Estudio del movimiento del sol a través del análisis de una sombra

Autores:

Francisco Domingo González Férez y Encarna Isabel Gómez Campoy. Profesores de Tecnología del instituto Romano García de Lorquí. Contacto:
fcodomingotecno@gmail.com encarnaisabel@gmail.com.


1.  Formulación de preguntas de partida, redacción y representación de las mismas.

Ø  Sabemos que el sol se mueve a lo largo del día.

Ø  El sol sale por el ……..Este

Ø  El sol se pone por el ……..Oeste

Ø  Su recorrido es de ……Este…. a  ……Oeste………… pasando por el …Sur……..

Ø  Situación del instituto.

Realizamos un croquis de la planta del instituto y situamos sobre él los puntos cardinales.  Para realizar el croquis podemos ayudarnos de la imagen satélite proporcionada por google. Podemos utilizar una brújula.


2.  Hipótesis de partida

Partiendo de un globo que simula la bóveda celeste, se representa la línea del horizonte y la situación de los puntos cardinales.   A continuación, cada alumno dibuja su hipótesis del movimiento del sol.

Hipótesis 1: Recorrido del sol en el mes de actual. Dibujo en el globo color azul

Hipótesis 2: Recorrido del sol en el equinoccio de marzo. Dibujo en el globo color rojo.

Hipótesis 3: Recorrido del sol en el solsticio de junio. Dibujo en el globo color negro.

¿Coinciden los recorridos? 

Representamos en papel la sombra aproximada de los recorridos dibujados sobre el globo.


3.  Experimentos para la comprobación de las hipótesis planteadas.

Fotografía y medición durante un día completo de la sombra del sol, desde la salida hasta la puesta del sol.

a.  En invierno. (día del solsticio, si es posible)

b.  En primavera (día del equinoccio, si es posible)

c.  En verano. (día del solsticio, si es posible)

Los alumnos organizan los turnos y horarios de medición.

Ø  Se decide tomar una medición cada media hora.

Ø  Se presta atención a la climatología para tener un día soleado y poco ventoso.

Ø  Se plasman las mediciones en un papel continuo, que quedara fijo en un lugar del patio a lo largo del día.

Ø  Las tres mediciones (inverno, primavera y verano) se harán sobre el mismo papel, que quedará guardado y enrollado hasta que se necesite.


4.  Comprobación de las hipótesis.

Una vez realizadas cada medición se puede comprobar si la hipótesis realizada individualmente se ajusta a la realidad observada. Se puede comprobar también si el sol sale por el E marcado por la brújula. Además, se revisa y se da la oportunidad de realizar una nueva hipótesis para la siguiente medición.


5.  Construcción de maquetas

Cada medición con su correspondiente sombra se dibuja a escala en papel A3, para ello los alumnos pueden trabajar en agrupamientos pequeños, parejas, tríos, etc.. Se necesita porta ángulos y regla.  En primer lugar hay que realizar una tabla con los datos de longitud de la sombra y ángulo para cada medición. Con esa tabla es fácil realizar el dibujo a escala. Según la edad de los alumnos este proceso será más o menos complicado, pero al ser repetitivo acaban realizándolo correctamente. Finalmente rotulamos el resultado dándole color amarillo a la dirección del sol y negro a las sombras. Los gráficos obtenidos son muy interesantes.

Como complemento a la actividad algunos alumnos construyeron modelos en maqueta para simular el movimiento de la tierra alrededor del sol y poder relacionarlo con las estaciones.

Para finalizar también se construyó un modelo con la ayuda de unas ventanas astronómicas, que son semiesferas de plástico trasparente graduadas de 15 en 15 grados tanto en horizontal como en vertical (la altura en vertical, o elevación del sol, se obtiene como el arctan(altura/sombra) cálculo que los alumnos pueden realizar con la ayuda de una calculadora científica). Sobre las ventanas dibujamos las distintas trayectorias del sol observadas. Además se fijó un gnomon en el centro para observar la proyección de su sombra producida con la luz de una linterna.


6.  Contenidos teóricos asociadas a la actividad.

En clase, los alumnos buscan información y trabajan contenidos teóricos asociados a la actividad:

Ø  La traslación de la tierra.

Ø  El eje de inclinación de la tierra

Ø  Las estaciones

Ø  Los equinoccios y los solsticios

Ø  Orientación con el sol.

Ø  Orientación durante la noche. La estrella polar.


7.  Finalización de la actividad.

Los alumnos ya deben ser capaces de dibujar correctamente la trayectoria del sol en su localidad en diferentes épocas del año. Se utilizará de nuevo un globo para dibujarlas.

¿Qué se pretende demostrar?

  • El trabajo consiste en estudiar la sombra del sol e diferentes momentos del curso escolar, empleando una metodología por indagación. Estamos habituados a ver el sol pero no nos fijamos realmente en cómo varía su movimiento. Con este trabajo los alumnos podrán responder a preguntas aparentemente sencillas como ¿por dónde sale hoy el sol? y ¿por dónde saldrá el 24 de Junio?, ¿dónde se encuentra exactamente el Este?, observa tu sombra, ¿cómo cambia a lo largo del día?, ¿es igual en invierno y en verano?.
  • El estudio de la sombra se realiza durante tres o cuatro días completos en diferentes épocas del año. Tras las mediciones se realiza un proceso de reflexión y cuestionamiento sobre los resultados obtenidos. Así como la diferencia entre ellas. Finalmente se contrastan los resultados con los obtenidos con las hipótesis de partida y se conectan con los contenidos académicos relacionados.
  • Adicionalmente, los alumnos inventan y construyen modelizaciones del movimiento de traslación de la tierra y de las observaciones realizadas. La actividad puede finalizar con la construcción de un reloj de sol.

Dirigido a:

  • Secundaria

Materiales necesarios:

  • Papel continuo para tomar las mediciones, un elemento vertical para medir su sombra (gnomon), globos.
  • Para trasladar las mediciones a escala en A3, se necesitará regla, porta ángulos, calculadora y aplicación móvil Planetdroit (o similar) para las medidas que no sea posible tomar. 
  • Si se quiere dibujar la trayectoria del sol en elevación se necesitan ventanas astronómicas o semiesferas de plástico.
  • Para representar la traslación de la tierra, se puede utilizar una bola de porexpan, una varilla y 4 tacos de madera para apoyar la varilla.

Riesgos:

  • Ninguno.

Enlaces:


·       Estudio de la trayectoria diaria del sol basado en la indagación. Jimenez Liso, Ruth López-Gay, Rafael. D. Didáctica de la matemática y de las ciencias experimentales, UAL. 2011.

 

·         Web del CNICE  http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/1ESO/Astro/contenido12.htm

Para saber más:

Observaciones:

  • Como actividad final sería interesante construir un reloj de sol.
  • Se realizó una gráfica correspondiente al mes de diciembre de 2016, es decir, con antelación a la fecha. Para ello se obtuvieron las medidas de la app planetdroid. Los alumnos la descargaron en su móvil y obtuvieron ellos mismos los datos necesarios.
  • Sería interesante marcar ene l instituto los puntos correspondientes a la salida del sol en los equinoccios y solsticios.
  • Alternativamente a los globos o las ventanas astronómicas se `pueden utilizar semiesferas de plástico como las de las bolas de las máquinas de regalos.