Disponibile anche in Inglese

Misura il Diametro Solare

Creato: 2013-10-01

Autore/i:
Edward Gomez (LCO)

In questa attività calcolerai il diametro del Sole con un semplice esperimento pratico fatto con materiali semplici e domestici e, ovviamente, senza guardare direttamente il Sole. Dovrai solo imparare a calcolare i rapporti, avrai bisogno di uno specchio, di un cronometro e ...di 20 minuti di una giornata di sole.

Materiali

uno specchietto (deve essere ricoperto da carta spessa, dai 5 ai 20 cm)
foglio di carta spessa o cartoncino per ricoprire lo specchietto
un treppiedi o un blocco di Plastilina
uno schermo (si può anche utilizzare un foglio formato A4 o A3 con un supporto di cartoncino)
una matita o un pennarello per scrrivere sullo schermo
nastro isolante/elettrico
un cronometro

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Obiettivi

Gli studenti potranno rendersi conto delle dimensioni relative e reali del Sole.
Gli studenti comprenderanno con quale velocità il Sole si sposta in cielo.

Obiettivi di apprendimento

Gli studenti:

saranno in grado di descrivere la prospettiva che fa apparire il Sole più piccolo nel cielo di quanto non sia in realtà.
potranno descrivere perché il Sole sembra muoversi attraverso il cielo quando in realtà il suo moto apparente è prodotto dalla rotazione terrestre.
capiranno come convertire tra loro diverse unità di tempo, angoli e calcolare un diametro preciso per il Sole.
comprenderanno il concetto di angoli, distanza angolare e velocità
diventeranno consapevoli dei pericoli di guardare direttamente il sole.

Contesto

Il Sole è il centro del nostro Sistema Solare, genera tutta la luce e il calore necessari per sostenere gli esseri viventi sul nostro pianeta. Le nostre vite sono dominate dal movimento della Terra rispetto al Sole, usiamo questi movimenti per misurare il tempo: un giorno è la durata di una rotazione completa della Terra sul proprio asse e un anno è un'orbita completa della Terra intorno il Sole. Tuttavia, molte persone non possiedono un'idea precisa della scala del Sole rispetto alla Terra.

Il Sole si muove apparentemente nel cielo a velocità costante a causa della rotazione della Terra.
Il Sole impiega 24 ore per compiere un giro di 360 gradi, fare tutto il giro del cielo e tornare nella stessa posizione in cui si trovava il giorno precedente.
Misurando la velocità con cui si muove il Sole puoi calcolare quanto è grande il Sole nel cielo e quanto è grande.

Puoi trovare ulteriori informazioni sul sole: https://it.wikipedia.org/wiki/Sole

Descrizione completa

Setup

Taglia un piccolo foro (qualcosa tra un foro stenopeico e un foro di 5 mm di diametro) al centro del pezzo di carta spessa.
Attacca questo pezzo di carta sulla parte anteriore dello specchio, in modo che tu possa vedere lo specchio solo attraverso il piccolo foro che hai praticato.
Attacca lo specchio al treppiede, in modo che la carta sia rivolta verso l'alto.
Se non hai un treppiede, metti la plastilina sul pavimento e incorpora il blocco su di esso in modo che lo specchio si trovi a un angolo di circa 40 gradi (rivolto verso il sole).
Alza lo schermo e assicurati che non si muova durante l'esperimento: se si muove, dovrai ricominciare tutto da capo.

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Metodo

Inclina lo specchio cosicché il Sole venga riflesso sullo schermo.
L’immagine del Sole proiettata deve essere circolare, quindi inclina il tuo specchietto finchè non lo diventa.
Traccia il contorno dell’immagine del Sole sullo schermo.
Fai partire il cronometro.
Aspetta finché il Sole supera il cerchio da voi disegnato.
Annota il tempo segnato dal cronometro e riavvialo.
Ripetete gli step 2–5 alcune volte (ripetete 3–4 volte per ottenere risultati più accurati).
Prendete la media dei vostri tempi (in secondi).

