не абстрактно и не требует создания ментальных абстракций, чтобы понять, как это делает показ им земного шара.

Неправильное представление, вероятно, происходит из-за неправильного понимания слова «вниз». Может помочь создание двухмерного рисунка земли со зданиями, людьми и деревьями. Например,

Оберните мяч (например, теннисный) резинкой. Скажите ей, чтобы она вставила палец между мячом и резинкой и попыталась убрать палец от мяча. Пусть она сделает это со всех сторон шара. Теперь объясните ей, чем резинка похожа на гравитацию.

Спросите ребенка, что означает слово «вниз» для людей на «другой стороне» Земли.

Потрите воздушный шар тканью, чтобы вызвать заряд, который продемонстрирует «статическое прилипание», затем притяните к воздушному шару маленькие кусочки бумаги. Как только они увидят, что статическое электричество притягивает маленькие кусочки бумаги к нижней части воздушного шара, вы можете начать объяснять им о «силе».

Вот несколько идей:

а) Попробуйте объяснить ей понятие «сила»: привяжите два шарика на резинку. Заставьте ее разъединить их, чтобы она почувствовала силу. Возьмите яблоко и бросьте его. Дайте ей понять, что если сила (ее рука) не держит предмет, то его притягивает земля, как резинка тянет шарики.

б) Затем покажите ей на глобусе, где вы находитесь. Покажите вертикаль, куда падает яблоко. Затем вы можете перейти к силе, притягивающей к центру, к тому, как резинка тянет вдоль линии, и к тому, что именно линия определяет, в какую сторону тянет сила, как для резинки, так и для земли. Проведите аналогию с тем, что каждая точка на земле тянется вдоль линии, как если бы была полоса, к центру.

удачи

Возьмите магнит и держите его вертикально, посыпьте железными начинками по обе стороны от стержня. Железные пломбы на нижней стороне будут висеть. Тогда ребенок почувствует, что вещи могут оставаться, не падая. Вам не нужно сейчас объяснять ребенку понятие гравитации. Ребенок создаст объяснение для себя (также может стать следующим Ньютоном, создав новое понятие).

После тщательного рассмотрения ситуации с ОП я считаю, что основное внимание уделяется риторическому процессу. Исходя из этого, мой аргументационный подход будет следующим: твердо настаивать на том, что Земля круглая, заставить ребенка примирить несоответствия .

Причиной такого подхода является поведение ребенка. Следующая цитата представляет собой сценарий, который я повторял снова и снова на уроках физики:

Я также предпринял несколько попыток, используя глобус, говоря, что «Вверх» и «Вниз» — все это локальная перспектива, и люди на другом конце земли чувствуют, что они наверху, но она все равно этого не понимает.

Вот вы привели аргумент. Но что последовало за этим спором? Нет никакого очевидного комментария аргумента ребенка. Я не ожидаю, что ребенок возразит последовательными или логически последовательными контраргументами, но ответ, кажется, вообще отсутствует.

Это знакомо тем из нас, кто имеет опыт преподавания физики. С неправильными ответами всегда легко иметь дело, и почти всегда они конструктивны. Отсутствие какого-либо формирования модели блокирует прогресс и часто приводит к тому, что они переключаются на что-то нетехническое из-за неудачного опыта.

Считайте риторику похожей на шахматную игру (с формально установленными правилами движения). Как образованный взрослый человек, вы, вероятно, без труда отреагируете на любое движение ребенка. Если вы это сделаете, задайте другой вопрос здесь.

Ни один риторический подход не поможет в 100% случаев. Контрпримеры тоже не всегда полезны, но они относятся к очень конкретному примеру непоследовательной логики. Если вы приписали дурную логику до того, как увидели контрпример, то он выполнит свою задачу - продемонстрирует, что вы не правы. Я думаю, что лучшим ответом, который я здесь видел, было следующее изображение (опубликованное как комментарий):

^{(изображение взято с http://www.caloi.com.ar/caloidoscopio_new/byn/byn53.gif )}

Это совершенство физики.

Абсурдная иллюстрация заставляет зрителя отказаться от просмотра. Вы могли бы отвергнуть то, что Земля является сферой, или вы могли бы отвергнуть то, что гравитация всегда имеет одно и то же направление. Я полагаю, остается вариант, что люди сейчас, в этот момент, падают со стороны планеты. Я думаю, это то, что делает физику интересной. С каждой моделью, которую мы строим, связана история. На основе большинства отдельных предложений может быть построена модель, которая изменит все остальное во вселенной, чтобы приспособиться к ним. Но как только вы вынуждены объяснять несколько фактов одновременно, вы начинаете строить физику. Каждая модель — это история. Если вы сможете начать получать удовольствие от процесса рассказывания этих моделей/историй, значит, вы уже на пути в аспирантуру.

