Taller de práctico de Astronomía IES Itálica
Datos del Proyecto
Descripción de la Experiencia
Desde 2014, nuestro centro es sede Profundiza con el Taller de Astronomía. Mi compañero Fco. Peñalosa y yo mismo, a excepción del primer año, hemos compartido este taller con gran aceptación entre, principalmente, nuestro alumnado. Ante la imposibilidad de abrir un tercer grupo, tuvimos que tomar la decisión de centrarnos únicamente en el alumnado de 1º y 2º de ESO, lo que nos ha obligado a rebajar el contenido matemático y a centrarnos en experiencias más prácticas.
Así, entre los objetivos planteados para este curso, encontramos:
- Comprender las características principales de los objetos celestes.
- Comprender el concepto de constelación y ser capaz de ubicar los principales hitos del cielo nocturno en nuestro entorno con ayuda de un planisferio.
- Utilizar el programa Stellarium para ubicar constelaciones y objetos celestes en cualquier lugar del planeta.
- Construir un clinómetro de madera, y ser capaz de usarlo con soltura para medir la altitud de distintos objetos.
- Comprender la experiencia de Eratostenes, y ser capaz de calcular la circunferencia terrestre con los datos proporcionados por otro centro educativo extranjero.
- Medir la distancia focal de una lente convergente y de un espejo de aumento.
- Construir un telescopio reflector con materiales asequibles y optimizar la imagen.
- Construir una montura Dobson para el telescopio.
A continuación, a modo de memoria, se describirán las primeras sesiones.
1ª Sesión:
Durante la primera sesión de los dos grupos, cada participante se presentó y algunos de los que participaron en el proyectos de años anteriores contaron su experiencia en PROFUNDIZA.
Los alumnos pudieron ver algunas de las fotos y vídeos que fueron publicados el pasado año en nuestro blog.
El alumnado «veterano» se dedicó a presentar los instrumentos y a resumir su experiencia del año anterior. Presentaron los telescopios refractores que construyeron el año anterior. Y, sobre todo, compartieron lo bien que lo pasaron en la Feria de la Ciencia, exponiendo telescopios, cámaras estonopeicas, etc.
Con la presentación sobre objetos celestes, el alumnado mostró su inquietud y compartió sus conocimientos previos, aunque algunos tuvieran relación con los OVNIS y la vida extraterrestre…
El programa Profundiza se extiende desde que se autoriza (sobre marzo) hasta finales de mayo, lo que nos deja sólo las primeras sesiones para la observación con telescopio (a partir del cambio de hora anochece muy tarde para que el alumnado de 1º de ESO permanezca en el centro).
Se presentó al alumnado el programa simulador Stellarium, con el fin de ir proporcionándoles algunas herramientas que les permita practicar la localización de algunos objetos astronómicos así como obtener un mapa dinámico del cielo en cualquier hora y fecha del año.
Aprovechando que ya era de noche salimos al patio del centro escolar, montamos el telescopio y el alumnado pudo observar algunos planetas como venus, que aparecía como una media luna debido a que en él se aprecian diferentes fases. También localizó el planeta Marte y algunas constelaciones como Orión, Tauro… Asimismo, gracias al planisferio del maletín del joven astrónomo, con el que obsequiamos a los visitantes a nuestro stand de la Feria de la Ciencia, pudieron comprobar cómo de fácil es orientarse en el cielo nocturno.
2ª Sesión:
Como una de las actividades que realizamos en cada una de las ediciones anteriores, propusimos que cada participante fabricara su propia cámara estenopeica usando para ello una lata de refresco reciclada y papel fotográfico proporcionado por nosotros.
Recomendamos como guía orientativa el vídeo de Justin Quinnel: “How To Make a 6-month duration Pinhole Camera” https://www.youtube.com/watch?v=wtZOWEB_wcI
El proceso de elaboración se desarrolló en el taller de Tecnología -gracias, Iván-, que se ha convertido durante estos años en «nuestra guarida».
