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Experimentos > Verdades (des)Proporcionadas

Categorías: Astronomía, Cálculo, Estructura Atómica
Palabras clave: Núcleo atómico, Perímetro, Vacío


Autor/es

Pau Senra Petit
Carolina L�pez Hurtado

Qué se pretende demostrar

En la docencia de Física y Química a menudo hemos de tratar con desproporciones difícilmente imaginables. Ponemos símiles bienintencionados, que no solo no ayudan a ver la gran desproporción existente sino que además eliminan cualquier posibilidad de encontrarlo sorprendente, atractivo o interesante. Aparte de los errores como el de no hacer la operación del cubo correspondiente al salto del radio del planeta (lineal) al volumen (cúbico).

La acción propuesta intenta romper esta tendencia con una experiencia vivencial.

Trabajando a una escala 1m: 1.000.000 km, partiendo de las proporciones Tierra-Sol (Diámetro del Sol 1,39 m, de la Tierra 1,2 cm, de la Luna 0,1 cm y la distancia Sol-Tierra 149 m), y de las proporciones atómicas (factor de 105del núcleo a la corteza en el átomo de hidrógeno), la actividad admite muchas ampliaciones.



Dirigido a

Secundaria

Universidad

Gran Público

(Ver observaciones)



Materiales necesarios

Datos para trabajar la experiencia

Los datos con los que trabajamos inicialmente son

Escala 1m: 1.000.000 km.Para el Sistema Solar ( ver Tabla 1).

Sobre un DinA4 en el que se haya impreso una imagen de Google Maps con la escala del navegador (equivalente a unos 4 cm) entorno a los 2.000 m se pueden dibujar las orbitas de los planetas. Se aconseja tomar la imagen centrando el punto donde deseen situar el Sol.
 
Otros datos:
 
La velocidad de la luz en el vacío es de 299.792.458 m/s, en nuestra escala son 0,3 m/s.
 
Relación del radio del núcleo y el entorno del átomo de Hidrógeno es de 100.000, como el  del radio de la Luna (1,7 mm) y la distancia al Sol (149 m).
 
Diámetro de la estrella Enif (Épsilon Pegasi) 150 veces el del Sol. Sería una estrella centrada en la Luna que su radio llegaría al Sol.
 
Órbita terrestre: Semieje mayor 149.597.887,5 km, Semieje Menor 149.576.999,8 km, diferencia 20.887,7 km. Si se dibuja en un DinA4 (21cm de ancho),  la diferencia son 0,14 mm, o sea un círculo con compás y un punta fina de 0.2 incluye los dos semiejes.
 
Construcción de esferas
Hay soluciones diversas tanto para el Sol como para los planetas. Se harán las aproximaciones que se consideren razonables a las medidas constructivas.
 
Sol: Dos paraguas grandes (diámetro 1,3 m) que se disponen abiertos formando una esfera abierta por el ecuador (que permitirá cogerlo) dejando una separación de 1,39 m en su interior. También se puede hinchar un globo de 1,39 m de diámetro, pero es un proceso lento y es necesario acudir a tiendas especializadas de globos.
 
Planetas: Para la Luna, los planetas medianos y los pequeños se puede escoger plastilina que se puede barnizar e incluso cocer. Pero también se puede realizar con bolas de papel en función del tiempo destinado a la realización de las esferas. 
 
También se pueden buscar elementos cotidianos para suplir cada planeta: desde pelotas a perdigones, pasando por madejas de hilo.
 
Distancias: Un cordel de 10 m graduado cada 1 m.
 
Órbitas: tubos o elementos de cartulina que permitan realizar un círculo
 
Proporción en volúmenes: Dos medias esferas transparentes del tamaño de Júpiter a escala y bolas de joyería del tamaño de la Tierra a escala.
 
Otro material para hacer la actividad: Material gráfico que usemos de soporte (mapas, círculos de las medidas de la Tierra o de la Órbita a Escala en un DinA4,...), otros datos que nos interese tener a mano.
 
La construcción de esferas puede ser parte de la experiencia (muy recomendable para ESO) o algo de lo que se parta realizado (gran público, bachillerato y Universidad).


Descripción

Según el público a que se dirija se puede extender más o menos la práctica. Así en alumnos de 2º ESO la experiencia da sobradamente para una asignatura optativa con la construcción de los planetas y otros materiales, mientras que con el gran público se puede saltar directamente a la actividad de campo. En el caso de Bachillerato, ya sea en la asignatura de Ciencias para el mundo Contemporáneo o en la de Física, puede haber un primer debate en el aula y luego realizar la actividad entre el Sol y la Tierra.

