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Stella in una scatola: scuola superiore

Edward Gomez
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Scientix Award
Obiettivi
  • Capire le differenze dei cicli vitali delle stelle al variare della massa iniziale.
  • Dimostrare l’uso del grafico come strumento per esplorare diversi aspetti fisici di un sistema complesso.
Obiettivi di apprendimento
  • Descrivere la relazione tra la massa di una stella e la durata della sua vita.
  • Stabilire che le stelle al di sopra di una certa massa concludono la loro vita in una supernova.
  • Dare un nome agli stadi principali nel ciclo vitale di una stella, in ordine, per differenti masse di stelle.
  • Descrivere la relazione tra la massa di una stella, la sua età e la sua posizione nel diagramma di Hertzsprung-Russell.
Contesto
  • Prima di iniziare questa attività, gli studenti devono comprendere a grandi linee cos'è una stella.
  • Gli studenti devono avere familiarità con il concetto di fusione e combustione dell'idrogeno.
  • Gli studenti devono avere familiarità con l'utilizzo dei grafici per rappresentare e distinguere le informazioni.
  • I docenti possono utilizzare la presentazione in Powerpoint che viene fornita per proporre agli studenti una lezione completa del ciclo vitale delle stelle prima di iniziare l’attività (disponibile su http://lco.global/education/starinabox).
Descrizione completa

L'Applicazione "Star in a box" è disponibile su http://starinabox.lco.global

Livello per scuola superiore

Passo 1

  • Apri il coperchio ( lid ) della tua " Stella in una scatola ".
  • Quello che vedete è un diagramma Hertzsprung-Russel, in cui la luminosità della stella viene tracciata rispetto alla sua temperatura.
  • Il pannello informativo ti permette di confrontare il Sole con la stella che hai scelto. Esso compara il raggio, la temperatura di superficie, la luminosità e la massa della stella in confronto a quella del Sole.

Passo 2

A. The Sun’s Evolution during its lifetime.

Clicca il bottone "play" sotto il diagramma Hertzsprung-Russel per mostrare l'evoluzione del sole.

  • Dai un nome ai tre stadi della vita del Sole mostrati nel diagramma Hertzsprung-Russell.

    • Stadio 1:
    • Stadio 2:
    • Stadio 3:

Usa la tabella qui sotto per descrivere i cambiamenti che il Sole farà passando da uno stadio all’altro.

  • Classifica con “aumenta”, “diminuisce” oppure ”rimane uguale” ognuna delle quantità nella tabella con i valori che variano ‘da...a’.
Raggio Luminosità Temperatura Massa
Da stadio 1 a stadio 2 . . . Aumenta

Da: . . . R sole
A: . . . R sole
. . . Aumenta

Da: . . . L sole
A: . . . L sole
. . . Aumenta

Da: . . . K
A: . . . K
. . . Aumenta

Da: . . . M sole
A: . . . M sole
Da stadio 2 a stadio 3 . . . Aumenta

Da: . . . R sole
A: . . . R sole
. . . Aumenta

Da: . . . L sole
A: . . . L sole
. . . Aumenta

Da: . . . K
A: . . . K
. . . Aumenta

Da: . . . M sole
A: . . . M sole
  • Guarda la tab con il simbolo della lampadina:

    • In quale stadio del suo ciclo vitale il Sole sarà più luminoso?
    • A che età il Sole sarà a questo punto? Myr
  • Guarda la tab con il simbolo del termometro:

    • In quale stadio del suo ciclo vitale il Sole sarà più caldo?
    • Qual è la sua temperatura massima? K
  • Guarda il diagramma a torta:

    • In quale stadio del suo ciclo vitale il Sole trascorrerà la maggior parte del tempo?
    • Quanto tempo trascorrerà in quello stadio? Myr
  • Guarda la tabella della massa:

    • Che cosa succede alla massa del Sole col passare del tempo?
    • Quale tipo di stella diventerà il Sole alla fine della sua vita?
    • Qual è la durata totale della vita del Sole?

Passo 3

Utilizzando il menu a tendina relativo alla massa iniziale della stella, esplora la sua evoluzione con differenti masse iniziali.

