Slides Esperimenti Svolti Classe Prima

LABORATORIO DI

ASTRONOMIA SOLARE

CLASSE PRIMA

Raccolta di esperimenti

Laboratorio di Astronomia - Classe Prima 1

Determinazione del Nord con la tecnica dei cerchi Indu

Il moto apparente del Sole

Misuriamo l’altezza del Sole con l’ausilio di gnomoni di carta

Strumenti di misura per determinare l’altezza del Sole

Misuriamo il raggio del pianeta Terra (esperimento di Eratostene)

Laboratorio di Astronomia Solare

Classe Prima2

Laboratorio di Astronomia - Classe Prima

corso astronomia 1� livello.ppt

corso astronomia 1� livello.ppt

Tecnica dei Cerchi Indu3


Determiniamo il NordTecnica dei cerchi Indu


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TITOLO

Determinazione del Nord geografico

SCOPO DELL’ESPERIMENTO

Determinare la posizione del nord e gli altri punti cardinali utilizzando un tecnica nota alle popolazioni Indu.

MATERIALE UTILIZZATO

Base in legno

Compasso

Pennarelli colorati

Gnomone

Determiniamo il NordTecnica dei cerchi Indu


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PROCEDURA

1. Disegnare sulla base di legno dei cerchi concentrici e collocare alcentro uno gnomone verticale (bacchetta di legno perpendicolarealla base);

2. Prima del mezzogiorno solare, segnare l’ombra dello gnomone(verso NO) che coincide col raggio di un qualsiasi cerchio;

3. Ripetere l’operazione dopo il mezzogiorno solare, quando l’ombradello gnomone cade sullo stesso cerchio verso NE;

4. Unire gli estremi dei segmenti tracciati con le ombre: il suo puntomedio collegato alla base dello gnomone indicherà la bisettricedell’angolo formato dalle due ombre;

5. Essa indica la direzione NORD – SUD detta linea meridiana omeridiano locale.

Osserviamo il moto del Sole

TITOLO

Il moto apparente del Sole


Osservare i movimenti apparenti del Sole attraverso l’ombra proiettata da uno gnomone.


Cartellone colorato

2-4 banchi scolastici

Gnomone in cartoncino rigido

Gessetti colorati

Pennarelli colorati



PROCEDURA

Posizionare i banchi in modo che durante il trascorrere dei mesi la luce del Sole arrivi sullo gnomone;

Attaccare i cartelloni ai banchi e lo gnomone in posizione centrale;

Ogni due settimane ad intervalli di 60’ segnare la posizione dell’ombra proiettata dallo gnomone;

Ripetere questa procedura per 3-4 mesi;

Unire i punti dello stesso colore realizzando le curve proiettate dallo gnomone.




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OSSERVAZIONI E CONCLUSIONI

Al termine dell’esperimento gli studenti devono essere in grado di rispondere alle seguenti domande:

1. Il Sole sorge sempre esattamente ad est?

2. Il Sole tramonta sempre esattamente ad ovest?

3. Qual è il moto del Sole durante l’arco della giornata?

4. Il Sole ha sempre le stesse dimensioni apparenti nel cielo?

5. Le stagioni dipendono dalla distanza tra la Terra ed il Sole?

6. Che forma ha il moto del Sole nel Cielo?

Misura dell’altezza del Sole9


Misura dell’altezza del Sole

TITOLO

Altezza del Sole


Determinare l’altezza del Sole utilizzando semplici gnomoni in

cartoncino auto-costruiti.


Cartoncini colorati

Base di polistirolo

Righello graduato al millimetro

Spilli


Misura dell’altezza del Sole

PROCEDURA

Realizzare gli gnomoni in cartoncino;

Posizionare gli gnomoni avendo cura che sitrovino perpendicolari alla base dipolistirolo;

Fissare uno spillo alla base dello gnomone(punto di partenza dell’ombra)

Coordinare l’esperimento in modo dafissare un secondo spillo(contemporaneamente) nel punto dovetermina l’ombra dello gnomone;

Misurare, utilizzando il righello, lalunghezza dell’ombra dello gnomone;

Misurare, utilizzando il righello, l’altezzadello gnomone;

Riportare tutti i dati in una tabella.

