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Quanto grande è?

Questa attività può essere usata insieme alla sezione Universo di Starchild, livello 2

OBIETTIVI:

  1. Esaminare i metodi di misura delle distanze
  2. Ricavare deduzioni sui viaggi spaziali
  3. Identificare le relazioni di distanza fra la Terra e altri oggetti celesti
  4. Sviluppare formule e procedure di misura per risolvere i problemi
  5. Scegliere le unità e gli strumenti di misura appropriati
  6. Svolgere i calcoli usando le unità di misura appropriate
INTRODUZIONE:

Spesso gli studenti hanno difficoltà a comprendere quanto è grande l'Universo veramente. Nel tentativo di far loro assimilare questo concetto astratto, questa lezione sviluppa un percorso lungo il quale essi incontreranno numeri sempre più grandi. Questo permetterà loro di correlare la distanza al più concreto concetto di tempo. Dire a uno studente che un pianeta dista 10 miliardi di Km, è molto meno significativo per lui piuttosto che dirgli che, se viaggiasse a 100 Km/h, ci vorrebbero 100 milioni di ore per raggiungerlo. Lo scopo è raggiunto quando lo studente si rende conto che questo corrisponde a 4.166.667 giorni o oltre 11.415 anni!

Per introdurre la lezione, devono completare il foglio di lavoro Quanto è grande? Questa attività permetterà loro di cominciare ad associare una dimensione tipica agli oggetti e a classificarli in ordine di grandezza, dal più piccolo al più grande. La seconda parte della lezione permetterà agli studenti di lavorare sui numeri correlati all'esplorazione dell'Universo.

PROCEDURA:

 

Nel mondo di oggi, i viaggi sono resi più facili dagli aerei, dai treni ad alta velocità e dalle autostrade, dove le auto possono viaggiare molto velocemente. Se hai dei parenti che abitano a 200 Km da te, puoi essere a casa loro in sole 2 ore, viaggiando in auto a 100 Km/h. Come lo sappiamo ? Usando la formula t = d/v (dove t = tempo, d = distanza coperta, v = velocità media a cui si viaggia), possiamo calcolare la durata del viaggio.

Le domande e i problemi che seguono possono essere posti agli studenti per condurli verso i numeri, molto più grandi, che incontreranno nello studio dell'Universo.

Che cosa accadrebbe se i tuoi parenti vivessero a 400.000 Km, sulla Luna ? Quanto tempo impiegheresti a raggiungerli, viaggiando a km/h ? 4000 ore.

La distanza che dovresti coprire per raggiungere la casa dei tuoi parenti non sarebbe nulla, rispetto a quella che dovresti percorrere se i parenti vivessero su Plutone. Plutone dista 6.000.000.000 di Km dalla Terra. Viaggiando ai soliti 100 km/h, impiegheresti 60.000.000 di ore per raggiungerlo. Ci sono solo 8760 ore in un anno. Quanto anni impiegheresti a raggiungere Plutone ? Oltre 6849...spero che questi parenti ti siano molto simpatici !

Forse potresti raggiungere Plutone in un tempo più ragionevole se viaggiassi in aereo, a  1.000 km/h. In questo caso impiegheresti "solo" 685 anni.

Una volta usciti dal Sistema Solare, le distanze fra gli oggetti diventano assolutamente enormi! Sarebbe difficile fare calcoli matematici usando questi numeri grandissimi. Gli scienziati dunque si affidano un un'unità di misura detta "anno luce" per rappresentare le distanze di oggetti più lontani.. Un anno luce è pari a circa 9.500.000.000.000 Km (9,5 bilioni), la distanza che la luce attraversa in un anno. Un anno luce può essere espresso in notazione esponenziale com 9,5 x 1012 km.

La stella più vicina a noi, fuori dal Sistema Solare, è Alpha Centauri C. E' a 40.000.000.000.000 Km (40 bilioni). La luce di questa stella impiega 4,21 anni a raggiungerci. Se viaggiassimo a bordo di un jet, impiegheremmo 40.000.000.000 di ore ad arrivarle vicino, cioè 4.566.210 anni. Hai già fatto le valige ?

Come compito aggiuntivo, calcolare il tempo necessario per raggiungere Betelgeuse, una stella gigante rossa situata a 600 anni luce da noi. Prima bisogna convertire gli anni luce in chilometri, 5,7 x 1015 km. Viaggiando a 1.000 km/h su un jet, occorrerebbero 5.700 miliardi di ore per arrivare a Betelgeuse, pari a 650.684.931,5 anni. Sai che, per allora, Betelgeuse non sarebbe più la gigante rossa che conosciamo oggi ? Infatti si trova nelle fasi finali della propria vita. Ha una massa 100 volte maggiore di quella del Sole: se si trovasse al centro del Sistema Solare, al posto del Sole, si stenerebbe fino all'orbita di Giove! Come tutte le stelle molto massicce, il prossimo stadio della sua evoluzione sarà quello di supernova, che è previsto entro 10.000 anni. Quindi, puoi scordarti il tuo viaggio su Betelgeuse, perché sarà già esplosa per quando tu potresti arrivarci.

ESTENSIONI:

(1) Per un esercizio extra sulle distanze, fate legegre agli studenti i dati relativi alla distanza dal Sole di ogni pianeta, nella sezione del Sistema Solare di StarChild.Fate loro calcolare il tempo che impiegherebbero per arrivare su ciascun pianeta viaggiando a 100 Km/h o a 1.000 Km/h. Per rendere la cosa più realistica, fate loro calcolare il tempo anche nel caso che si utilizzi uno Space Shuttle (27.200 km/h)

(2) Per esaminare ulteriormente il ciclo di vita di una stella di massa media, di una stella massiccia e di una supermassicci, fate esaminare agli studenti le pagine di StarChild dedicate alle stelle. Le stelle e le galassie si possono trovare nella sezione Universo di entrambi i livelli di StarChild.

Foglio di lavoro

Chiavi di risposta (per l'insegnante)

http://starchild.gsfc.nasa.gov/