Medida del Diámetro Solar

Actividad práctica para medir el Sol utilizando materiales de uso cotidiano.

Breve descripción

El Sol se mueve por el cielo a una velocidad casi constante debido a la rotación de la Tierra. Midiendo esta velocidad de traslación, se puede deducir el tamaño aparente del Sol en el cielo. Todo lo que necesitas son unos pocos materiales y media hora en un día soleado.

Objetivos

  • Evaluar la diferencia entre el tamaño aparente y el real del Sol.
  • Apreciar la velocidad con la que se mueve el Sol por el cielo.

Objetivos de aprendizaje

  • Los estudiantes serán capaces de describir el concepto de perspectiva, que hace que el Sol aparezca mucho más pequeño en el cielo de lo que realmente es.
  • También podrán explicar porqué el Sol parece moverse por el cielo cuando, de hecho, este movimiento aparente es producido por la rotación de la Tierra.
  • Finalmente, los estudiantes serán capaces de manejar la conversión entre diferentes unidades de tiempo y ángulos y calcular un valor del diámetro del Sol de forma precisa.

Evaluación

  • Asegúrate de que cada objetivo se ha logrado.
  • Pide a tus estudiantes que describan lo que ocurre mientras el Sol se mueve en el cielo usando una pelota y un globo (representando el Sol y la Tierra).
  • Utilizando ese modelo (globo-pelota) invita a tus estudiantes a que expliquen las medidas que han obtenido.

Materiales

  • Un espejo pequeño (se ha de cubrir con cartulina por lo que se recomienda un tamaño entre 5 a 20 cm).
  • Un trozo de cartulina, tarjeta o papel grueso para cubrir el espejo.
  • Un trípode o un trozo grande de plastilina.
  • Algún objeto que sirva de pantalla (por ejemplo un papel blanco de tamaño A4 o A3 pegado a un cartón).
  • Un bolígrafo o rotulador par escribir sobre la pantalla.
  • Cinta aislante o cinta americana.
  • Un cronómetro.

Información de referencia

  • Entender el concepto de ángulos y distancia angular.
  • Entender el concepto de velocidad.
  • Advertir que el movimiento del Sol no es real sino aparente, y que se debe a la rotación de la Tierra.
    • Ser consciente de los peligros de observar de forma directa al Sol.

Descripción completa de la actividad

Montaje

  • Recorta un pequeño agujero (máximo 5mm de diámetro) en el centro de la cartulina o papel grueso.
  • Pega el trozo de papel frente al espejo; de forma que solo puedas ver el espejo a través del pequeño agujero en el papel.
  • Sujeta el espejo al trípode de forma que el papel quede hacia arriba.
  • Si no dispones de trípode puedes utilizar plastilina para hacer un soporte. Colócala en el suelo y engasta el espejo de forma que quede mirando al Sol bajo un ángulo de unos 40º.
  • Coloca la pantalla sobre una pared o algún soporte y asegúrate que no se mueva durante el experimento. Si se mueve, tendrás que volver a realizar la experiencia desde el principio.

Metodología y puesta a punto:

  1. Orienta el espejo de forma que el Sol se refleje en la pantalla.
  2. La imagen proyectada del Sol debe ser circular. Puedes jugar con las posiciones del espejo y la pantalla hasta conseguirlo.
  3. Redondea con bolígrafo o rotulador la imagen del Sol en la pantalla.
  4. Pon en marcha el cronómetro.
  5. Espera hasta que el Sol se haya movido justo fuera del círculo que previamente habías dibujado (el borde del Sol ha de tocar el borde exterior del círculo).
  6. Para el cronómetro y anota el tiempo que ha transcurrido. A continuación, resetea el cronómetro.
  7. Repite los pasos 3-6 unas cuantas veces más (mínimo 3 o 4 veces para tener un resultado más preciso).
  8. Calcula el valor medio de los tiempos que has apuntado (en segundos).

Debate y Resultados:

En esta actividad se ha medido el tiempo que tarda el Sol en moverse una distancia equivalente a su diámetro, tal y como se observa en el cielo. El Sol tarda 24 horas en recorrer los 360º que corresponden a todo el camino que recorre en el cielo hasta volver a la misma posición donde se encontraba el día anterior. La velocidad con la que viaja es:

360º / 24horas: = 360º / (24x60) minutos
= 0.25º / minuto
= 0.00416º / segundo ó (1/240º) / segundo. Calcula el tamaño del Sol en valores angulares: Tiempo medio (en segundos) × 1 / 240 (º/s) = __ º

¡Felicidades! ¡Acabas de calcular el tamaño angular del Sol!

