Ficha Ciencia en Acción 2011 – Lleida

Ficha Ciencia en Acción 2011 – Lleida
Nombre del experimento
Verdades (des)Proporcionadas
Autores
López Hurtado, Carolina
Senra Petit, Pau.
[email protected]
[email protected]
Instituto Francisco de Goya, Barcelona
Categoría (a escoger 2 o 3 de la lista)
Astronomía
Estructura Atómica
Cálculo
Palabras Clave (a escoger 2 o 3 de la lista)
Perímetro
Vacío
Núcleo Atómico
¿Que se pretende Mostrar?
En la docencia de Física y Química a menudo hemos de tratar con desproporciones
difícilmente imaginables. Ponemos símiles bienintencionados, que no solo no ayudan a
ver la gran desproporción existente sino que además eliminan cualquier posibilidad de
encontrarlo sorprendente, atractivo o interesante. Aparte de los errores como el de no
hacer la operación del cubo correspondiente al salto del radio del planeta (lineal) al
volumen (cúbico).
La acción propuesta intenta romper esta tendencia con una experiencia vivencial.
Trabajando a una escala 1m: 1.000.000 km, partiendo de las proporciones Tierra-Sol
(Diámetro del Sol 1,39 m, de la Tierra 1,2 cm, de la Luna 0,1 cm y la distancia Sol-Tierra
149 m), y de las proporciones atómicas (factor de 105 entre el núcleo y la corteza del
átomo de Hidrógeno), la actividad admite muchas ampliaciones.
Dirigido a
Secundaria
Universidad
Gran Público
(Ver observaciones)
Materiales Necesarios
Datos para trabajar la experiencia
Los datos con los que trabajamos inicialmente son
Escala 1m: 1.000.000 km Para el sistema solar:
Medidas
Diámetro Sol
D Mercurio
D Venus
D Tierra
D Luna
D Marte
D Júpiter
D Saturno
D Urano
D Neptuno
E 1m:1Mkm
1,39253
0,004878
0,0121
0,012756
0,003476
0,006796
0,1438
0,12
0,05229
0,0495
Distancias
Distancias Sol Mercurio
D S Venus
D S Tierra
D Tierra Luna
D S Marte
D S Júpiter
D S Saturno
D S Urano
D S Neptuno
E 1m:1Mkm
57,9
108,2
149,6
0,384402
227,9
778,3
1427
2869,6
4496,6
Sobre un DinA4 en el que se haya impreso una imagen de Google Maps con la escala del
navegador (equivalente a unos 4 cm) entorno a los 2000 m se pueden dibujar las orbitas
de los planetas. Se aconseja tomar la imagen centrando el punto donde deseen situar el
Sol.
Otros datos:
La velocidad de la luz en el vacío es de 299.792.458 m/s, en nuestra escala son 0,3 m/s.
Relación del radio del núcleo y el entorno del átomo de Hidrógeno es de 100.000, como el
del radio de la Luna (1,7 mm) y la distancia al Sol (149 m).
Diámetro de la estrella Enif (Épsilon Pegasi) 150 veces el del Sol. Sería una estrella
centrada en la Luna que su radio llegaría al Sol.
Órbita terrestre: Semieje mayor 149.597.887,5 km, Semieje Menor 149.576.999,8 km,
diferencia 20.887,7 km. Si se dibuja en un DinA4 (21cm de ancho), la diferencia son 0,14
mm, o sea un círculo con compás y un punta fina de 0.2 incluye los dos semiejes.
Construcción de esferas
Hay soluciones diversas tanto para el Sol como para los Planetas. Se harán las
aproximaciones que se consideren razonables a las medidas constructivas.
Sol: Dos paraguas grandes (diámetro 1,3 m) que se disponen abiertos formando una
esfera abierta por el ecuador (que permitirá cogerlo) dejando una separación de 1,39 m
en su interior. También se puede hinchar un globo de 1,39 m de diámetro, pero es un
proceso lento y es necesario acudir a tiendas especializadas de globos.
Planetas: Para la Luna, los planetas medianos y los pequeños se puede escoger
plastilina que se puede barnizar e incluso cocer. Pero también se puede realizar con bolas
de papel en función del tiempo destinado a la realización de las esferas.
También se pueden buscar elementos cotidianos para suplir cada planeta: desde pelotas
a perdigones, pasando por madejas de hilo.
Distancias: Un cordel de 10 m graduado cada 1 m.
Órbitas: tubos o elementos de cartulina que permitan realizar un circulo
Proporción en volúmenes: Dos medias esferas transparente del tamaño de Júpiter a
escala y bolas de joyería del tamaño de la Tierra a escala.
Otro material para hacer la actividad: Material gráfico que usemos de soporte (mapas,
círculos de la medidas de la Tierra o de la Órbita a Escala en un DinA4,...), otros datos
que nos interese tener a mano.
La construcción de esferas puede ser parte de la experiencia (muy recomendable para
ESO) o algo de lo que se parta realizado (Gran público, bachillerato y Universidad).
Descripción Clara del Experimento (Entre 1500 y 3000 caracteres)
Según el público a que se dirija se puede extender más o menos la práctica. Así en
alumnos de 2º ESO la experiencia da sobradamente para un asignatura optativa con la
construcción de los planetas y otros materiales, mientras con el gran público se puede
saltar directamente a la actividad de campo. En el caso de Bachillerato ya sea en la
asignatura de Ciencias para el mundo Contemporáneo o en la de Física, puede haber un
primer debate en el aula y luego realizar la actividad entre el Sol y la Tierra.
Se ha creado un espacio online (ver Para saber más) donde pedir y comentar las
variantes de materiales, guiones, puestas en escena,... por enriquecer progresivamente la
actividad.
