VIAGGIANDO SUI RAGGI DEL SOLE

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1 VIAGGIANDO SUI RAGGI DEL SOLE A.S. 2000/ 2001 SMS CORSO B. CROCE 17- TORINO

2 RITORNO IN RETE Salve! Vi ricordate la simpaticissima I E? Adesso non è più una prima, ormai i ragazzi sono diventati più grandi e frequentano la II. Ah, scusate non mi sono presentata: io sono Vaida Llubani, sono albanese ed ho tredici anni. Adesso anche io faccio parte di questa classe., mi trovo molto bene perché i miei compagni sono bravi e i professori pazienti. Infatti, la mia è una classe simpatica, ma un po chiacchierona, però, quando si fa sul serio, siamo degli angeli. Specialmente quando facciamo degli esperimenti. Il mio primo esperimento è stato quello sulle ombre del 22/09/2000. Adesso stiamo sperimentando cose interessanti sulle forze. I miei compagni partecipano molto durante le attività, intervengono con mille osservazioni e centomila proposte. Io no, però sono molto interessata a questo progetto, mi piace ascoltare e vivere queste avventura con gli altri. Spero, col tempo, di avere anch io qualcosa da dire e da riferire a voi tutti, amici della rete. Come portavoce della II E, vi saluto augurandovi un buon anno scolastico! Vaida A PRESTO!!!

3 ECCO LA II E:

4 VECCHIE E NUOVE ESPERIENZE IL VIAGGIO DEL SOLE SULL ORIZZONTE Il 22/9/2000 abbiamo fatto una nuova esperienza allo scopo di descrivere il moto apparente del sole sul nostro orizzonte. Abbiamo utilizzato: - un insalatiera di plastica trasparente; - un rocchetto di filo; - un pezzo di cartoncino forato; - il sole; - un pennarello; - un foglio; - una tavola di legno; - una bussola. Sul foglio abbiamo tracciato due rette perpendicolari in direzione NORD- SUD ed OVEST-EST e, nel punto di incontro, abbiamo disegnato un cerchietto che indicava la posizione dell osservatore. Sopra vi abbiamo messo l insalatiera in modo che il cerchietto fosse al centro della sua circonferenza di base. L abbiamo poi fissata con lo scotch e abbiamo fatto dei segni, su foglio e insalatiera, così da avere dei riferimenti precisi in caso di spostamenti involontari e di rilevamenti successivi. La nostra professoressa ci ha spiegato come si doveva procedere nel rilevamento: dovevamo appoggiare il rocchetto di filo, inserito nel cartoncino, sulla calotta sferica e spostarlo fino a quando il centro del foglio non veniva colpito dal raggio di luce. A questo punto inserivamo nel rocchetto un pennarello e segnavamo il punto.

5 Questi rilevamenti sono stati fatti ogni 15 minuti, dalle 9,00 circa sino alle 15,30. Alla fine dell esperienza abbiamo collegato tutti i punti, abbiamo ottenuto una curva, imprecisa per la nostra inesperienza, che è stata completata, per estrapolazione, e abbiamo visto che i punti estremi combaciavano con EST ed OVEST e il punto che raggiunge la massima altezza corrisponde al SUD.

6 Abbiamo cercato di prevedere la posizione della curva in date speciali" : 22 dicembre, 21 marzo e 21 giugno. Secondo noi la curva sarà: a) più bassa a dicembre b) più o meno uguale a marzo c) più alta a giugno. Vedremo

7 CONFERME Il 22/9/ 2000 abbiamo anche costruito un ventaglio orario allo scopo di verificare se, unendo le punte delle ombre, si otteneva ancora una volta una retta, come il 21 marzo scorso. Abbiamo usato il solito gnomone da 20 cm posizionato in direzione N-S. Le misure sono state fatte dalle 9.25 alle 15.15, ad intervalli pressochè regolari, ogni 15 minuti circa. I risultati, riportati in tabella, sono stati utilizzati per costruire il ventaglio orario, che ciascuno di noi ha riprodotto sul quaderno nella riduzione 1:2. Ora rilevamento(ora legale) Lunghezza ombra in cm **** 20.2 ****

8 Unite le punte abbiamo ottenuto, come previsto, una retta. Abbiamo guardato tutti i ventagli orari sinora costruiti, compresi quelli dello scorso anno, ed abbiamo notato che, passando gradualmente dall una all altra, si ottengono: - rette negli equinozi - curve nei solstizi CONSIDERAZIONI Abbiamo notato che la direzione N-S, tracciata con la bussola, e quella, ottenuta con le ombre, non coincidono, anzi si differenziano di ben 15.

