ATTIVITA LUNARI SPERIMENTALI -GUIDA PER STUDENTI E INSEGNANTI- ATTIVITA 01 CRATERI DA IMPATTO

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Guglielmo Savino
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1 presenta ATTIVITA LUNARI SPERIMENTALI -GUIDA PER STUDENTI E INSEGNANTI- ATTIVITA 01 CRATERI DA IMPATTO Materie chiave: matematica, fisica, geografia Indirizzo: scuola media/superiore

2 Obiettivo Esplorare i fattori che determinano la forma dei crateri da impatto attraverso un esperimento. Contesto I crateri lunari si sono formati a seguito di impatti violentissimi con corpi celesti quali meteore e comete. La conseguenza di questo scontro e l escavazione di una profonda depressione (cratere) e l espulsione di materiale roccioso in tutte le direzioni, visible come raggi di materiale radiante chiaro (ejecta). C e da aggiungere che i crateri, specie quelli terrestri, possono formarsi anche per collasso della parte sommitale di un vulcano (caldera), ma quelli lunari sono dovuti solo ad impatto. Anche sulla terra molti crateri sono stati creati dall impatto con i meteoriti ma la maggior parte di questi sono stati obliterati dall erosione atmosferica; i crateri lunari sono invece immutabili da milioni di anni. I fattori che determinano la forma e la dimensione dei crateri e degli ejecta sono tre: la velocita con cui il corpo celeste impatta, la sua massa e la natura geologica della superficie che subisce l impatto. Prima dell attivita sperimentale vera e propria, puo risultare utile mostrare agli studenti le principali morfologie di un cratere lunare. Nella figura sotto, il cratere Aristarchus. N.B. I nomi ufficiali internazionali dei toponimi lunari sono in latino. Ulteriori informazioni sono disponibili sul sito sottopagina Geomorfologia; si consiglia inoltre la visione, se possibile, del video Fromazione dei Crateri ( Glossario Base fondo del cratere, a forma di ciotola (crateri piccoli) o piatto (crateri grandi), si trova al di sotto della superficie luna re. Ejecta copertura di materiale che circonda il cratere, estratto e ridepositato durante l impatto. Bordo rialzato roccia spostata o espulsa dal luogo dell impatto con forma ad anello. Mura pareti laterali del cratere; possono essere terrazzate a gradoni. Raggi strisce chiare di materiale roccioso che si diparte radialmente per centinaia di Km dal cratere. Picco centrale Un rilievo roccioso che si forma al centro di crateri con diametro maggiore di 40 Km a causa del rinculo dovuto all impatto.

La conseguenza di questo scontro e l escavazione di una profonda depressione (cratere) e l espulsione di materiale roccioso in tutte le direzioni, visible come raggi di materiale radiante chiaro

Preparazione Gli studenti simulano l impatto di un corpo celeste sulla superficie lunare facendo cadere delle biglie o delle sfere d acciaio su uno strato di farina.

3 Preparazione Gli studenti simulano l impatto di un corpo celeste sulla superficie lunare facendo cadere delle biglie o delle sfere d acciaio su uno strato di farina. Le variabili che si possono investigare sono due; queste attivita possono essere eseguite in due lezioni diverse oppure condotte da gruppi diversi nella stessa lezione: - Usare pallini di massa diversa che cadono sempre dalla stessa altezza per studiare la relazione fra la massa del corpo impattante e le dimensioni del cratere. - Usare lo stesso pallino facendolo cadere ogni volta da altezze diverse per studiare la relazione fra la velocita d impatto e le dimensioni del cratere. Materiale utilizzabile come corpo d impatto: biglie, sfere di acciaio, palline di legno, da golf etc. Materiale utilizzabile come suolo lunare: farina, bicarbonato di sodio o polvere a grana fine etc. Per una migliore esperienza visiva, si consiglia di spargere in superficie un fine strato polveroso di colorazione diversa (polvere scintillante, etc.). Lo strato di farina etc. dovrebbe essere almeno spesso 8 cm. I contenitori su cui versare la farina possono essere di plastica, alluminio, cartone etc.; evitare materiali fragili come vetro, terracotta etc. Altro materiale: righe lunghe e bilance. Sotto, uno schema della sequenza dell esperimento.

diversa che cadono sempre dalla stessa altezza per studiare la relazione fra la massa del corpo impattante e le dimensioni del cratere.