Realizzare un triangolo rettangolo(TRIANGOLO DEL SOLE) avente comecateti l’altezza dello gnomone e lalunghezza dell’ombra;

Misurare con un goniometro l’angoloopposto all’angolo retto (ALTEZZA DELSOLE);

Riportare i dati in tabella.

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Strumenti auto-costruiti12


Quadrante fisso

NOME

Quadrante fisso

SCOPO

Determinazione altezza del Sole

ELEMENTI ESSENZIALI

Quadrante graduato

Gnomone fisso

perpendicolarità

DIFFICOLTA’

Bassa

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Quadrante mobile

NOME

Quadrante mobile

SCOPO

Determinazione altezza del Sole

ELEMENTI ESSENZIALI

Quadrante graduato

Mirino solare

Cerniera per traguardare il sole

Freccia segna altezza

DIFFICOLTA’

Bassa

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Teodolite semplice

NOME

Teodolite

SCOPO

Determinazione altezza e azimut del Sole

ELEMENTI ESSENZIALI

Quadrante graduato

Mirino solare

Cerniera per traguardare il Sole


Base graduate per la misura dell’azimut

Freccia segna azimut

DIFFICOLTA’

media

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Teodolite con cannocchiale

terrestre

NOME

Teodolite con cannocchiale terrestre

SCOPO

Determinazione altezza e azimut del Sole

Osservare il disco solare

ELEMENTI ESSENZIALI

Quadrante graduato

Mirino solare

Cerniera per traguardare il Sole


Base graduate per la misura dell’azimut

Freccia segna azimut

Cannocchiale terrestre auto-costruito

Vetrino da saldatore (per osservare il Sole)

DIFFICOLTA’

alta

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Meridiana analemmatica

NOME

Orologio solare analemmatico

SCOPO

Determinazione ora solare

ELEMENTI ESSENZIALI

Quadrante solare

Gnomone mobile

DIFFICOLTA’

altaLaboratorio di Astronomia - Classe

Prima17

Orologio solare

NOME

Orologio solare

SCOPO

Determinare l’ora solare

ELEMENTI ESSENZIALI

Quadrante graduato libero di ruotare

Filo a piombo

DIFFICOLTA’

Media

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Meridiana equatoriale

NOME

Meridiana equatoriale

SCOPO

Determinazione l’ora solare

ELEMENTI ESSENZIALI

Doppia coppia di semicirconferenze

graduate posizionate perpendicolari tra loro

Filo gnomonico

DIFFICOLTA’

Media

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Misura del Meridiano

Terrestre20


La Rete di Eratostene


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La misurazione della Terra è una delle

principali proposte della Rete di

Eratostene.

Si svolge attraverso la collaborazione

di più scuole. Il coordinamento avviene

attraverso la mailing-list.

http://www.vialattea.net/eratostene/index.html





http://www.vialattea.net/eratostene/php/index.html



Il metodo


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Il metodo si basa sulla determinazione della lunghezzadell’ombra proiettata da parte di uno gnomone e lamisurazione dell’angolo che i raggi solari formano con ilpiano orizzontale.

Gli alunni hanno realizzato 12 gnomoni in cartoncino chesono stati posizionati su di una base in polistiroloperfettamente planare. Tutti gli gnomoni sono statiaccuratamente posizionati all’interno delle propriepostazioni in modo da verificare, per ognuno, la verticalità.

Tutte le misure di lunghezza sono state ottenuteutilizzando righe, squadre e righelli con sensibilità di 1mm.