9 Quali le cause? Abbiamo pensato a: - Uso errato della bussola - Spostamento involontario del tavolo, durante le misure - Presenza di campi magnetici dovuti a condutture, ripetitori di telefonini, ecc. - Supporto di metallo del tavolo-base - Altro Pensiamo di spostare il tavolo, nelle prossime rilevazioni, per cercare un posto meno influenzato.

10 UN VIAGGIO ALL EQUATORE Dopo l esperienza del 22 settembre, abbiamo riutilizzato l insalatiera in due momenti e modi diversi. Una prima volta, il 18 dicembre 2000, l'abbiamo appoggiata sul tavolo, così come abbiamo fatto a settembre, durante l equinozio, allo scopo di descrivere il percorso del Sole, a Torino, in prossimità del solstizio d inverno. Una seconda, il 09/01/2001, con uno scopo diverso: verificare se, a latitudine 0, la linea che rappresenta il moto apparente del Sole cambia ed in che modo. Ci sono serviti, al solito di : - 1 insalatiera, - 1 acchiapparaggi, - 1 pennarello ma, la seconda volta, anche di un piano inclinato di 45. Volevamo verificare la possibilità di simulare il percorso del sole in località di latitudine diversa, per confrontare le curve ottenute. Avevamo, a tal proposito, ipotizzato 3 luoghi : Torino ( 45 parallelo ), una città a latitudine 0 (equatore ), e una a latitudine 90 ( Polo Nord), poste sullo stesso meridiano. Abbiamo discusso sui risultati possibili facendo delle ipotesi, alcune assai fantasiose e forse improbabili, altre possibili. La discussione è stata animata. Il primo ad intervenire è stato Fabio; - Non sapeva quale orientamento avrebbero avuto le curve, ma certamente sarebbero state diverse a seconda della latitudine. Era sicuro però che, in ogni luogo, le traiettorie del Sole, prese in giorni diversi, conservano tra loro la stessa distanza. Appartengono cioè a piani paralleli. - Claudia, d accordo con Fabio, ha aggiunto che all equatore tali traiettorie sarebbero state perpendicolari alla base d appoggio dell insalatiera. Riguardo alle curve possibili al polo nord, nessuno ha saputo dire niente.

11 REALIZZAZIONE 1) Il 18/12/2000 abbiamo descritto il percorso apparente del Sole con le modalità seguite il 22 settembre, volevamo verificare sia l ipotesi avanzata da Fabio che quella già avanzata da altri, durante l equinozio, e cioè che la curva sarebbe stata più bassa. I risultati ci hanno dato pienamente ragione. 2) Il 9/01/2001, abbiamo provato a simulare la situazione all equatore. Ci è venuto in aiuto il padre di Alice che ha costruito un piano inclinato di 45. Ponendo l insalatiera su di esso, verso il Sole, così

12 SOLE si simula la situazione a latitudine 0. Il rilevamento, come si vede, ha dato ragione a Claudia. Pensiamo che il 21marzo la curva sia, più o meno, a metà dell'insalatiera. Per sapere cosa accade al Polo Nord dobbiamo aspettare che arrivi la primavera e ricavare la curva sperimentalmente. Adesso, infatti, il Sole a quella latitudine non arriva ancora e non possiamo catturare i raggi.