Discussione e Risultati

In questa attività, avete misurato quanto tempo impiega il Sole a muoversi ad una distanza uguale al suo diametro attraverso il cielo. Il Sole impiega 24 ore per percorrere 360 gradi in cielo e tornare alla stessa posizione in cui si trovava il giorno precedente. La velocità del suo spostamento é:

360 gradi/24ore:
= 360°/(24x60) minuti
= 0.25° al minuto
= 0.00416° al secondo, o 1/240° al secondo

Calcola la dimensione del Sole come un angolo:

Durata media (in secondi) × 1/240 (gradi per secondo) = ________ gradi

Congratulazioni! Hai calcolato la dimensione angolare del Sole.

Calcola la dimensione fisica del Sole

Potete utilizzare il valore ottenuto per la dimensione angolare del Sole per calcolare la dimensione fisica del Sole.

Il vostro numero di dimensione anglare, convertito in radianti × distanza dalla Terra al Sole = dimensione del Sole

Dimensione angolare × (pi/180) × 92 955 887.6 miglia = ________miglia OPPURE
Dimensione angolare × (pi/180) × 149 598 000 km = ________ km

Congratulazioni! Avete misurato e calcolato il diametro del Sole in miglia/chilometri!

Conclusione

L'attività si conclude quando tutti i passaggi sono stati completati ed è stata calcolata una dimensione per il Sole (e confrontata con un valore elencato in un libro di testo). Se ci sono più gruppi che svolgono questa attività, raccogli tutte le risposte e vedi quanta variazione c'è.

Buono a sapersi

Assicurati di ottenere un'immagine del Sole riflessa dallo specchio e non solo un riflesso dello specchio stesso. Il piccolo foro nella carta spessa è essenziale a questo proposito.
Se il foro è troppo grande o la carta è troppo lontana dallo specchio, non otterrai una buona proiezione. Questo richiederà un po' di sperimentazione.
Assicurati che lo schermo non venga spostato accidentalmente.
Assicurati che lo schermo sia rivolto verso lo specchio in modo che l'immagine proiettata sia circolare.
Il Sole non impiega esattamente 24 ore per tornare nello stesso punto nel cielo perché in quel tempo la Terra ha compiuto 1/365 del suo viaggio intorno al Sole. Questo fenomeno è mascherato dall'accuratezza delle misurazioni di questa attività, ma potresti discuterne con gli studenti.
Quando eseguiamo il calcolo convertiamo 360° in 2pi radianti. I radianti ci permettono di fare calcoli che coinvolgono angoli e distanze. Si può spiegare agli studenti dicendo che i gradi sono un'unità. Quando cammini in cerchio, anche se ti sei mosso di 360°, hai anche camminato di 2 pi x raggio del cerchio. Puoi dimostrarlo disegnando un piccolo cerchio su carta, avvolgendo un pezzo di spago attorno al bordo e poi misurando lo spago. La misura sarà la stessa di 2 pi x raggio del cerchio che hai disegnato.
Puoi vedere un calcolo completo del diametro elaborato come un pencast interattivo sul sito Web LCOGT https://lco.global/education/activities/measure-the-diameter-of-the-sun/

Valutazione

Assicuratevi che tutti gli obiettivi siano raggiunti.
Chiedete agli studenti di descrivere cosa stia succedendo mentre il Sole si muove in cielo utilizzando una palla e un globo (che rappresentano rispettivamente il Sole e la Terra).
Chiedete agli studenti di spiegare le loro misurazioni in termini dei modelli della palla e del globo.

Programma didattico

Country	Level	Subject	Exam Board	Section
UK	GCSE	Physics	AQA Science A	Not in current curriculum
UK	GCSE	Physics	Edexcel	P1.3.4
UK	GCSE	Physics	OCR A	P7.1: 1-4
UK	GCSE	Physics	OCR B	Not in current curriculum
UK	GCSE	Physics	WJEC	Not in current curriculum
UK	GCSE	Astrophysics	Edexcel	Unit 1.1.3: a, b
UK	KS3	Physics	-	Space Physics: Our Sun as a Star

Informazioni aggiuntive

Questa attività può essere utilizzata per iniziare una discussione su molti altri concetti astronomici, come le scale dimensionali nel Sistema Solare o le conversioni di unità.