Guia el universo!

Universidad Diego Portales

Modulo: Contenido y Didáctica Ciencias Naturales Trabajo en parejas:

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Alumnas: Karen Chávez, Jenniffer Rodríguez, Pamela Villegas.

¿Qué ubicación tiene la Tierra en el Universo? Planificación del viaje interestelar

¿Qué recursos y conocimientos necesitarías para emprender un viaje a una estrella? Imagínense que son científicas que viajarán por el Universo, con la oportunidad de explorar cualquier lugar u objeto. Para empezar con la planificación de su viaje, inicie la discusión a partir de las siguientes preguntas: ¿Cuáles son algunas de las dificultades que esperas enfrentar en este viaje? Limitarnos a aprender, no saber aprovechar cada uno de los aprendizajes de este viaje. Se espera lograr el objetivo de este viaje, aprender a analizar y a sacar conclusiones de los aprendizajes propuestos. ¿Qué quieres aprender durante el viaje? Quisiéramos aprender del sistema solar, cada uno de sus planetas, las lunas de algunos, irnos más allá y observar la vía láctea y las galaxias. Si existe algo más allá del universo. ¿Qué tipos de cosas y objetos esperas ver en el viaje? Observar cada uno de los elementos del universo, su clasificación y cada cosa que los rodea, comenzando por el sistema solar. Hagamos algunos cálculos: ¿Qué distancia recorrerá la luz en un año de 365 días? La distancia que se recorre el de 9.467.280.000.000 km, o sea, algo menos de 10 billones de kilómetros. La estrella más cercana al sistema solar se denomina próxima-centauro, y se encuentra a una distancia de 4.2 años luz. Expresa esa cantidad en kilómetros. 42.000.000.000.000 kilómetros



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Organicemos: - Clasifica y ordena los elementos y lugares mostrados en las láminas según la

organización del Universo; para ello deberás escribir los nombres de elementos y lugares en el grupo o conjunto que corresponda.

Sistema solar



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Vía láctea

Galaxias vecinas.

Universo

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7a/Small_Magellanic_Cloud_(Digitized_Sky_Survey_2).jpg



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Dibuja galaxias (como puntos o espirales) en la superficie del un globo desinflado, ahora dibuja un punto o espiral de color diferente y fácilmente distinguible entre las demás. Esta última será tu galaxia hogar.

- Infla el globo poco a poco y observa el movimiento de los puntos fuera de tu galaxia hogar durante la expansión.

- ¿Se acercan o se alejan de tu galaxia hogar? - ¿Qué sucede con las distancias entre galaxias? - Reflexiona sobre la posibilidad de que el Universo esté en contracción;

para simular esto, desinfla el globo y observa los puntos durante esta contracción. ¿Qué sucede con las distancias entre las galaxias?

Empecemos por conocer el Sistema Solar ¡A observar diariamente la Luna! Registra tus observaciones, indicando la fecha y hora. Agrega comentarios o preguntas. Día 1 14/05 21:00 La luna se encuentra con la mitad de

la luz, se observa brillante, aunque con alguna nubosidad.

Día 2 15/05 21:30 Se observa muy parecida a la de ayer, a diferencia que se encuentra más tapada de nube y no se observa tanto brillo.

Día 3 16/05 21:00 Esta noche no se ve la luna, la noche esta nublada.

Día 4 17/05 21:00 La luna tiene más cuerpo que el día 1, está muy tapada con poca luminosidad, existe un poco de bruma. Hoy es luna llena.

Día 5 18/05 21:05 Se observa con más cuerpo, mas iluminada, continua la línea llena.

Día 6 19/05 21:00 Hoy se observa la luna con un cachito menos, pero la observación es más larga ya que, existen muchas nubes que le tapan

Día 7 20/05 21:30 No se observa, ya que está nublado Día 8 21/05 21:30 No se observa, está nublado. Día 9 22/05 21:00 Se observa muy poco, se encuentra

con mucha nubosidad. Día 10 23/05 21:30 Se observa en cuarto menguante, al

igual que otros días.



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¿Cuáles son los tamaños de la Tierra, el Sol y la Luna?

