Camera Stenopeica Solare

Transcript

1 1 Camera Stenopeica Solare Aldo Altamore, Ilaria De Angelis, Orietta Proietti Una camera stenopeica è un semplice dispositivo ottico (detto anche camera oscura) costituito da una scatola chiusa in cui su una parete è praticato un piccolo foro, Fig. 1. Sulla faccia opposta, grazie alla propagazione rettilinea della luce, si forma un immagine che può essere osservata ad occhio nudo o registrata attraverso una carta fotosensibile o un rivelatore. Fig. 1 Questo strumento può essere utilizzato per osservare il Sole ed effettuare alcune istruttive esperienze didattiche. Materiali necessari: COSTRUZIONE ED USO DELLO STRUMENTO Un tubo di cartone o una scatola; Foglio di alluminio; Nastro adesivo e/o elastici; tempera o vernice acrilica spray nera opaca o cartoncino nero carta translucida e.g. carta da forno o carta lucida da disegnatore forbici e altri utensili utili. Tempo necessario Tempi h Illustrazione dell attività 1 Costruzione in aula dell apparato Raccolta ed elaborazione delle misure Discussione e questionari 1.0

2 2 Illustrazione del progetto Lo strumento è realizzato con un tubo di cartone di lunghezza l=78,0 cm) rivestito internamente dal cartoncino nero o verniciato in nero al fine di ridurre la diffusione della luce sulle pareti interne ;chiare. Le due superfici agli estremi del tubo sono chiuse rispettivamente con un foglio di carta stagnola nel quale è stato praticato un foro di spillo Fig. 2 e con un foglio di carta translucida, fissati con elastici o con nastro adesivo, Fig 3, 4. Fig. 2 Fig. 3 Fig 4

3 3 Osservare e Dedurre Gli studenti posizionano lo strumento verso il Sole, osservano la sua immagine, ne disegnano il contorno. Ma come passare dall osservazione all acquisizione dei dati e alla loro interpretazione? Come stimolare gli studenti a formulare ipotesi e a verificarle? Attraverso un questionario strutturato in quesiti e in richieste operative, gli studenti riflettono, si pongono domande, mobilitano conoscenze e abilità già in loro possesso, formulano ipotesi, propongono soluzioni. Guarda la figura e rispondi. Questionario Se dirigi la superficie forata del tubo verso il Sole, cosa noti all altra estremità? Fai un disegno che riproduca la situazione osservata. Se raddoppio la lunghezza del tubo, come pensi si modifichi l immagine del Sole? Se aumento il diametro del foro, che succede all immagine del Sole? Perché? Come pensi che si formi l immagine del Sole sulla superficie di carta traslucida? 1. Come sono tra loro i triangoli che hanno per basi rispettivamente il diametro del Sole e quello dell Immagine? Perché? 2. Che relazione esiste tra le distanze L e l con i diametri D e d? 3. Immaginando di conoscere la distanza media Terra-Sole (L= 149,6* 106 km) come posso calcolare D?

4 4 Misura del diametro solare Si rivolge la superficie con il foro dello strumento verso il Sole fino a che non appare l immagine di quest ultimo sulla superficie opposta. Si misura il diametro dell immagine. DATI d immagine = (0,8 + 0,1) cm l = (78,5 + 0,1) cm L = (149,6 + 2,2) 10 6 km ELABORAZIONE DEI DATI Dsole = 0,8 * 149,6* 10 6 /78,5 = 1,33* 10 6 km ε(d) = 0,15 * 10 6 km D Sole = (1,33 ± 0,15) 10 6 km Tale valore appare veramente buono se confrontato con il valore comunemente accettato per il diametro solare (D=1,392 *10 6 km). Ulteriori attività Ripetere l esperienza in diversi periodi dell anno per rendere evidente come varia la distanza tra la Terra e il Sole (pari al 3,4% nel giro di un anno). Tentare di mettere in evidenza le macchie solari, ripetendo le misure in una stanza buia.

5 5 Dati Utili - Unità di misura di distanze astronomiche Unità astronomica (ua): distanza media Terra-Sole ( km) Anno luce (a.l.): distanza percorsa in un anno dalla luce nel vuoto, che viaggia a circa km/s (9 463 miliardi di km) Parallasse per secondo (Parsec, pc): distanza dalla Terra di una stella che ha una parallasse di 1 secondo d'arco ( miliardi di km) Approfondimenti Attività presso Meridiane a foro gnomonico, Mesturini (2002, Melchiorre e Pietroni 2012 e altre) Metodo di Aristarco, Metodo di Halley, Collegamenti interdisciplinari Matematica e Fisica: la geometria euclidea e l ottica geometrica. Arte: i raggi visuali e la tecnica della prospettiva. Storia e Filosofia: l astronomia al tempo dei greci.

6 6 Bibliografia AIF, La Fisica nella scuola Balihar D. 2013, Pinhole Cameras, Melchiorre C. e Pietroni S., 2012, Test del pinhole solar monitor presso la basilica di S.Maria degli Angeli, Roma, Mesturini G. 2002, Meridiane a camera oscura d Italia, XI Seminario Nazionale di Gnomonica, Verbania- Intra, Reyleigh J.W. S. 1892, Philosophical Magazine, 31, 87, Nautico Artiglio, Santa Maria del Fiore, Firenze Perinaldo