Para empezar, el alumnado separó la tapa superior de la lata usando limas para desgastar la junta de dicha tapa. A continuación construyeron una tapadera de cartulina negra y cinta americana que se pudiera quitar y poner sin dificultad en la lata y que la mantuviera completamente a salvo de la luz solar. El proceso de fabricación culminó con la apertura de un estenopo en la parte central del lateral de la lata, esto se llevó a cabo abriendo cuidadosamente un pequeño agujerito con ayuda de un martillo y un punzón muy fino.
Ya sólo quedaba cargar la lata con papel fotográfico. Hay que tener en cuenta que muchos de nuestros alumnos y alumnas no conocían la existencia de estas cartulinas fotosensibles ya que sólo han conocido la fotografía digital. Así que realizaron una experiencia que consistía en colocar una de estas cartulinas con varios objetos encima y sin dejar la habitación a oscuras. Al cabo de unos minutos quitamos los objetos de encima de la cartulina y pudieron observar cómo la parte protegida de la luz continuaba blanca, al contrario de la parte expuesta, que había oscurecido. Para terminar, cada cual cargó su lata con papel fotográfico (el estenopo había sido tapado previamente con un trocito de cinta aislante negra), para ello fue especialmente importante tomar como precauciones colocar la cartulina por el lado correcto de modo que la cara fotosensible no estuviera en contacto con el lateral de la lata, y que la cartulina no obstaculizara el estenopo, pues en este caso impediría la entrada de la luz bloqueando la realización de la solarigrafía.
Para finalizar practicamos la colocación de la cámara con idea de que posteriormente el alumnado pudiera colocar las cámaras en sus casas, sujetando las mismas con bridas en alguna reja o lugar fijo, orientadas a alguna zona por donde el sol se sitúe en algún momento del día (preferentemente hacia el sur), una vez fijada la cámara, el alumnado quitará el trocito de cinta aislante con el fin de dejar libre la entrada de luz por el estenopo. La idea es dejar la cámara fija durante varios meses con el fin de que queden recogidas las trayectorias aparentes del sol con un paisaje de fondo. Cuando pase este período de tiempo se procederá al procesamiento de la imagen recogida en la cartulina.
3ª Sesión:
El objetivo de la sesión era que el alumnado conociera la experiencia de Eratóstenes para posteriormente reproducirla utilizando instrumentos de observación y medición elaborados por ellos mismos. La idea es llevar la experiencia a cabo en el momento de entrada del equinoccio de primavera midiendo para ello el ángulo de incidencia de los rayos solares con el fin de obtener la latitud del lugar así como participar en el Proyecto Eratóstenes a nivel internacional, el cual pone en contacto centros de diferentes partes del mundo con el fin de utilizar los datos obtenidos en las mediciones tomadas por los diferentes centros educativos para estimar el diámetro de la Tierra.
Comenzamos la sesión conociendo algunas nociones sobre la inclinación de la Tierra con respecto al plano de traslación de la misma alrededor del Sol y sobre la relación del ángulo de incidencia de los rayos solares con respecto a la latitud del lugar el día de entrada del equinoccio a la hora del mediodía solar. Posteriormente vimos un vídeo introductorio en el que se explica la experiencia de Eratóstenes y cómo calculó el radio de la Tierra con una precisión importante teniendo en cuenta los medios que tenía en aquella época.
https://www.youtube.com/watch?v=mPPb7EJSZ9w
En una segunda parte de la sesión, bajamos al taller para construir nuestro clinómetro de madera. El alumnado se organizó en grupos de 5 miembros con objeto de que cada uno de estos grupos construyera su clinómetro.
Dicho clinómetro consta de dos listones de madera dispuestos en forma de T, modelo inspirado en otro instrumento tradicional que se usaba agrimensura. Éste se clavaba en el suelo y el nuestro está atornillado a una peana, mientras que el otro listón está sujeto al primero por un tornillo que le permite bascular, dicho listón poseerá un tubito a modo de mirilla y un cuadrante graduado con una plomada colgando de un hilo desde el cuadrante, que permita medir el ángulo de inclinación.