- Escojan un tamaño con un diámetro definido para representar la Tierra y construyan un modelo de este planeta en plasticina (para precisar la medida es conveniente que utilicen el pie de metro). Luego, construyan un modelo de la Luna utilizando la misma escala. Pueden incluir cráteres en la Luna y continentes en la Tierra, y/o usar distintos colores para los dos cuerpos.

- A continuación, ubiquen los dos cuerpos de manera que la distancia entre ellos esté a la misma escala utilicen la Tabla de datos proporcionada previamente.



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Comparen sus modelos ¿Qué ocurrirá con la distancia entre la Tierra y La Luna si duplicamos el diámetro de la Tierra en el modelo? Predigan el tamaño y distancia que tendría el Sol a la misma escala utilizando los datos disponibles e intenten representarlos de alguna forma.

- ¿Cuáles son las principales dificultades que tuviste en la construcción del modelo? ¿Por qué es difícil hacer un modelo a escala real para mostrar tamaños y distancias astronómicas?

- Porque la distancia entre la luna y la tierra es muy grande. - Mientras más grande es el volumen del modelo de la tierra, más lejos

queda de la luna. - Si construyes un modelo del Sol y la Tierra al interior de la sala: ¿Qué

pasaría con el tamaño de la Tierra? ¿y el tamaño de la Luna?

- Serían muy pequeños y muy lejanos, casi insignificantes en tamaño, quedarían muy lejos.

- El modelo hecho en la clase: ¿Muestra los tamaños relativos de los tres

cuerpos con facilidad? ¿Muestra las distancias entre ellos?

- Es difícil porque hay una tremenda diferencia de tamaños y distancias, sobre todo el sol y la tierra.

Los modelos son construcciones muy útiles, pero recuerda que son solo representaciones, y no tienen todas las características de los fenómenos reales. - ¿Qué información útil es posible extraer del modelo elaborado en clases? - Se logra tener un concepto más real a cerca de las proporciones en

cuanto a tamaño y distancia. -



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- ¿Que características del sistema Sol-Tierra-Luna no son representadas en tu modelo?

- No se representan los movimientos de traslación y rotación.

Un modelo dinámico del sistema Tierra, Luna y Sol ¿De qué manera se mueve la Tierra? ¿Qué movimientos conoces tú de la Tierra y de la Luna? ¿Cómo podríamos evidenciar tales movimientos? La Tierra se mueve en sentido de las agujas del reloj. La Tierra realiza dos tipos de movimiento, “rotación, sobre su propio eje” y “traslación alrededor del sol”. La Luna también realiza un movimiento de rotación y también se traslada pero alrededor de la Tierra. Tales movimientos los podríamos evidenciar, al observar las nubes, poniendo un objeto en el suelo durante la mañana y observar las sombras que se producen en él a medida que el día avanza. Mirando la luna y observando el tamaño y su forma. Organícense en grupos de cuatro, y preparen un set de carteles con los nombres Tierra, Luna y Sol. Tres de los integrantes tendrán roles en este sistema según el cartel que les corresponda, y el/la cuarta tendrá el rol de director/a, quien será responsable de contribuir a la elaboración de registros y coordinación general. A cada grupo le corresponderá construir el modelo de movimientos con sus propios cuerpos, siguiendo la pauta a continuación. Este modelo no toma en cuenta ni tamaños ni distancias. Primera etapa: Rotación del Sol y de la Tierra. Para empezar, demuestren solamente los movimientos de rotación del Sol y de la Tierra. Recuerden que el Sol rota más lento sobre su eje comparado con la Tierra. Consideren además el sentido del giro (a favor o en contra de las agujas del reloj). ¿Este modelo es coherente con tu experiencia? Segunda etapa: Traslación de la Tierra alrededor del Sol. A continuación, demuestren el movimiento de traslación de la Tierra y que, al mismo tiempo, continúen el movimiento de rotación. La Tierra se desplazará en una órbita más o menos circular alrededor del Sol. Considerar el sentido del movimiento de traslación. Tercera etapa: Traslación de la Luna alrededor de la Tierra. En esta etapa el Sol descansa, la Luna gira alrededor de la Tierra en rotación y traslación, de manera que siempre exponga la misma cara hacia la Tierra.