El trabajo en el aula previo a la acción de campo puede extenderse según convenga
teniendo en cuenta los contenidos que los alumnos ya han asimilado anteriormente (en 2º
se puede hablar de planetas y sistema solar, escalas, proporciones, volumen de una
esfera, en bachillerato ampliarlo al átomo,...).
Para la acción de campo es importante escoger el espacio en función de las distancias
que se quieren recorrer y de si posteriormente se pretende simular el recorrido orbital.
Si se hace por la tarde o al atardecer y lejos de núcleos urbanos, en casos como salidas
de colonias, después se pueden observar la salida de los primeros planetas o los astros,
con otra mirada.
El guión se desarrolla en distintas fases según el nivel de los alumnos y se puede variar y
enriquecer con mucho material y en función del tiempo que se disponga y de las
preguntas que surjan. De todas formas se puede prediseñar un esqueleto básico o
mínimo de discurso / acción
1. Introducción del concepto de proporción. Lineal, superficial y volumétrico: achatada por
los polos, órbita elipsoidal, cuantas Tierras hacen un Júpiter.
2. Visualización de la diferencia entre planetas y el sol. Presentación de la escala de
trabajo 1m: 1.000.000 km.
3. Recorrido hasta Mercurio (58 m). Con el uso del cordel.
4. Recorrido hasta Venus (108 m).
5. Recorrido hasta la Tierra (149,5 m). Visualización de la posición Tierra-Sol. Vista de la
órbita Terrestre. Surgimiento de temas de estaciones, energía recibida, inclinación del eje
de la Tierra, distancia entre planetas, origen de los planetas, velocidad orbital, ...
Ampliación posibilidad de representar la traslación y rotación simultáneas, dibujamos la
órbita o un arco: 6 minutos son 360 segundos, hacemos una escala temporal un día un
segundo, un giro cada segundo y avanzamos 2,5 m cada segundo.
6. Presentar la Tierra y la Luna a una distancia de 38 cm. Surgimiento de temas como los
eclipses, ...
7. Planteamiento de la posición de Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Sobre un
mapa o con elementos de referencia. Posteriormente se puede hacer el trayecto.
8. Planteamiento de estrellas más grandes que el Sol (hasta miles de veces más
grandes). Trabajar la visualización de esta esfera que nos envuelve por todas partes.
9. Si estuviéramos dentro de una estrella de radio la distancia Luna-Sol, la proporción
entre los radios de esta estrella y el de la Luna es de cinco órdenes de magnitud. Lo
mismo que el del envoltorio y el núcleo del átomo de Hidrógeno. Surgimiento de temas
composición de la materia, posición del electrón, concepto de sólido, concepto de vacío,
escala de la naturaleza, otras partículas subatómicas,...
¿Existe algún riesgo?
El riesgo existente es la transformación del alumno en una persona crítica que deberá
gestionarse adecuadamente en el resto de las asignaturas
Otro “riesgo” debe ser el de diferenciar aquellas personas que han visto y asimilado un
concepto previamente y las que no. Puesto que no es lo mismo estar poniendo en debate
y reflexión lo que se sabe que enfrentarse a ello por primera vez.
Fotografías
4 o 5, adjuntar los ficheros de imagen.
Primera imagen: Planetas a escala, en volumen, realizados por los alumnos de 2º de
ESO
Segunda imagen: Salida de campo con los alumnos en las posiciones de la Tierra,
Venus, Marte y el Sol al fondo.
Tercera imagen: Maqueta a escala de Júpiter y la Tierra donde se visualiza que una
esfera con un radio once veces mayor contiene 1331 esferas menores.
Cuarta imagen: elemento de presentación durante el certamen Ciencia en Acción
Enlaces y referencias bibliográficas
Colaborador de la Viquipèdia (2011). “Sistema solar” [en línea]. Viquipèdia, l'Enciclopèdia
Lliure.<http://ca.wikipedia.org/w/index.php?title=Sistema_solar&oldid=7036124> [Consulta
febrero 2011]
Colaborador de la Viquipèdia (2011). “Velocidad de la luz” [en línia]. Viquipèdia,
l'Enciclopèdia Lliure, 2011. <http://ca.wikipedia.org/wiki/Velocitat_de_la_llum> [Consulta
febrero 2011]
Wikipedia contributors (2011). “Atomic nucleus” [Internet]. Wikipedia, The Free
Encyclopedia. <http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_nucleus> [Consulta febrero 2011]
Colaborador de la Viquipèdia (2011). “Enif” [en línea]. Viquipèdia, l'Enciclopèdia Lliure.
<http://ca.wikipedia.org/wiki/Enif> [Consulta febrero 2011]
Colaborador de la Viquipèdia (2011). “Próxima del Centauro” [en línea]. Viquipèdia,
l'Enciclopèdia Lliure. <http://ca.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%B2xima_Centauri> [Consulta
febrero 2011]
Colaborador de la Viquipèdia (2011). “Tierra” [en línea]. Viquipèdia, l'Enciclopèdia Lliure. <
http://ca.wikipedia.org/wiki/Terra> [Consulta febrero 2011]
Para saber más
Existe todo el material creado para el desarrollo completo de toda la asignatura optativa
de segundo de ESO.
Se ha generado una lista de distribución para conectar a todas las personas que estén
interesadas en desarrollar la experiencia.
Se trata de un grupo de googel denominado “Sistema solar a escala” de libre suscripción.
Observaciones y sugerencias
Desde 2 ESO hasta Bachillerato.
En 2ESO en formato de crédito variable incluyendo la construcción de los planetas.
En Bachillerato en las asignaturas de Física y Ciencias para el mundo contemporáneo la
actividad relacionada con la distancia Tierra -Sol-Luna.
También puede dirigirse a público adulto en actividades “pedagógico-festivas”