4ª Sesión:
Hicieron falta algunas sesiones en horario de recreo durante los siguientes días para que los alumnos terminaran sus clinómetros. Finalmente, un grupo de alumnado del Programa profundiza se trasladó al recinto de Itálica con el fin de emular la Experiencia de Eratóstenes, usando para ello dichos clinómetros así como la relación entre la longitud de un poste vertical y la de su sombra. Fue una tarea difícil, pues el día estaba muy nublado, pero afortunadamente el Sol acabó luciendo los justo como para que pudiésemos tomar las mediciones.
Participamos en el proyecto internacional Eratosthenes (un proyecto en el que participan más de 1100 centros educativos de 38 países distintos), y compartimos nuestros datos con centros que estuvieran en nuestra mismo meridiano, aproximadamente. Así lo hicimos con el centro irlandés St Columba college.
En la web de nuestro centro expusimos fotografías y vídeos de la experiencia. Se puede observar cómo algunos alumnos y yo mismo llevamos los calcetines por fuera, uno de cada color. Es una iniciativa del Día Mundial del Síndrome de Down: todos somos diferentes, como los calcetines, pero iguales.
Además participamos en el concurso internacional para la mejor fotografía del proyecto Eratosthenes. Quedamos entre los 10 finalistas, no está mal.
5ª Sesión:
En esta sesión nos planteamos como primer objetivo dotar al alumno de recursos para identificar objetos celestes. Comenzamos la sesión identificando la Estrella Polar a partir de las constelaciones: Osa Mayor y Casiopea. A partir de ella se van localizando, mediante enfilaciones desde dicha estrella: Arturo, Spica, constelaciones como Boyero, Virgo, y otras constelaciones zodicacales, establecimos conexiones entre estas últimas y la eclíptica, especificando en ellas la localización de los planetas. Posteriormente, el alumnado se construyó sus planisferios usando el modelo del “Maletín del Joven Astrónomo” de Rosa M. Ros, y aprendieron a usarlo para identificar constelaciones y estrellas en el cielo nocturno.
En una segunda parte de la sesión abordamos el tema de la distancia de las estrellas. Para lo cual realizamos una curiosa experiencia que nos permitió entender el Método del Paralaje. Encendimos varias velas; una de ellas la pusimos sobre una mesa a una distancia intermedia del aula, el resto las colocamos al fondo del aula. El alumnado pudo observar en la oscuridad que al moverse un poco, la luz más cercana alteraba su posición aparente con respecto a las luces más lejanas. Enlazamos esta experiencia con su analogía con respecto a las estrellas y cómo método del “paralaje” permite estimar las distancias a estrellas cercanas a partir de la variación aparente de su posición con relación a las estrellas más lejanas (que aparecen invariantes ante el movimiento de traslación de la Tierra).
Finalmente el alumnado hizo uso del programa informático Stellarium para localizar planetas galaxias, nebulosas, etc., en diferentes constelaciones, con el fin de poder identificar posteriormente dichos objetos en el cielo.
http://www.youtube.com/watch?v=6UbduSLO1iU
6ª Sesión:
Enlazando con la fabricación de instrumentos de medición y observación a partir de materiales sencillos y económicos, iniciamos en esta sesión la construcción de un telescopio reflector a partir de los siguientes elementos: cartulinas y fixos, espejito cuadrado de 2 cm de lado, lupas pequeñitas que usaremos como oculares y un espejo de aumento de los que se usan en algunos cuartos de baño (con 17 cm de diámetro y un aumento de 2,5x).
Para construir nuestro telescopio seguimos los pasos que se muestran en el siguiente documento.