4 Guida per l insegnante: la lezione punto per punto. 1. Iniziare la lezione mostrando fotografie dei crateri lunari (si puo usare il cratere Aristarchus sopra o qualche altra foto), chiedendo ai ragazzi di provare a speculare sul come si siano formati. Dopo una breve discussione, fornire la spiegazione e mostrare, se possibile il video Fromazione dei Crateri ( 2. Fate gruppi di 3-4 studenti. Stabilire con i ragazzi le variabili da investigare (massa del corpo d impatto [Attivita Investigativa 1] o altezza diversa da cui cade il corpo d impatto [Attivita Investigativa 2]) e la loro relazione con la dimensione del cratere (si suggerisce di misurarne il diametro). Alcuni gruppi possono investigare una variabile e altri gruppi un altra; questo dipende dalla libera scelta dell insegnante. Nel caso dell Attivita Investigativa 2, l altezza dovrebbe essere misurata in metri e poi convertita in velocita con la formula velocita = 2x9,8x altezza. Prendete le necessarie precauzioni di sicurezza: occhiali di protezione per difendersi dalla polvere sollevata durante gli impatti. Disporre sul pavimento e sul banco dei giornali di carta per minimizzare lo sporco. 3. Gli studenti dovrebbero trovare un metodo adeguato per lisciare la superficie dopo ogni impatto (utilizzando un righello o semplicemente scuotendo il contenitore avanti e indietro, etc.). Qualunque sia il metodo scelto, questo deve rimanere lo stesso per tutto l esperimento. 4. Concedere qualche minuto agli studenti per testare l esperimento prima di iniziare (e meglio farlo sul banco o per terra? Etc.) 5. Distribuire i fogli su cui registrare i dati dell esperimento. 6. Al termine dell esperimento, gli studenti realizzano un grafico e si puo chiedere loro di estrapolare un risultato che non e possibile acquisire in classe (ad esempio, il diametro di un cratere provocato da una massa che cade da 20 metri di altezza etc.). L insegnante puo fare una dimostrazione in cui una massa viene lanciata con una fionda discutere i risultati. 7. Discutere i risultati. Nell Attivita Investigativa, maggiore la massa del corpo impattante, maggiore sara il diametro del cratere. Nell Attivita Investigativa 2, maggiore la velocita d impatto, maggiore sara il diametro del cratere.

Dopo una breve discussione, fornire la spiegazione e mostrare, se possibile il video Fromazione dei Crateri (http://www.youtube.com/watch?v=hzmhapj4uvm) 2. Fate gruppi di 3-4 studenti.

5 ATTIVITA INVESTIGATIVA 1 MASSA vs DIAMETRO CRATERE Nome:.... Scopo dell esperimento: verificare se esiste una relazione fra la massa di un corpo impattante (meteora) e il diametro del cratere che si forma. N.B.: l altezza da cui cade la massa deve essere sempre la stessa (esempio: 1 m). Tabelle dei risultati Prima prova Terza prova Seconda prova Media finale dei risultati

impattante (meteora) e il diametro del cratere che si forma. N.B.

6 ATTIVITA INVESTIGATIVA 2 VELOCITA IMPATTO vs DIAMETRO CRATERE Nome:.... Scopo dell esperimento: verificare se esiste una relazione fra la velocita d impatto di un corpo (meteora) e il diametro del cratere che si forma. N.B.: l altezza da cui cade la massa deve variare regolarmente e la massa del corpo deve restare la stessa. Per convertire altezza in velocita : formula vel= 2x9,8x altezza Tabelle dei risultati Prima prova Terza prova Seconda prova Media finale dei risultati

7 Nome: Prima dell esperimento Questionario 1. Dopo avere visto la foto con i crateri lunari, come pensi si siano formati? 2. IPOTESI - Quali pensi possano essere i fattori che influiscono sulle dimensioni dei crateri e degli ejecta? Dopo l esperimento 3. Una volta scelta l attivita investigativa, spiega esattamente il metodo dell esperimento (ad esempio: materiale usato, strumenti di misura, procedimento passo-passo). Fai un disegno del materiale assemblato per l esperimento. 4. Su carta millimetrata fai un grafico lineare dei dati ottenuti. Idealmente, la variabile investigata (massa o velocita vanno sull asse X, mentre il diametro del cratere va sull asse Y). Spiega il risultato ottenuto e se questo coincide con la tua ipotesi al punto 2.

Una volta scelta l attivita investigativa, spiega esattamente il metodo dell esperimento (ad esempio: materiale usato, strumenti di misura, procedimento passo-passo).

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