Embed Size (px)
Citation preview
1
"El goig d'ensenyar ciències"1r Memorial Antoni Vilaseca
CIÈNCIES DE LA TERRA: Propostes per treballar a l'aula, al laboratori i al camp.
El sistema Sol - Terra: idees prèvies i estratègies d’ensenyament
Joan Bach – [email protected]. Geologia. UAB
22 maig 2014
Activitats sistema Sol-TerraEs vol consolidar el coneixement bàsic del model del
sistema Sol-Terra, que permeti respondre a les q p ppreguntes relatives al perquè de les estacions i les seves conseqüències?
2
2
1. Construcció d’una maqueta a escala reduïda que reforci els conceptes d’inclinació de l’eix terrestre i
Activitats dissenyades
reforci els conceptes d inclinació de l eix terrestre i l’angle d’incidència dels raigs solars.
2. Simulació de la trajectòria aparent del Sol damuntdel globus terraqui i les previsions que els models ens permeten realitzar
3. Resolució de problemes amb els models a escala reduïda que permetin relacionar els resultats obtinguts
3
reduïda que permetin relacionar els resultats obtinguts amb observacions realitzables a la nostra vida quotidiana.
Maqueta del sistema Sol-Terra a escala reduïda
Materials
•4 boles de "porexpan“de 6 cm de
• Construcció del model
•4 boles de "porexpan de 6 cm de diàmetre
•placa de "porexpan" de 30x30 cm i 3 cm de gruix
•cordill,
•4 varetes de ferro d’1 mm de diàmetre i 30 cm de llarg,
4
•Un paper de mida DIN A3,
•escuradents plans,
•A més de material comú: regles, cordill, cinta adhesiva, compàs, tisores, …
3
1. Es dibuixen a escala, a les boles, els principals elements
Maqueta del sistema Sol-Terra•Pasos a seguir:
que tenen significat en la relació Sol-Terra:
equador, tròpics de càncer i de capricorn, cercles polars àrtic i antàrtic, els pols nord i sud, i a més, el paral•lel que correspon a
5
la latitud on estem, en el nostre cas el de la UAB (41º30’N).
2. Las varetes s’endinsen amb compte per a travessar la Terra d’un pol a l’altra (eix terrestre)
3. El següent pas es preparar les cartolines negres que representaran el límit del
l d’il i ió P
Maqueta del sistema Sol-Terra
cercle d’iluminació. Per això, es fa un forat que sigui lleugerament superior al cercle que correspon a las boles de porexpán utilitzades. Es necessari que les boles puguin moure’s lliurament dins del cercle
6
realitzat en la cartolinaEs confecciona el cercle amb un compàs utilitzant una mida uns 2 mm superior al radi calculat de la bola de porexpán
4
4. La placa de porexpán es recobreix amb el paper DIN-A3per a millorar la possibilitat de dibuixar sobre ella (i a més per a poder-les reciclar si es
Maqueta del sistema Sol-Terra
poder les reciclar si es necessari).
5. Al seu damunt es dibuixa l’òrbita terrestre, a aquesta escala pràcticament circular.
6. S’entén que el Sol està més o menys en la part central del interior de l’òrbita, llavors es
7
disposen els cercles d’iluminació (cartolines)perpendiculars a la posició del Sol sobre l’òrbita dibuixada, utilitzant un parell d’escuradents plans per a cada cartolina, enganxats amb cinta adhesiva.
Maqueta del sistema Sol-Terra7. Per últim, cal clavar les terres dins de
cadascuna de les cartolines, a la base de porexpan amb l’angle de 66º 33’ (aprox. 66,5º).
Compte, cal posar les quatre terres amb la mateixa inclinació i els eixos paral·lels entre si, o sigui, apuntant cap un mateix punt fixa de l’espai situat a molta distància, de manera que les relacions que s’estableixen amb les cartolines siguin diferents segons si es tracta d’un solstici o d’un equinocci.
8Solstici d’estiu Solstici d’hivern
5
Maqueta del sistema Sol-Terra
8. A la base escriurem les posicions de solsticis i equinoccis (amb les seves dates) que representin.dates) que representin. Posarem fletxes que indiquin el sentit de gir tant de la Terra en la seva òrbita a l’entorn del Sol, com de cada Terra segons el seu moviment de rotació.
A cadascuna de les posicions farem girar la terra entremig del cercle
9
terra entremig del cercle d’il·luminació, mentre observem la nostra posició (UAB) com va passant de la zona fosca a la il·luminada i al revés.
El dibuix adjunt representa l’òrbita terrestre vista des d’un punt situat sobre el pol nord.
Maqueta del sistema Sol-TerraAplicació del model:
Compareu aquest dibuix amb la maqueta del sistema Sol–Terraque heu fet i completeu el dibuix seguint les indicacions:
1. Ombregeu la part no il·luminadadel globus en cada moment.
2. Afegiu fletxes que indiquin la direcció de rotació i translació.
3 Situeu a cada figura de la Terra
10
3. Situeu a cada figura de la Terra les posicions: migdia (M), mitjanit (N), albada (A), posta de sol (P).
4. Indiqueu, en la figura, les posicions de solstici o equinoccique representa cadascuna de les posicions, amb les seves dates.
6
Maqueta del sistema Sol-TerraAplicació del model:
Resolució de problemes
En el paral·lel de la UAB on ens trobem (41º 30’N) calcula:calcula:
Per a la posició de solstici de estiu:
1. Quin és el nombre d’hores de sol (dia) i el d’hores de nit?
2. Quina és l’hora de sortida del Sol i la de la posta d’aquest dia?
I per a la posició de solstici d’hivern:3. Quin és el nombre d’hores de sol (dia) i el d’hores
de nit?
