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Experimentos > Medidas inteligentes del cielo

Categorías: Astronomía, Juegos Matemáticos, Tecnología


Autor/es

Philippe Jeanjacquot, Gerard Rath, Corina Toma, Immacolata Ercolino, Zbigniew Trzmiel, Iv�n Nadal, Pere Compte

Qué se pretende demostrar

¿Pueden usarse los smartphones en astronomía? Utilizando planetarium apps podemos realizar medidas de objetos del espacio durante el día y la noche. Para determinar la posición de las estrellas o del sol podemos aprender orientación o conocer nuestra posición en la tierra o el tamaño de nuestro planeta.

INTRODUCCIÓN CONCEPTUAL

¿Es posible encontrar una posición geográfica a partir de las estrellas? Nosotros vivimos en una gran esfera que gira y se mueve alrededor del sol. Todo ello nos da una perspectiva cambiante del cielo que nos hace difícil orientarnos y determinar nuestra posición en el espacio.

A lo largo de la historia, el uso de estrellas ha sido una herramienta importante para determinar la posición en un punto de la tierra. Desde el punto de vista de la historia europea, el astrolabio debería considerarse el primer mecanismo que fue utilizado para localizar una estrella en el espacio. Durante los largos viajes en el siglo XV, fue utilizado para determinar posiciones en el mar midiendo la altura de la estrella polar –su altura desde el horizonte- que da la latitud local. En este contexto debemos mencionar que un error de solo 1º en la altitud causa un error de más de 100 km en la posición

La precisión se incrementó utilizando el sextante de Davis, principalmente para medir la altitud del sol al mediodía. Pero fue la invención del cronómetro de Harrison loque hizo posible la determinación de la longitud local.

Actualmente podemos determinar posiciones utilizando métodos electrónicos, pero el uso de técnicas astronómicas clásicas todavía nos permite comparar y evaluar los grados de precisión de los diferentes métodos. Nosotros podemos combinar métodos tradicionales y modernos para aprender sobre las mediciones históricas, como el experimento de Eratóstenes para determinar el tamaño de la Tierra.

En la mayoría de países, el tratamiento de este tema en el currículum escolar es bastante teórico. A los estudiantes no se les dan ejemplos de cómo aplicar métodos de cálculo ni oportunidades para comparar métodos clásicos con el uso de móviles. Por eso, este será el enfoque de nuestro trabajo. Los objetivos serán:

Obtener una orientación básica observando el cielo nocturno con el uso de apps para Smartphone.

Conciliar el uso de nuevas tecnologías (apps para móviles y tablets) con las técnicas tradicionales para obtener resultados en el área de astronomía.

Medir la altura de dos estrellas (Polar y el sol) usando un Smartphone y aplicaciones asociadas.

Calcular la circunferencia de la tierra haciendo un experimento similar al de Eratóstenes.



Dirigido a

14-18 a�os.

Materiales necesarios

  • Android apps: Angle Meter, Google Maps, Planetarium, Smart Protractor, Star Chart, Theodolite Droid.
  • iOS apps: Angle Meter, Solar Walk, Star Chart, GPS Essentials, Theodolite.
  • Trípode
  • Smartphone
  • DM 3mm
  • Listón de madera de 1 x 2 cm
  • Tubo de PVC 13/16 mm
  • Hembra de tornillo ¼”BSW (British Standard Whitworth)
  • Goma elástica
  • Cola

Ver proceso de ensamblaje en la web: http://usuaris.tinet.cat/pcompte/mobile/



Descripción

Introducción:PLANETARIO

Utilizamos Planetarium Apps, Google Sky Map o Star Chart para orientarnos nosotros mismos en el cielo y aprender astronomía.

Conceptos básicos: horizonte, zenit; las constelaciones y sus movimientos; el sol, la luna y los planetas; coordenadas.

Ejercicios: Star Chart

Utilizar el modo fijado [AR mode off]

Buscar desde el horizonte. Girar alrededor virtualmente una vez [360º], y mirar en cada dirección.

Ir verticalmente hacia arriba. ¿Qué se puede observar? ¿Qué distancia se puede alcanzar?

Buscar el planeta Saturno; hacer zooms hasta que se puedan ver sus lunas. Pulsar una de ellas y observar la información sobre ella.

