Questa attivita’ educativa e’ tratta dal volume Exploring the Moon (NASA, 1997). Traduzione e adattamento del sito www.geologialunare.it

presenta

ATTIVITA’ LUNARI SPERIMENTALI

-GUIDA PER STUDENTI E INSEGNANTI-

ATTIVITA’ 01

CRATERI DA IMPATTO

Materie chiave: matematica, fisica, geografia Indirizzo: scuola media/superiore

Questa attivita’ educativa e’ tratta dal volume Exploring the Moon (NASA, 1997). Traduzione e adattamento del sito www.geologialunare.it

Obiettivo – Esplorare i fattori che determinano la forma dei crateri da impatto attraverso un esperimento.

Contesto – I crateri lunari si sono formati a seguito di impatti violentissimi con corpi celesti quali meteore e comete.

La conseguenza di questo scontro e’ l’escavazione di una profonda depressione (cratere) e l’espulsione di materiale

roccioso in tutte le direzioni, visible come raggi di materiale radiante chiaro (ejecta). C’e’ da aggiungere che i crateri,

specie quelli terrestri, possono formarsi anche per collasso della parte sommitale di un vulcano (caldera) , ma quelli

lunari sono dovuti solo ad impatto. Anche sulla terra molti crateri sono stati creati dall’impatto con i meteoriti ma la

maggior parte di questi sono stati obliterati dall’erosione atmosferica; i crateri lunari sono invece immutabili da

milioni di anni.

I fattori che determinano la forma e la dimensione dei crateri e degli ejecta sono tre: la velocita’ con cui il corpo

celeste impatta, la sua massa e la natura geologica della superficie che subisce l’impatto. Prima dell’attivita’

sperimentale vera e propria, puo’ risultare utile mostrare agli studenti le principali morfologie di un cratere lunare.

Nella figura sotto, il cratere Aristarchus. N.B. I nomi ufficiali internazionali dei toponimi lunari sono in latino.

Ulteriori informazioni sono disponibili sul sito www.geologialunare.it, sottopagina Geomorfologia; si consiglia inoltre

la visione, se possibile, del video Fromazione dei Crateri (http://www.youtube.com/watch?v=hZmhAPJ4UvM).

Glossario Base – fondo del cratere, a forma di ciotola (crateri piccoli) o piatto (crateri grandi), si trova al di sotto della superficie luna re. Ejecta – copertura di materiale che circonda il cratere, estratto e ridepositato durante l’impatto.

Bordo rialzato – roccia spostata o espulsa dal luogo dell’impatto con forma ad anello. Mura – pareti laterali del cratere; possono essere terrazzate a gradoni. Raggi – strisce chiare di materiale roccioso che si diparte radialmente per centinaia di Km dal cratere. Picco centrale – Un rilievo roccioso che si forma al centro di crateri con diametro maggiore di 40 Km a causa del rinculo dovuto

all’impatto.

Questa attivita’ educativa e’ tratta dal volume Exploring the Moon (NASA, 1997). Traduzione e adattamento del sito www.geologialunare.it

Preparazione

Gli studenti simulano l’impatto di un corpo celeste sulla superficie lunare facendo cadere delle biglie o delle sfere

d’acciaio su uno strato di farina. Le variabili che si possono investigare sono due; queste attivita’ possono essere

eseguite in due lezioni diverse oppure condotte da gruppi diversi nella stessa lezione:

- Usare pallini di massa diversa che cadono sempre dalla stessa altezza per studiare la relazione fra la massa

del corpo impattante e le dimensioni del cratere.

- Usare lo stesso pallino facendolo cadere ogni volta da altezze diverse per studiare la relazione fra la velocita’

d’impatto e le dimensioni del cratere.

Materiale utilizzabile come corpo d’impatto: biglie, sfere di acciaio, palline di legno, da golf etc.

Materiale utilizzabile come suolo lunare: farina, bicarbonato di sodio o polvere a grana fine etc. Per una migliore

esperienza visiva, si consiglia di spargere in superficie un fine strato polveroso di colorazione diversa (polvere

scintillante, etc.). Lo strato di farina etc. dovrebbe essere almeno spesso 8 cm.

I contenitori su cui versare la farina possono essere di plastica, alluminio, cartone etc.; evitare materiali fragili come

vetro, terracotta etc. Altro materiale: righe lunghe e bilance. Sotto, uno schema della sequenza dell’esperimento.

Questa attivita’ educativa e’ tratta dal volume Exploring the Moon (NASA, 1997). Traduzione e adattamento del sito www.geologialunare.it

Guida per l’insegnante: la lezione punto per punto.