13 RAGGI PARALLELI Il 27/11/2000, abbiamo deciso di prendere la misura della lunghezza dell ombra di uno gnomone da 20 cm e di metterla in relazione con quella di uno gnomone da 10 cm., allo scopo di verificare se tra di loro c è proporzionalità. Nel nostro esperimento, abbiamo usato: - un cartellone bianco posto sopra un tavolo; - uno gnomone da 20 cm; - uno gnomone da 10 cm. - matita - carta millimetrata Eseguendo questo esperimento, abbiamo ripreso quello dell altro anno, fatto con la classe IIIA, che aveva posizionato in cortile un palo di 1m, di cui misurava l ombra, che confrontava con quella del nostro gnomone da 20 cm. In quella circostanza non avevamo ottenuto i risultati sperati, cioè ombre una quintuplo dell'altra, perché il palo con il supporto risultava più di 1 m e perchè cercavamo risultati precisi al millimetro. Adesso ci siamo rassegnati alle approssimazioni e ci accontentiamo di risultati con scarti di pochi mm. Questa volta, però, abbiamo anche misurato l'angolo, che i raggi solari formano con il piano orizzontale, di appoggio, degli gnomoni. Per far questo abbiamo rappresentato, su un foglio di carta millimetrata, il triangolo-ombra, i cui cateti sono : l'altezza dello gnomone e la sua ombra. Il segmento che unisce le estremità di questi, rappresenta il raggio solare.

14 Nel rappresentare lo gnomone da 20 cm., abbiamo dimezzato le dimensioni dell'altezza ( sull'asse y ) e dell'ombra ( sull'asse x). Per quello da 10 cm le ombre e l altezza sono state riportate senza riduzione. Le misure, effettuate dalle ore 12 alle ore 13, hanno dato i seguenti risultati: GNOMONE DA 20 GNOMONE DA 10 Ora rilevazione Lunghezza ampiezza lunghezza ampiezza 12,02 46,3 cm ,2 cm ,10 46 cm ,1 cm ,15 45,7 cm cm ,20 45,9 cm ,1 cm ,25 46 cm ,4 cm ,30 46,3 cm ,4 cm ,40 46,5 cm ,5 cm ,45 46,8 cm ,7 cm ,50 47,6 cm ,1 cm. 22 Abbiamo ripetuto l'esperienza in altre date, ma abbiamo considerato solo le misure delle ombre e degli angoli corrispondenti al mezzogiorno reale. Nella tabella seguente, i valori riscontrati: GNOMONE DA 20 GNOMONE DA 10 Data Lunghezza Ampiezza Lunghezza Ampiezza 27/11/00 45,7 cm cm 24 5/12/00 47,4 cm 23 24,1cm 22 30' 18/12/00 50,8cm 22 25,8cm 21 30' 9/01/01 47,2 cm 23 23,6 cm 23 16/01/01 44,5 cm 24 30' 22,1 cm 24 Le lunghezze non sono, esattamente, una doppia dell'altra, ma neanche gli gnomoni lo erano. Riteniamo perciò dimostrata la nostra ipotesi. Quello che invece ci è sembrato strano è stata la congruenza degli angoli, che nessuno aveva previsto!! Subito Petrilli ha detto che avevamo sbagliato tutto, perché avremmo dovuto trovare angoli anch'essi uno metà dell'altro. Siamo stati un po' in silenzio, perplessi.

15 Poi Dario è intervenuto dicendo che i risultati erano più che giusti, perché i triangoli -ombra rappresentati non sono diversi, ma sono solo uno metà dell'altro. Se dividessimo a metà gli angoli otterremmo figure differenti, come era già successo all'inizio dell'anno ( e non solo) ad alcuni compagni che avevano sbagliato i ventagli orari, proprio perché avevano diviso per 2 anche le ampiezze. Infine, aiutati, abbiamo compreso che se avessimo diviso a metà anche gli angoli non avremmo potuto costruire il triangolo perché la somma complessiva degli angoli sarebbe stata inferiore a 180. OVVIO! A questo punto l'insegnante ci ha chiesto di riflettere sulla congruenza degli angoli. C'è stato un lungo silenzio!!! Finalmente Andrea C ha avuto un lampo di genio : ha detto che per lui questo vuol dire che i raggi solari, che arrivano sulla Terra, sono paralleli, ed è per questo che, quando colpiscono gli oggetti, formano angoli uguali. EUREKA!!!