Я говорю, что физика включает в себя две вещи: рационализм и доказательства. Непротиворечивость вашей модели продиктована разумом, но какая модель применима, определяется свидетельством, которое мы получаем от окружающего нас мира (для которого нет умственного сокращения). Вот несколько историй, в которых есть последовательность:

1. Земля плоская, гравитация всегда направлена ​​вниз. Достоверность можно более или менее определить только путем измерения формы Земли.
2. Земля круглая, гравитация всегда в одном направлении. Существует привилегированное положение «вершины Земли», а все остальное идет вниз. Вы можете убедиться в этом, наблюдая, как мяч откатывается от края земли.

Возможно, лучше всего не быть правым, а показать, как вам самому нравится быть неправым. Если они будут подражать такому поведению, они станут фантастическими учеными.

Есть большая вероятность, что вы не сможете заставить ее понять , как это работает.

По словам психолога развития Жана Пиаже, дети в ее возрасте склонны считать себя «центром мира» и неспособны рассуждать об этом с какой-либо другой точки зрения. Этот процесс называется эгоцентризмом , и это та же самая причина, по которой ребенок путается, когда его мать называет его (материнских) родителей мамой/папой, а не бабушкой/дедушкой.

Попытка объяснить не повредит, и она может что-то понять, но не расстраивайтесь, если она этого не сделает.

Почему бы вам не попытаться объяснить, что каждый объект притягивает другие объекты, но для того, чтобы его можно было почувствовать, по крайней мере один из объектов должен быть очень большим? Земля — очень большой объект, поэтому она притягивает к себе предметы.

Обратите внимание на то, что мяч падает прямо вниз, а не вбок. Это потому, что он хочет попасть в центр Земли.

Это верно везде. То, что мы думаем, направлено вниз, направлено к центру Земли, и это верно, куда бы мы ни пошли.

(а затем взгляните на глобус и посмотрите, какое направление к центру)

Скажите ему, что «вниз» означает « к центру Земли , где бы вы ни находились».

Объясните, что, поскольку земля круглая, и люди не падают вниз (поскольку абсолютного «низа» не существует), они падают к центру земли.

Понять гравитацию мне помогло моделирование пространства-времени в виде батута или натянутой простыни. Теперь положите на него дыню, говоря: «Это земля, которая искривляет пространство». Теперь возьмите шарик и скажите: «Это ты, тоже искривляешь пространство, но не так сильно». И куда бы вы ни положили шарик, он всегда идет «вниз» к земле, так как земля больше всего искривляет пространство-время.

Тем не менее, я думаю, важно передать, что не только вещество падает на землю, но и что каждая масса имеет свое собственное гравитационное поле, не совсем отличное от магнитного поля.

Вы можете сойти с ума от этого эксперимента, говоря, что дыня — это солнце, а большой шарик — это земля. Вместо того, чтобы позволить земному шарику упасть, толкните его вбок, и он какое-то время будет вращаться вокруг Солнца.

Вы даже можете добавить меньший шарик в качестве луны, и если вы достаточно хорошо бросите шарик земли и луны, вы увидите, что лунный шарик вращается вокруг земного шарика, в то время как оба вращаются вокруг дыни-солнца.

На ютубе есть очень хороший пример этого эксперимента .

Этот вопрос на самом деле является очень сложным и был впервые удовлетворительно решен Альбертом Эйнштейном в ходе развития общей теории относительности из специальной теории относительности:

Его первым шагом к релятивистской теории тяготения было утверждение принципа эквивалентности. Вооруженный этим принципом, он мог объяснить некоторые гравитационные эффекты, такие как гравитационное смещение частоты света (или замедление времени) и гравитационное отклонение света:

но он не мог объяснить гравитационные эффекты вблизи источников гравитации, таких как Земля: он не мог объяснить, почему люди на противоположной стороне Земли испытывают гравитационное притяжение в противоположном направлении Земли. Эти эффекты называются приливными эффектами :

Он решил эту проблему, предложив глубокую аналогию между приливными силами и свойством поверхностей, называемым кривизной. По сути, он предположил, что пространство (время) может быть представлено некоторыми искривленными геометрическими объектами, называемыми (псевдоримановыми) многообразиями. Таким образом, все, что вам нужно объяснить ему, это концепция. Я думаю, что следующая картинка (хотя с опущенным измерением времени она совсем не точна) может очень помочь вам/ему:

Эта картинка помогает ему понять концепцию в простой , геометрической и в то же время максимально точной с научной точки зрения: все объекты вокруг Земли падают на поверхность (конечно, к центру) Земли. Я думаю, что это объяснение в соответствии с цитатой Эйнштейна все должно быть как можно проще, но не проще .

Чтобы завершить этот ответ, я (очень) кратко объясню оставшиеся шаги к общей теории относительности:

После этого единственным оставшимся шагом к его теории было найти связь между этой кривизной и наличием источников гравитации, таких как материя и излучение. Он пришел к своему знаменитому уравнению:

в котором количество$\mathbf{G}$измеряет кривизну пространства (времени) и количество$\mathbf{T}$измеряет содержание материи.

Таким образом, полное решение вопроса о том, почему объекты, расположенные в разных местах вокруг Земли, испытывают силы в разных направлениях (все к центру Земли), обязательно требует общерелятивистского аргумента.