1. Iniziare la lezione mostrando fotografie dei crateri lunari (si puo’ usare il cratere Aristarchus sopra o

qualche altra foto), chiedendo ai ragazzi di provare a speculare sul come si siano formati. Dopo una

breve discussione, fornire la spiegazione e mostrare, se possibile il video Fromazione dei Crateri

(http://www.youtube.com/watch?v=hZmhAPJ4UvM)

2. Fate gruppi di 3-4 studenti. Stabilire con i ragazzi le variabili da investigare (massa del corpo

d’impatto [Attivita’ Investigativa 1] o altezza diversa da cui cade il corpo d’impatto [Attivita’

Investigativa 2]) e la loro relazione con la dimensione del cratere (si suggerisce di misurarne il

diametro). Alcuni gruppi possono investigare una variabile e altri gruppi un’altra; questo dipende

dalla libera scelta dell’insegnante. Nel caso dell’Attivita’ Investigativa 2, l’altezza dovrebbe essere

misurata in metri e poi convertita in velocita’ con la formula velocita’ = √2x9,8x altezza. Prendete le

necessarie precauzioni di sicurezza: occhiali di protezione per difendersi dalla polvere sollevata

durante gli impatti. Disporre sul pavimento e sul banco dei giornali di carta per minimizzare lo

sporco.

3. Gli studenti dovrebbero trovare un metodo adeguato per lisciare la superficie dopo ogni impatto

(utilizzando un righello o semplicemente scuotendo il contenitore avanti e indietro, etc.).

Qualunque sia il metodo scelto, questo deve rimanere lo stesso per tutto l’esperimento.

4. Concedere qualche minuto agli studenti per testare l’esperimento prima di iniziare (e’ meglio farlo

sul banco o per terra? Etc.)

5. Distribuire i fogli su cui registrare i dati dell’esperimento.

6. Al termine dell’esperimento, gli studenti realizzano un grafico e si puo’ chiedere loro di estrapolare

un risultato che non e’ possibile acquisire in classe (ad esempio, il diametro di un cratere provocato

da una massa che cade da 20 metri di altezza etc.). L’insegnante puo’ fare una dimostrazione in cui

una massa viene lanciata con una fionda – discutere i risultati.

7. Discutere i risultati. Nell’Attivita’ Investigativa, maggiore la massa del corpo impattante, maggiore

sara’ il diametro del cratere. Nell’Attivita’ Investigativa 2, maggiore la velocita’ d’impatto, maggiore

sara’ il diametro del cratere.

Questa attivita’ educativa e’ tratta dal volume Exploring the Moon (NASA, 1997). Traduzione e adattamento del sito www.geologialunare.it

ATTIVITA’ INVESTIGATIVA 1 – MASSA vs DIAMETRO CRATERE

Nome: ….…………………………………………………………………………………………..........................

Scopo dell’esperimento: verificare se esiste una relazione fra la massa di un corpo impattante (meteora) e

il diametro del cratere che si forma. N.B.: l’altezza da cui cade la massa deve essere sempre la stessa

(esempio: 1 m).

Tabelle dei risultati

Prima prova

Massa (g) Diametro (cm)

Seconda prova

Massa (g) Diametro (cm)

Terza prova

Massa (g) Diametro (cm)

Media finale dei risultati

Massa (g) Diametro (cm)

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ATTIVITA’ INVESTIGATIVA 2 – VELOCITA’ IMPATTO vs DIAMETRO CRATERE

Nome: ….…………………………………………………………………………………………..........................

Scopo dell’esperimento: verificare se esiste una relazione fra la velocita’ d’impatto di un corpo (meteora) e

il diametro del cratere che si forma. N.B.: l’altezza da cui cade la massa deve variare regolarmente e la

massa del corpo deve restare la stessa. Per convertire altezza in velocita’: formula vel=√2x9,8x altezza

Tabelle dei risultati

Prima prova

Altezza (m) Velocita’ (m/s) Diametro (cm) 0,30 2,42

0,60 0,90

1,20

1,50

Seconda prova

Altezza (m) Velocita’ (m/s) Diametro (cm) 0,30 2,42

0,60

0,90 1,20

1,50

Terza prova

Altezza (m) Velocita’ (m/s) Diametro (cm) 0,30 2,42

0,60 0,90

1,20

1,50

Media finale dei risultati

Altezza (m) Velocita’ (m/s) Diametro (cm)

0,30 2,42

0,60

0,90

1,20

1,50

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Questionario

Nome: ……………………………………………………………………………

Prima dell’esperimento

1. Dopo avere visto la foto con i crateri lunari, come pensi si siano formati?

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2. IPOTESI - Quali pensi possano essere i fattori che influiscono sulle dimensioni dei crateri e degli ejecta?

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Dopo l’esperimento

3. Una volta scelta l’attivita’ investigativa, spiega esattamente il metodo dell’esperimento (ad esempio:

materiale usato, strumenti di misura, procedimento passo-passo). Fai un disegno del materiale assemblato

per l’esperimento.

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4. Su carta millimetrata fai un grafico lineare dei dati ottenuti. Idealmente, la variabile investigata (massa o

velocita’ vanno sull’asse X, mentre il diametro del cratere va sull’asse Y). Spiega il risultato ottenuto e se

questo coincide con la tua ipotesi al punto 2.

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