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¿Cómo es la relación de rotación y traslación de la Luna que solo nos permite observar la misma cara? La relación de rotación y traslación de la luna que sólo nos permite ver observar la misma cara se debe a que el período de rotación de la Luna sobre su propio eje y el período de traslación alrededor de la Tierra coincide, la Luna nos presenta la misma cara hacia la Tierra. Es importante tener claro que el período de rotación es similar al período de traslación, en el caso de la Luna. Hagan el ejercicio de traslación de la Luna, primero sin rotar y luego con rotación. Etapa de integración: Traslación y rotación de los cuerpos Tierra, Luna, Sol. En esta etapa deberán integrar todos los movimientos de las tres etapas anteriores. ¿De qué manera se mueven la Tierra, la Luna y el Sol? Los movimientos de la Luna alrededor de la Tierra y de la Tierra alrededor del Sol son complicados. A los movimientos de rotación en torno a sus propios ejes se agrega movimientos de traslación. La Tierra y la Luna giran en torno a sus propios ejes. La rotación de la Tierra origina el día y la noche. La traslación de la Tierra en torno al Sol origina las estaciones del año. El hecho que la rotación de la Luna en torno a su propio eje y que su movimiento en torno a la Tierra son de exactamente la misma duración explica el por qué la Luna presenta siempre la misma cara hacia la Tierra. ¿Qué evidencias nos permiten señalar que estos cuerpos presentan rotación? En el caso de la rotación de la Tierra, podemos evidenciar el movimiento a través del paso de las horas a lo largo del día, la temperatura ambiental. Con estas observaciones, ¿se puede estimar la duración de la rotación y traslación de cada uno de los cuerpos estudiados? Se puede estimar la duración de rotación y traslación de la tierra y la luna debido al día y la noche y las estaciones del año. Pero no podemos evidenciar el movimiento del sol.



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Las evidencias reunidas, ¿permiten explicar el porqué siempre observamos la misma superficie lunar? Como explicamos anteriormente la Luna gira en torno a su propio eje y su movimiento en torno a la Tierra son de exactamente la misma duración por eso la Luna presenta siempre la misma cara hacia la Tierra. Esto no lo podemos evidenciar a simple vista.

Una alternativa: Secuencia fotográfica del modelo dinámico Para comenzar, marquen la posición del Sol, dibujando una cruz en el piso (puede ser con tiza o cinta adhesiva) y luego la trayectoria de la Tierra, utilizando los mismos materiales. A continuación y lentamente, repitan los movimientos de rotación y traslación, ya practicados en la actividad anterior, insertando pausas para que quien dirige tome una secuencia de fotografías; es importante que la persona responsable de tomar las fotografías mantenga su posición. Traspasen las fotografías de la cámara al PC y luego, utilicen el power point para hacer una presentación de las fotografías en secuencia y avanzando de manera automática, con el fin de obtener una animación del movimiento. De esta manera, pueden ver sus modelos dinámicos, relacionar lo visto con lo experimentado y consolidar sus aprendizajes. ¿Cuáles son las limitaciones del modelo realizado? Realicen una indagación online (por ejemplo: http://www.nasa.gov) acerca de los tiempos de duración de los movimientos de rotación y traslación de cada uno de los cuerpos en estudio. Para ello se sugiere completar la siguiente tabla y responder a las preguntas complementarias.



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El hecho de que el Sol sea un cuerpo gaseoso y la Tierra y la Luna posean una estructura más sólida, ¿influye en los movimientos de rotación? Si, influye en que al ser el sol un cuerpo gaseoso este gire de forma más rápida. ¿Qué relación existe entre los movimientos de rotación y traslación de la Luna, que siempre vemos una cara de la superficie lunar? La relación de rotación y traslación de la luna que sólo nos permite ver observar la misma cara se debe a que el período de rotación de la Luna sobre su propio eje y el período de traslación alrededor de la Tierra coincide, la Luna nos presenta la misma cara hacia la Tierra. ¿Qué ocurre con el tiempo atmosférico en diferentes países durante una semana?

- El tiempo va cambiando de un lugar a otro, no tan solo durante una semana, si no que puede ser en el trascurso de día o de horas.

¿Todos los países comparten la misma estación? - No todos tienen la misma estación del año, esto se debe al movimiento

de traslación de la tierra alrededor del sol. ¿Cuáles son algunas características de las cuatro estaciones del año?