Así pues, nuestro primer paso consistió en medir las distancias focales de las lupas que íbamos a utilizar como oculares y de nuestros espejos de aumento. Para ello el alumnado midió la distancia de la lente hasta la proyección del Sol a mediante la misma lente sobre una superficie plana de color blanco. Posteriormente midieron de la misma manera la distancia focal del espejo convergente. De sus mediciones obtuvieron los siguientes datos:
Distancia focal de la lente: 2 cm. (aproximadamente)
Distancia focal del espejo convergente: 69 cm. (aproximadamente)
A continuación, procedieron a la construcción del tubo que iba a dar cuerpo al telescopio, para lo cual formaron un cilindro con las cartulinas cuyo diámetro coincidiera con el del espejo de aumento, y su longitud superara la distancia focal del mismo.
En el cilindro, recortaron un rectángulo de unos 3 cm de ancho y cuya longitud abarcara desde los 60 cm a distancia del espejo primario hasta 70 cm de distancia al espejo primario. En el interior del cilindro quedaba fijo el espejito secundario, el cual estaba pegado a un palillo sujeto a las paredes del cilindro y que, colocado formando un ángulo de 45º con el espejo primario, proyecta la imagen hacia el rectángulo que habían recortado.
El resto del tiempo lo llevaron experimentando cómo colocar el ocular para conseguir que el telescopio nos proporcionara una imagen a través del mismo.
7ª Sesión:
Un grupito de alumnos/as casi habían completado su telescopio. Una vez encontradas las posiciones de oculares y espejos de modo que proporcionara una imagen amplificada del exterior, procedieron a fijar los mismos con cinta adhesiva. No obstante se apreciaban algunos inconvenientes, principalmente la fragilidad del telescopio, cuyo cuerpo estaba construido a partir de cartulina. Por lo que con mucha facilidad se arrugaba o deformaba. Así pues, procedieron a endurecerlo con cola y más papel o cartulina. Algunos grupos incluso decoraron y/o pintaron el telescopio para conseguir un mejor acabado.
Con el fin de obtener un ejemplar más robusto, otro grupo de alumnos/as se afanaron en la construcción de un ejemplar con cuerpo de PVC. Para ello emplearon un tubo de PVC de 160 mm de diámetro que unimos al espejo convergente por el extremo más liso. Fue de gran utilidad el aprovechamiento de las medidas empleadas en la elaboración de los ejemplares con cartulina. Aún así, hubo que desechar las mediciones iniciales y volver a taladrar el cuerpo del telescopio para reubicar el ocular y el espejo secundario con el fin acercar más el foco al ocular. A todo ello se unía la necesidad de manipular con sumo cuidado el telescopio ya que el PVC descansaba sobre el espejo primario llegando en una de las ocasiones a partir el espejo debido a la presión sobre el mismo.
Al finalizar la sesión habían completado varios telescopios de cartulina y uno de PVC.
A continuación, cada uno midió la distancia entre sus ojos y la distancia del ojo al dedo pulgar con el brazo extendido con el dedo a modo de mirilla. Utilizando la relación de estas medidas, los alumnos estimaron distancias midiendo el desplazamiento relativo del dedo respecto al fondo, mirando el dedo con un ojo y después con el otro.
Para usar este método con más comodidad, se confeccionaron una regla graduada personalizada que permitiera estimar distancias usando el paralaje. Se organizó un concurso con objeto de que estimaran distancias con la mayor exactitud posible usando dichas reglas.
Más tarde, los alumnos vieron un vídeo grabado por alumnos de un colegio de Puerto Rico según el cual hallaban distancias usando el Paralaje, de manera que formaban un triángulo cuyos vértices eran el objeto y dos puntos de observación separados por una distancia conocida. Midiendo los ángulos en los puntos de observación eran capaces de hallar la distancia al objeto inaccesible.
https://www.youtube.com/watch?v=2RelG0npptI
Nuestros alumnos usaron ese mismo método para hallar distancias inaccesibles. Un vez medidos los ángulos, usaban trigonometría o programas informáticos como el Geogebra para calcular la distancia buscada.
Próximamente hablaremos delas últimas sesiones y de las conclusiones finales.
Imagen de: Pixabay.
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