La procedura

Per misurare l’altezzadel Sole abbiamoutilizzato la stessatecnica vista per lamisura dell’altezza delSole (TECNICA DELTRIANGOLO DELSOLE).


La procedura

Per calcolare la distanza tra le due località (arco di meridiano terrestre) abbiamo utilizzato una carta geografica dell’Italia in scala 1:1000000. Tuttavia, le località interessate dalle misurazioni, non si trovano sullo stesso meridiano terrestre, per cui abbiamo dovuto trasportare idealmente una delle località sul meridiano dell’altra e utilizzare come distanza proprio il segmento che unisce questi due punti sulla carta geografica moltiplicato per il fattore di scala.

ESEMPIO DI CALCOLO

se la distanza tra le due località (con la correzione di cui sopra) è di 250 mm, l’arco di meridiano corrisponde a:

d = (250 1) mm x 1000000 = (250 1) km.


Calcolo della lunghezza del

meridiano terrestre


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Per determinare la misura del meridiano terrestre abbiamo seguito la seguente procedura operativa:

si calcola la distanza d tra le due località in linea d’aria situate virtualmente sullo stesso meridiano;

si calcolano le 12 misure dell’altezza del Sole come indicato in precedenza;

si determina la media aritmetica;

si calcola l’errore della media calcolando la semidistersione;

Errmedio = (max - min):2

si calcola la differenza ∆ delle altezze del Sole tra le due località tenendo conto anche degli errori sperimentali;

si calcola la circonferenza terrestre C corrispondente al meridiano secondo la formula:

C = 360xd/∆

RTerra = C/2.

Esempio di misurazione

Luogo: Belfiore

Data: 18 marzo 2008

Ora: culminazione del Sole

Valore medio: medio = 43,6 (43°36’)

Valore massimo max = 44,0 (44°00’)

Valore minimo min = 43,3 (43°18’)

Errore sul valore medio = Errmedio = (max - min):2 = 0,35 (21’)

Sulla base dei dati elaborati abbiamo stimato l’altezza del Sole:

(medio Errmedio) = (43°36’ 21’).

Postazione A ltezza gnom one

(m m)

Lunghezza om bra

(m m)

A ltezza del Sole 1

(°)

1 200 211 43 ,5

2 200 212 43,3

3 198 205 44,0

4 200 212 43,3

5 200 212 43,3

6 200 209 43,7

7 200 209 43,7

8 200 208 43,9

9 199 Errore nella m isura

10 200 210 43,6

11 200 208 43,9

12 201 211 43 ,6

1 Il valore r iportato in tabella è quello ottenuto utilizzando il modulo d i calcolo on -line.


Determiniamo la lunghezza del

meridiano terrestre


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Determinata l’altezza del Sole possiamo, utilizzando i dati provenienti dalle altre scuole, calcolare la misura del meridiano terrestre.

Nota la misura della circonferenza terrestre, utilizzando una semplice formula è possibile ricavare la lunghezza del raggio terrestre e confrontarlo con il valore vero[1]. In tal modo possiamo avere anche una stima dell’errore commesso sull’intero sistema di misurazione utilizzato.

[1] Come valore vero del raggio terrestre abbiamo considerato la misura riportata sul libro di Scienze in dotazione RTerra = 6371 km

Le misurazioni dello scorso

anno


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Sulla base dei dati ottenuti, abbiamo infine calcolato ilvalore medio del meridiano terrestre ed il corrispondenteraggio della Terra:

Circonferenza della Terra (valore medio) = 39728 kmRaggio della Terra (valore medio) = 6326 km

Confrontando il valore ottenuto con quello teoricopossiamo verificare di quanto abbiamo sbagliato.

Errore commesso = 6371 km – 6326 km = 45 km!Un errore di 45 km su 6371 km corrisponde ad un errorepercentuale di 0,7%.Per essere stata una esperienza didattica abbiamoricavato un valore veramente vicino a quello corretto.

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