- Una de las características importantes de las estaciones del año es que están determinadas por cuatro posiciones principales en la órbita terrestre, opuestas dos a dos, y que reciben el nombre de solsticios y equinoccios. Solsticio de invierno, equinoccio de primavera, solsticio de verano y equinoccio de otoño.

Una pelota de plumavit representa la Tierra en este modelo.

- Dibujen la línea ecuatorial, continentes y/o marcar con un punto su posición en la Tierra; destaquen el continente americano.

- Un palito de brocheta insertado en los polos representará el eje de la Tierra.

- Señalen qué cuerpo representará la ampolleta encendida en su modelo, si en este caso ocupa un punto fijo y tiene luz propia.

¿Cómo creen que se mueve la Tierra durante un día? Pueden primero mover el eje a favor de las agujas del reloj y luego en contra: ¿Qué sentido del movimiento es más coherente con sus conocimientos e ideas previas?

- Desplacen el cuerpo que representa a la Tierra alrededor del Sol. ¿Es importante si el eje del cuerpo que representa a la Tierra se encuentra en posición vertical o inclinada? ¿Qué ocurriría con la cantidad de energía que recibe un punto en la superficie si el eje es vertical en comparación con el eje inclinado?



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- Posteriormente integren los movimientos de rotación y traslación de la Tierra; recuerden que el eje Terrestre siempre está inclinado aproximadamente 23° con respecto al plano de la órbita. En algunas épocas del año el hemisferio norte está inclinado al Sol y en otros, el hemisferio sur (es importante mantener el ángulo de inclinación, aproximado, durante todo el movimiento de traslación).

- Exploren los cambios de luz y sombra durante los movimientos, procurando establecer relaciones entre estos cambios de iluminación y de sombra respecto de la alternancia entre el día y la noche. No es necesario ejecutar las 365 rotaciones en la traslación completa.

- Inserten un alfiler (de cabeza grande) en un lugar en la Tierra, que representará a una persona; observen el cambio de iluminación de la persona en la Tierra, al rotar y trasladar este cuerpo. Pongan en diferentes posiciones su alfiler (persona) y observen lo que sucede.

¿Cuánto tarda una rotación completa y un giro completo alrededor del Sol? Desafíos:

- Si ponemos a la persona en la línea ecuatorial y hacemos rotar la Tierra, ¿Podrías identificar los siguientes momentos: El momento en que la persona observa el amanecer. El mediodía. La puesta del Sol. La medianoche. Todas, al entrarse en la línea del educador la persona recibirá la luz de manera frontal



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- Imagina que estás en el Polo Sur: ¿Qué observarás en relación a la luminosidad recibida del Sol durante un año entero rotando y trasladándote?

- Durante el invierno no recibe luz solar en absoluto y en verano el sol, sin embargo, está todo el tiempo en una posición baja en el cielo sobre el horizonte

- ¿Qué sucederá si estás en el Polo Norte?

- En el polo norte, sucedería lo opuesto que en el polo sur

- ¿Qué diferencia existe con la situación anterior? - En el polo sur los días duran 1 año por lo tanto, hay luminosidad todo el

día. - El polo sur y el polo norte tienen distinta luminosidad.

- Si ponemos a la persona en nuestra latitud y simulamos un año entero,

rotando y trasladando la Tierra: ¿En qué puntos de la órbita la persona observará el día más largo (luz) y el más corto?

El más largo sería en verano y el más corto en invierno (solsticio y equinoccio) Haciendo predicciones acerca del efecto de la dirección de los rayos de luz sobre los cuerpos a. Si ponemos un pedazo de mantequilla o hielo a una cierta distancia, directamente debajo de la lámpara, encendemos la luz y medimos el tiempo que demora la mantequilla o hielo en derretirse. El tiempo que tarda en derretirse depende: de la temperatura ambiente, la presión atmosférica, la masa del hielo, la superficie exterior del hielo, la temperatura del trozo de hielo, de la existencia de fuentes de calor y su potencia. Se pueden calcular las calorías que harán falta para fundir el hielo, pero para calcular el tiempo en que lo haga, en este caso la mantequilla o hiela demorara un par de horas en derretirse debajo de la lámpara.