Cambiar a modo exploración 3D y hacer un viaje virtual alrededor de los polos de la tierra.

Activar el modo time/date y mirar hacia el horizonte sur.

Medida de la altura de la estrella polar

Determinar la latitud local midiendo la altura de la estrella polar. Por supuesto, la altitud de un objeto astronómico no es la distancia, pero sí el ángulo desde el horizonte hacia el objeto.

¿Cómo podemos medir la altura de una estrella utilizando nuestro Smartphone? Utilizando apps de mediciones de ángulos. Será importante ajustar el móvil correctamente y mirar a lo largo de una de las caras del mismo. ¿Qué precisión tendran las medidas? Se pueden comparar los resultados con los datos GPS a fin de estimar la precisión de tu experimento.

Medir la altura del sol.

A lo largo de la historia, fue importante para los navegantes poder determinar la altura del sol al mediodía. Durante mucho tiempo esta fue la única manera de determinar la posición de un barco en el mar (latitud).

Determinar la latitud del sol al mediodía en tu posición utilizando un aparato móvil. ATENCIÓN: ¡No mirar directamente al sol! Si medimos la altura de la estrella polar podemos mirar a través de la pajita colocada en uno de los lados del móvil, pero ¡esto no es posible con el sol! Sin embargo tú puedes utilizar la sombra proyectada del sol con la pajita para realizar tu medida.

Sugerencia. Sujetar una pajita a uno de los lados del móvil con cinta adhesiva. Buscar la mínima sombra al mediodía y medir el ángulo con el Smart Protractor App.



Imágenes

 


Enlaces

http://usuaris.tinet.cat/pcompte/mobile/

http://www.cienciaenaccion.org/

http://www.science-on-stage.de/



Para saber m�s

Para un posicionado más estable del Smartphone , sugerimos construir un aparato que pueda ser colocado en un trípode. De esta forma, será más fácil medir un punto del cielo de forma más precisa.

Materiales:

  • Android apps: Angle Meter, Google Maps, Planetarium, Smart Protractor, Star Chart, Theodolite Droid.
  • iOS apps: Angle Meter, Solar Walk, Star Chart, GPS Essentials, Theodolite.
  • Trípode
  • Smartphone
  • DM 3mm
  • Listón de madera de 1 x 2 cm
  • Tubo de PVC 13/16 mm
  • Hembra de tornillo ¼”BSW (British Standard Whitworth)
  • Goma elástica
  • Cola

Ver proceso de ensamblaje en la web: http://usuaris.tinet.cat/pcompte/mobile/

OPCIÓN DE COOPERACIÓN. EXPERIMENTO DE ERATÓSTENES

Medir  la altura del sol al mediodía en diferentes lugares. Utilizando Google Maps podemos obtener la distancia aérea y calcular el radio de la tierra.

Paso a paso desde dos lugares: Decidir un día X para realizar el experimento. Nota: Se requiere que el cielo esté despejado al mediodía en los dos lugares elegidos. Encontrar el tiempo real del mediodía  y la distancia en línea aérea.

Día X: Determinar la posición del sol al mediodía en las dos localidades. Compartir los datos y determinar la diferencia entre las dos altitudes. Calcular la circunferencia de la tierra utilizando el método de Eratóstenes.

Día X: 21 de junio. Planetarium app [Figs. 10 y 11].

Altura del sol posición 1 [debería ser medida]: 72,2º VALLS (TARRAGONA-ESPAÑA)

Altura del sol posición 2 [debería ser medida] : 67,7º LYON (FRANCIA)

La diferencia angular es: 72,2º-67,7º = 4,5º

Cálculo: 4,5º corresponde a 495 km. Circunferencia c=?

4,5º : 360º = 495 km : c

C=495 · 360º : 4,5º = 39.600 km

Qué exactitud tiene la medida?

Nosotros podemos medir el ángulo con una precisión de 0,1º, ejemplo Tarragona: 72,3º, Lyon: 67,7º. Diferencia 4,7º.

Calculamos c= 37.914 km. Podemos esperar, en este caso, una precisión de unos ±2.000 km.

Si la diferencia angular es mayor, el error será más pequeño.