Calcula el tamaño real del Sol

Puedes usar el dato que has obtenido para el tamaño angular aparente para calcular el tamaño real del Sol. (Tu valor de tamaño angular convertido de grados a radianes) × (distancia Tierra-Sol) = tamaño del Sol Tamaño angular × (π/180º) × 149 598 000 km = ___km

¡Felicidades! ¡Acabas de calcular el diámetro real del Sol!

Plan de estudio

Space Awareness curricula topics (EU and South Africa)

Our wonderful Universe, Solar System

National Curricula UK

GCSE, physics: AQA Science A, Edexcel, OCR A, OCR B, WJEC GCSE, astrophysics: Edexcel (1.1.3: a, b) KS3, phyics: space physics

National Curricula ES

Secundaria: ESO - Física y Química, El Movimiento y las Fuerzas Secundaria: ESO - Matemáticas, Números y Algebra / Geometría Secundaria: Bachillerato - Física y Química, Cinemática y Movimientos / Dinámica Secundaria: Bachillerato - Matemáticas, Números y Algebra / Geometría

Más información

  • Asegúrate que realmente estás obteniendo la imagen del Sol reflejada por el espejo y no el reflejo del propio espejo. El pequeño agujero en la cartulina es esencial en este caso. Si el agujero es demasiado grande o el papel está a mucha distancia del espejo, no obtendrás una buena proyección. Haz varias pruebas para obtener la imagen correcta antes de comenzar la actividad.
  • Asegúrate de que la pantalla no se mueva durante la experiencia.
  • Comprueba que la pantalla esté situada mirando al espejo para que la imagen proyectada sobre ella sea completamente circular.
  • El Sol no tarda exactamente 24 horas en volver al mismo lugar en el cielo debido a que, es ese tiempo, la Tierra se ha movido un 1/365avo de su trayectoria alrededor del Sol. Este hecho no se tiene en cuenta en esta actividad pero se puede debatir con los estudiantes.
  • En los cálculos hacemos la conversión 360° a 2π radianes. Los Radianes nos permiten hacer cálculos en los que estén involucrados ángulos y distancias. Se puede explicar a los estudiantes que los grados son una unidad de medida. Cuando caminan haciendo un círculo, si bien se han movido 360°, también han caminado 2π veces el radio del círculo. Una forma de probar esto último, es dibujar un círculo en un papel, colocar un trozo de hilo o cuerda por su borde y medir su longitud. La longitud de la cuerda que ha rodeado el círculo ha de ser, exactamente, 2π veces su radio.
  • Puedes comprobar tus cálculos del diámetro del Sol con los que se hicieron durante un pencast interactivo en la web de LCOGT: http://lcogt.net/education/activity/measure-diameter-sun

Conclusión

La actividad habrá finalizado cuando se han superado todas las etapas y se ha calculado el tamaño del Sol y comparado con un valor de referencia (en tablas o algún libro de texto). Si son varios grupos los que realizan esta actividad, recoge todas las respuestas y estudiad cómo y cuánto varían.

Esta actividad puede usarse, también, para iniciar un debate sobre otros conceptos; como, por ejemplo, las escalas en el Sistema Solar o la conversión de unidades.

This resource was developed by Edward Gomez, LCOGT and peer-reviewed by astroEDU. Translated in Spanish by Mariana Lanzara.

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Tema del plan de estudio
Solar System
La gran idea de la ciencia
Palabras clave
Sun, Observation, Measurement, Maths, Physics
Edades
12 - 19
Nivel del sistema educativo
Middle School, Secondary School, Informal
Tiempo
30min
Tamaño del grupo
Group
Supervisión de seguridad
Supervised
Gasto
Low (< ~5 EUR)
Ubicación
Outdoors
Competencias básicas
Using mathematics and computational thinking, Constructing explanations, Communicating information
Tipo de actividad de aprendizaje
activities.MetadataOption.None
Autor de la actividad
Edward Gomez, LCOGT
Enlace a la actividad original
Repositorios
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