11
de nit?4. Quina és l’hora de sortida del Sol i la de la posta
d’aquest dia?
I per a la posició d’equinocci de primavera i de tardor5. Quin és el nombre d’hores de sol (dia) i el d’hores
de nit?6. Quina és l’hora de sortida del Sol i la de la posta
d’aquest dia?
ActivitatActivitat -- TrajectòriaTrajectòria aparentaparent del Soldel Sol
1. Observació de la trajectòria aparent del Sol
2. Simulació de la trajectòria aparent del Sol en el globus terraqui.
12
7
Observació de la trajectòria aparent del Sol Registre de l'ombra d'un gnòmon al llarg del dia, en intervals de 10 a 30 minuts i, sobretot, en la franja horària propera al migdia, durant unes 4 hores (de 11h a 15h).
Se'ls subministra una placa de porexpan un full de paper de midaSe ls subministra una placa de porexpan, un full de paper de mida DIN-A4, un escuradents i una brúixola.
•Coneixent la longitud del gnòmon i la de l'ombra, es pot calcular per a cada observació l'alçada del Sol respecte l'horitzó i
13
respecte l horitzó i representar gràficament les altures del Sol respecte a les hores del dia i als azimuts.
Pla de l’horitzóN
Simulació de la trajectòria aparent del Sol
EO
14S
8
Prediccions
Simulació de la trajectòria aparent del Sol
15
Simular la trajectòria aparent del Sol per una posició determinada sobre la Terra (latitud) i per a una situació de solstici, equinocci o, situacions intermèdies.– Per això disposarem, a més del globus terraqui, d’un cercle de paper
La trajectòria aparent del Sol en el globus terraqui
(graduat de 0º a 360º), un petit transportador d’angles de 0º a 180º i un fil o cordill fi d’un metre de longitud.
16
9
S’inicia la simulació de la trajectòria del Sol a
La trajectòria aparent del Sol en el globus terraqui
jec ò de Sopartir de l’alba, moment en que el fil és tangent al pla de l’horitzó i ens permet llegir en el cercle l’azimut d’aquest punt
17
Latitud elegida: ?
PosiciónSolsticio de invierno
Solsticio de verano
Equinoccio
Azimut salida del Sol
Altura del Sol a mediodía
Azimut puesta del Sol
Altura del Sol a mediodía teórica
angle
En girar suaument la Terra s’observa com es desenganxa el fil i augmenta progressivament l’angle respecte al pla, fins assolir el valor màxim en el
La trajectòria aparent del Sol en el globus terraqui
assolir el valor màxim en el punt corresponent al migdia.
En aquest moment, si s’atura el movimient, podem mesurar amb el transportador d`angles, de manera aproximada, l’alçada del Sol
18
del Sol.
Latitud elegida: ?
PosiciónSolsticio de invierno
Solsticio de verano
Equinoccio
Azimut salida del Sol
Altura del Sol a mediodía
Azimut puesta del Sol
Altura del Sol a mediodía teórica
angle angle
10
A continuació podem tornar a moure la Terra, mientres disminueix
La trajectòria aparent del Sol en el globus terraqui
mientres disminueix progresivament l’angle, fins a ser tangent al cercle, moment de la posta de Sol, en el que llegim en el cercle seu azimut.
19
Latitud elegida: ?
PosiciónSolsticio de invierno
Solsticio de verano
Equinoccio
Azimut salida del Sol
Altura del Sol a mediodía
Azimut puesta del Sol
Altura del Sol a mediodía teórica
angle angle angle
2.- El eixos adjunts representen l’horitzontal la línia de l’horitzó i el vertical les alçades que pot assolir el Sol damunt de l’horitzó.
Dibuixeu, al seu damunt, les trajectòries del Sol en els dies dels solsticis i equinoccis segons les dades obtingudes a la taula (per a cada data: azimut de sortida, alçada del Sol al migdia i azimut de la posta). Situeu també els punts
La trajectòria aparent del Sol en el globus terraqui
sortida, alçada del Sol al migdia i azimut de la posta). Situeu també els punts cardinals (S, E, W) damunt dels eixos adjunts i les indicacions de sortida i posta del Sol.
Latitud elegida: ?
PosiciónSolsticio de invierno
Solsticio de verano
Equinoccio
Azimut salida del Sol
Altura del Sol a mediodía
Azimut puesta del Sol
Altura del Sol a mediodía teórica
angle angle angle
20
11
70
80
Solstici d'estiu (21-06) Equinocci (21-03) Solstici d'hivern (21-12)Lloc: UAB
10
20
30
40
50
60
Alç
ada
del
So
l º
21
0
10
50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310
Azimut
22
12
23
24
13
Naval Oceanography Portal Astronomical Applications Dept. U. S. Naval Observatory
• http://www.usno.navy.mil/USNO/astronomical-applications/data-services
15
20
25
30
da
de
l So
l º
Alçades del Sol - 15/12/2010
0
5
10
6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00
Alç
ad
Hora del dia UT
25
30
Alçades del Sol - 15/12/2010
25
0
5
10
15
20
25
6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00
Alç
ad
a d
el S
ol º
Hora del dia - oficial
"El goig d'ensenyar ciències"1r Memorial Antoni Vilaseca
CIÈNCIES DE LA TERRA: Propostes per treballar a l'aula, al laboratori i al camp.
El sistema Sol - Terra: idees prèvies i estratègies d’ensenyamentidees prèvies i estratègies d ensenyament
26
GràciesJoan Bach – [email protected]
Dpt. Geologia. UAB