  • Seleziona una massa iniziale diversa.
  • Usando il diagramma Hertzsprung-Russel, clicca “play” per guardare la nuova evoluzione stellare.
  • Prova alcune nuove masse e poi rispondi alle seguenti domande.

  • Usando il grafico di Hertzsprung-Russel:

  • Dove inizia la massa stellare più bassa sulla sequenza principale?
  • Dove inizia la massa stellare più alta sulla sequenza principale?

  • Ci sono tre possibili risultati per lo stadio finale della vita di una stella che dipende dalla sua massa iniziale. Dai un nome a questi tre possibili stadi finali.

Passo 4

Segui l’evoluzione di cinque stelle con differenti masse

Completa la tabella qui sotto, completando le fila per ciascuna delle masse. Suggerimento : Puoi utilizzare la tabella dei dati in " Star in a box " per trovare i valori esatti.

Massa della stella (M sole ) | Raggio massimo (R sole ) | Luminosità massima (L sole ) | Temperatura massima (K) | Nome dello stadio finale | Durata totale della vita stellare (Myr) :---: | --- 0.2 | | | | | 1 | | | | | 6 | | | | | 20 | | | | | 40 | | | | |

Passo 5

Studia i dati per le differenti stelle nella tua tabella qui sopra.

  • Confronta le temperature:

    • Qual è la massa della stella che raggiunge la temperatura più alta?
    • A quale stadio della sua vita la stella raggiunge quella temperatura?
  • Confronta le luminosità:

    • A quale massa la stella risulta più luminosa?
    • È questa la stessa massa per la quale la stella raggiunge la sua temperatura più alta?

Passo 6

Domande a scelta multipla. Scegli la risposta corretta.

  • Quale tipo di stella diventerà il Sole dopo aver lasciato la Sequenza Principale?

    • Stella di neutroni
    • Nana rossa
    • Gigante rossa
    • Supergigante rossa
  • Quale principale fattore determina gli stadi che seguono una stella dopo la sequenza principale?

    • Massa
    • Luminosità
    • Temperatura
    • Raggio
  • La massa di una stella Betelgeuse è molto più grande della massa del Sole; perciò il suo ciclo stellare totale sarà:

    • più grande di quello del Sole
    • uguale a quello del Sole
    • più piccolo di quello del Sole
  • Rispetto a quando entra nella Sequenza Principale, la massa di una stella alla fine del suo ciclo stellare sarà:

    • Più grande
    • La stessa
    • Più piccola
    • Dipende dal tipo di stella
  • In quale stadio il Sole trascorrerà la maggior parte della sua vita?

    • Sequenza principale
    • Gigante rossa
    • Nana rossa
    • Nana bianca

(soluzioni: http://goo.gl/tlaEH1)

Valutazione

L'accuratezza delle loro risposte alle domande può fornire le basi della valutazione dell'apprendimento degli studenti. Tuttavia si possono ottenere risposte più dettagliate parlando individualmente agli studenti del loro apprendimento.

  • Chiedere agli studenti di parlare di cosa accade a una massa solare quando il cursore della stella si muove lungo il grafico.
  • Chiedere agli studenti il motivo per cui diverse masse iniziali di stelle portano a diversi cicli vitali; quali sono le principali differenze e avvenimenti alla fine di queste vite stellari?
Informazioni aggiuntive
  • Se vuoi saperne di più sull'evoluzione stellare, dai un'occhiata alle pagine del nostro SpaceBook sul ciclo di vita delle stelle. http://lco.global/book/life-cycle-stars
  • Puoi anche imparare qualcosa in più sul diagramma di Hertzsprung-Russell sullo SpaceBook http://lco.global/book/h-r-diagram
  • Le domande negli esercizi possono essere realizzate in un quiz a scelta multipla utilizzando un sito web o un'applicazione come Socrative https://itunes.apple.com/au/app/teacher-clicker-socrative/id477620120?mt=8.
Conclusione

L'attività si conclude quando gli studenti hanno completato il foglio di lavoro. L'insegnante dovrebbe discutere le varie risposte che gli studenti hanno fornito con particolare attenzione a quelle delle ultime domande.