Se ha creado un espacio online (ver Para saber más) donde pedir y comentar las variantes de materiales, guiones, puestas en escena,... por enriquecer progresivamente la actividad.

El trabajo en el aula previo a la acción de campo puede extenderse según convenga teniendo en cuenta los contenidos que los alumnos ya han asimilado anteriormente (en 2º de la ESO se puede hablar de planetas y sistema solar, escalas, proporciones, volumen de una esfera, en Bachillerato ampliarlo al átomo,...).

Para la acción de campo es importante escoger el espacio en función de las distancias que se quieren recorrer y de si posteriormente se pretende simular el recorrido orbital.

Si se hace por la tarde o al atardecer y lejos de núcleos urbanos, en casos como salidas de colonias, después se puede observar la salida de los primeros planetas o los astros con otra mirada.

El guión se desarrolla en distintas fases según el nivel de los alumnos y se puede variar y enriquecer con mucho material y en función del tiempo de que se disponga y de las preguntas que surjan. De todas formas se puede diseñar previamente un esqueleto básico o mínimo de discurso / acción

  1. Introducción del concepto de proporción. Lineal, superficial y volumétrico: achatada por los polos, órbita elipsoidal, cuantas Tierras hacen un Júpiter.
  2. Visualización de la diferencia entre planetas y el Sol. Presentación de la escala de trabajo 1m: 1.000.000 km.
  3. Recorrido hasta Mercurio (58 m). Con el uso del cordel.
  4. Recorrido hasta Venus (108 m).
  5. Recorrido hasta la Tierra (149,5 m). Visualización de la posición Tierra-Sol. Vista de la órbita Terrestre. Surgimiento de temas de estaciones, energía recibida, inclinación del eje de la Tierra, distancia entre planetas, origen de los planetas, velocidad orbital,... Ampliación: posibilidad de representar la traslación y rotación simultáneas, dibujamos la órbita o un arco: 6 minutos son 360 segundos, hacemos una escala temporal un día un segundo, un giro cada segundo y avanzamos 2,5 m cada segundo.
  6. Presentar la Tierra y la Luna a una distancia de 38 cm. Surgimiento de temas como los eclipses,...
  7. Planteamiento de la posición de Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Sobre un mapa o con elementos de referencia. Posteriormente se puede hacer el trayecto.
  8. Planteamiento de estrellas más grandes que el Sol (hasta miles de veces más grandes). Trabajar la visualización de esta esfera que nos envuelve por todas partes.
  9. Si estuviéramos dentro de una estrella de radio la distancia Luna-Sol, la proporción entre los radios de esta estrella y el de la Luna es de cinco órdenes de magnitud. Lo mismo que el del envoltorio y el núcleo del átomo de Hidrógeno. Surgimiento de temas composición de la materia, posición del electrón, concepto de sólido, concepto de vacío, escalas de la naturaleza, otras partículas subatómicas,...


Existe alg�n riesgo

No.



Imágenes

 


Enlaces

Colaborador de la Viquipèdia (2011). “Sistema solar” [en línea]. Viquipèdia, l'Enciclopèdia Lliure
Colaborador de la Viquipèdia (2011). “Velocidad de la luz” [en línia]. Viquipèdia, l'Enciclopèdia Lliure, 2011
Wikipedia contributors (2011). “Atomic nucleus” [Internet]. Wikipedia, The Free Encyclopedia.
Colaborador de la Viquipèdia (2011). “Enif” [en línea]. Viquipèdia, l'Enciclopèdia Lliure.
Colaborador de la Viquipèdia (2011). “Próxima del Centauro” [en línea]. Viquipèdia, l'Enciclopèdia Lliure
Colaborador de la Viquipèdia (2011). “Tierra” [en línea]. Viquipèdia, l'Enciclopèdia Lliure.



Para saber m�s

Existe todo el material creado para el desarrollo completo de toda la asignatura optativa de segundo de ESO.

Se ha generado una lista de distribución para conectar a todas las personas que estén interesadas en desarrollar la experiencia.

Se trata de un grupo de google denominado “Sistema solar a escala”, de libre suscripción.



Observaciones

Desde 2º de la ESO hasta el Bachillerato inclusive.

En 2º de la ESO en formato de crédito variable incluyendo la construcción de los planetas.

En el Bachillerato en las asignaturas de “Física” y “Ciencias para el mundo contemporáneo” la actividad relacionada con la distancia Tierra-Sol-Luna. También puede dirigirse a público adulto en actividades “pedagógico-festivas”