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Stella in una scatola: scuola superiore

Esplora il ciclo vitale delle stelle con l’attività ‘Stella in scatola’.
Edward Gomez, LCOGT
Scientix Award
Goals
  • 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.
Learning Objectives
  • 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.
Evaluation

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?
Materials
  • Computer con accesso a internet
  • Foglio di lavoro della 'Stella in scatola'
Background Information
  • 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).
Full Activity Description

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: . . . Rsole
A: . . . Rsole		 . . . Aumenta

Da: . . . Lsole
A: . . . Lsole		 . . . Aumenta

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

Da: . . . Msole
A: . . . Msole
Da stadio 2 a stadio 3 . . . Aumenta

Da: . . . Rsole
A: . . . Rsole		 . . . Aumenta

Da: . . . Lsole
A: . . . Lsole		 . . . Aumenta

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

Da: . . . Msole
A: . . . Msole

  • 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 (Msole) Raggio massimo (Rsole) Luminosità massima (Lsole) 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)

Additional Information
Conclusion

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.

Keywords
stelle, evoluzione stellare, ciclo di vita delle stelle, web
Età
10 - 19
Level
Middle School, Secondary
Durata
30min
Group
Group
Supervised
No
Cost per student
Low Cost
Location
Small Indoor Setting (e.g. classroom)
Core skills
Constructing explanations, Communicating information
Type(s) of learning activity
Technology-based
Content Area focus
Astronomy
Astronomical Scientific Categories
Stars
Earth Science keywords
Geophysics
Space Science keywords
Astrobiology
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Guardian OER Scientix TES
Citazione
Gomez, E., 2013, Stella in una scatola: scuola superiore, astroEDU, 1302, doi:10.14586/astroedu.1302
Ringraziamenti
Traduzione degli studenti dell'Alternanza Scuola Lavoro dell'INAF-Osservatorio Astronomico di Brera. Supervisione e adattamento di Stefano Sandrelli e Gianluigi Filippelli
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