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b. Si cambiamos el ángulo de la lámpara, para que los rayos lleguen muy inclinados, pero se mantiene la misma distancia entre la lámpara y el objeto. ¿Espera observar algunas diferencias? ¿Qué justificación tiene para plantear eso? Respuesta: Se espera observar diferencias, ya que el calor de la lámpara llegara de forma indirecta al pedazo de hielo o mantequilla, y este tardara mayor tiempo en derretirse. Repitan el experimento con otro pedazo de mantequilla o hielo, en lo posible, de las mismas dimensiones.

Extrapolen los resultados obtenidos anteriormente con sus experiencias cotidianas de percepción de calor durante las 24 horas del día. (Ambientes de exteriores). Respuesta: Al igual que el pedazo de hielo o mantequilla, si nos ponemos debajo del sol en media día por una gran cantidad de tiempo nos dará mucho más calor en nuestros cuerpos, ya que a esa hora en los rayos del sol llegan con mayor intensidad, por el contrario si nos ponemos en la tarde en forma diagonal al sol no nos dará tanto calor ya que a esa hora los rayos llegan con menor intensidad de luz a nuestros cuerpos. Desafíos:



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El verano es la estación del año más calurosa; entonces, es la época en que hay una mayor intensidad de luz y más horas de iluminación. Utilizando el modelo representen la estación de verano en el hemisferio sur.

- ¿Cuáles son los meses de verano, representados por esta situación? Diciembre, Enero, Febrero y Marzo.

- En un día (24 horas) en el verano, ¿hay más horas de iluminación o de

oscuridad? En un día de verano hay mayor cantidad de iluminación, ya que los rayos solares caen sobre la superficie terrestre perpendicularmente, como pasa en verano, en el cual el Sol está muy alto, o caen de forma oblicua, como pasa en invierno, en el cual el Sol no está nunca tanto alto como en verano.

- ¿Cómo es el sentido del ángulo de inclinación del hemisferio norte,

respecto del Sol, comparado con el hemisferio sur? Debido a la inclinación del eje de la tierra en esta posición de los rayos solares inciden oblicuamente sobre el hemisferio norte, en cual se calienta poco, produciéndose en el invierno.

- ¿Cuál es la estación en el hemisferio norte? La estación en el hemisferio norte es el invierno. Ubiquen la Tierra para producir un día de invierno en el hemisferio sur.

- ¿Cómo es la iluminación en el polo sur? Durante el invierno austral el Polo Sur no recibe luz solar en absoluto, y en verano el sol, sin embargo, está todo el tiempo en una posición baja en el cielo sobre el horizonte. Mucha de la luz solar que llega a la superficie es reflejada por la nieve. La falta de calor solar, combinada con la elevada altitud (3200 m), significa que el Polo Sur tiene uno de los climas más fríos del planeta.

- ¿A qué mes del año, en el hemisferio sur, podría representar la posición

exhibida? Al mes de Diciembre.

- ¿Qué estación correspondería al hemisferio norte? La estación en el hemisferio norte es el invierno.



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- ¿Cómo es la iluminación en el polo norte?

Ubiquen la Tierra en la estación de primavera en el sur. ¿Cuál es la inclinación del eje de la Tierra con respecto al Sol? (Recuerde que la inclinación del eje con respecto a las estrellas no cambia, pero sí cambia con respecto al Sol debido a la traslación de la Tierra). ¿Cuál mes puede ser representado? El mes de septiembre. ¿Qué estación tiene el hemisferio norte en esta época? La estación del hemisferio norte es primavera. Para concluir, mueve la Tierra a través de una órbita completa, indicando las posiciones que corresponden a las cuatro estaciones. Compara el ángulo de los rayos de luz en verano respecto del invierno. Compara el número de horas luz diaria del verano con respecto al invierno. Un preconcepto que surge con frecuencia acerca de las estaciones, es que tenemos verano cuando la Tierra está cerca del sol e invierno cuando está lejos. ¿Como podrías refutar esta afirmación, de acuerdo a lo aprendido? Formula una hipótesis para explicar el fenómeno de las estaciones del año Las estaciones del año se dan por el movimiento de traslación de la tierra

Respondan las preguntas: ¿Qué aprendí? ¿Cambiaron mis ideas? ¿Cómo? ¿Qué aprendí? Elementos del universo; El sistema solar y sus elementos; la tierra, sus movimientos y los fenómenos que se producen en ella; La importancia de la luna. ¿Cambiaron mis ideas? Se profundizaron aun más los aprendizajes previos a esta guía.

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