16 E PRIMAVERA!!!!!! Il 23 Marzo 2001, abbiamo ripetuto l esperienza con le due insolatiere : 1) La prima, posta su un piano orizzontale, per rappresentare la nostra latitudine. 2) La seconda, appoggiata sul piano inclinato di 45, per simulare l equatore. Lo scopo dell esperimento era confrontare con la prima insolatiera le curve dei percorsi apparenti del Sole, a Torino, durante gli equinozi. Essi erano stati supposti da noi coincidenti. verificare, con la seconda insolatiera, se all equatore, tali percorsi sono paralleli (ipotesi Fabio) e se, a Marzo, la curva parsa per il punto centrale dell emisfero celeste (ipotesi Claudia). Abbiamo usato lo stesso materiale del 9 Gennaio scorso e avremmo voluto posizionare tutto come allora. Purtroppo non abbiamo trovato, in cortile, i segni lasciati, perché cancellati dalle piogge. Ma non ci siamo persi d animo! Abbiamo ridisegnato la direzione N-S, con la bussola, e siamo partiti con i nostri rilevamenti, pur consapevoli di non avere ricreato una situazione identica a quella precedente. Abbiamo terminato il lavoro verso le 13,30. Uniti i punti sulle due insalatiere abbiamo poi completato le curve con un cordino che, poggiato ben teso sui punti segnati, ci consentiva di individuare l andamento della linea- percorso e di disegnarla anche nella parte in cui i rilevamenti non erano stati effettuati. Abbiamo così verificato che:

17 I percorsi dei due equinozi, a Torino, coincidevano, anche se non perfettamente, perché non siamo riusciti a posizionare l insalatiera come il 22 Settembre Le curve appartengono a piani paralleli. All equatore, a Marzo, la curva passa per il punto centrale della calotta (=insalatiera). Le nostre ipotesi sono confermate! Adesso non ci rimane che simulare la situazione al polo Nord. ( Lo faremo il prossimo anno!)

18 Riusciremo, finalmente, a fare il giro del mondo STANDO FERMI!!!!!!

19 ANCORA IL PROBLEMA DEL MEZZOGIORNO Avevamo notato già lo scorso anno che il mezzogiorno non cade sempre alla stessa ora. Elena aveva detto che questo era logico, dal momento che, nell arco dell anno, Terra e Sole non hanno, tra loro, la stessa distanza e il nostro pianeta non ha una velocità costante. Per confermare questa ipotesi abbiamo usato il solito sistema delle ombre e il solito gnomone. Le misure sono state effettuate ogni 5 minuti nella fascia oraria compresa tra le e le 13.00,da settembre a marzo, quando ci è stato possibile. Ogni volta è stato costruito un ventaglio orario, individuata l ombra più corta e annotata l ora corrispondente in un apposita tabella. Abbiamo, quindi, rappresentato i dati su un sistema di assi cartesiani, che riportava sulle ascisse le date dei rilevamenti e sulle ordinate l ora del mezzogiorno reale. I risultati, ricavati in 6 mesi di rilevamenti, sono riportati nella tabella seguente : DATA ORE 22 /9/ /11/ /11/ /12/ / 12/ /01 / / 01/ /01/ /02/ /02 / /03 / /03 / Il grafico ottenuto è :

20 Si vede subito che il mezzogiorno è altalenante : la curva è un continuo sali scendi Tra il valore minimo (12.15) del 27 / 11/ 00 e il massimo (12.50) del 20 /2/01

21 c è una differenza di 35 minuti. Abbastanza! Non pensavamo così tanto! Ci sono alcuni valori coincidenti : il 22/ 9 /00 ; il 18/ 12 / 00 ; il 13/ 0 2/ il 9/ 01 /01 ; il 23/0 3/ il 16/01/01 ; il 9/03/ 01. IL valore più frequente è quello delle ( Claudia ha detto l anno scorso che forse per questo si chiama la mezza. Chissà?!).

22 Avremmo voluto trovare una relazione precisa tra posizione della Terra e il culmine del Sole, ma non ci siamo riusciti se non in modo approssimativo. In pratica abbiamo ripetuto quello che ha detto Elena lo scorso anno. Abbiamo però avuto la conferma dei nostri sospetti. Confrontando il nostro grafico con uno di un osservatorio, che ci ha mostrato l insegnante, abbiamo visto che è abbastanza simile, però lì risulta che al più tardi il mezzogiorno cade alle 12.43, ben 7 minuti prima di quello calcolato da noi! NON FA NIENTE!!!!! CI ACCONTENTIAMO