Taller de tierra_y_universo (1)

POSTITULO PRIEMR CICLO MODULOCIENCIAS NATURALES EJE DE TIERRA Y EL UNIVERSO

Taller DE Tierra y Universo

¿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 científicos 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?Las dificultades que se pueden enfrentar serían: que la nave se detenga a la mitad de camino por falta de combustible, estrellarnos con una roca, encontrarse con objetos no conocidos, no llevar agua y alimento suficiente para el viaje, no saber el camino para volver.

- ¿Qué quieres aprender durante el viaje?Queremos aprender las características, de Sol, si hay sonido, hay vida en otros planetas, si Marte se parece a la Tierra.

- ¿Qué tipos de cosas y objetos esperas ver en el viaje?Esperamos ver: estrellas, meteoritos, asteroides, Via Láctea, la Tierra vista desde arriba, satélites naturales y basura espacial.

Organicemos:

- Ubica diferentes láminas de elementos del universo, imprime o recorta.

- 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.

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UniversoEl 90% tiene masa oscura. Aquí encontramos: Asteroides, Cometas, Meteoritos, Planetas, Satélites, Estrellas, Galaxias, etc.

Galaxias Vecinas:Nubes de MagallanesEl DragónOsa menorEl EscultorFogónLeoNGC-6822NGC-221(m32)AndromedaTriangula

Vía LácteaConjunto de estrellas

Sistema Solar:Compuesto por: Sol, planteas, lunas, etc.

¿El Universo cambia?

- Dibuja galaxias (como puntos o espirales) en la superficie del 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?

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Las galaxias se alejan a medida que el globo se expande- ¿Qué sucede con las distancias entre galaxias?

Las distancias entre las galaxias va aumentando.- 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?Entre las galaxias disminuyeron las distancias.

Empecemos por conocer el Sistema Solar

¿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?La distancia entre ellas disminuye

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? Las dificultades presentadas tuvieron al usar las unidades de medidas y los tamaños que reales que presentan la Tierra y el Sol.

- 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?No se podría visualizar

- El modelo hecho en la clase: ¿Muestra los tamaños relativos de los tres cuerpos con facilidad? ¿Muestra las distancias entre ellos?Sí, muestra los tamaños relativos y sus distancias.

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?Observamos la distancia y el tamaño (a escala) del Sol, Luna y Tierra.

- ¿Que características del sistema Sol-Tierra-Luna no son representadas en tu modelo?Las magnitudes, radiación del Sol, luz y sombra, movimientos, fases de la Luna.

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? Rotación y Traslación

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¿Cómo podríamos evidenciar tales movimientos?Día/ NocheEclipse

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? Sí, estamos demostrando que la Tierra demora 24 hrs.

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.¿Cómo es la relación de rotación y traslación de la Luna que solo nos permite observar la misma cara? 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.La rotación de la Luna dura 27 días y 7 horas y vemos una sola cara porque el Sol solo ilumina una cara.

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?La Tierra: rotación y TraslaciónLuna: RotaciónSol: Rotación ¿Qué evidencias nos permiten señalar que estos cuerpos presentan rotación? Tierra: día y la noche

Con estas observaciones, ¿se puede estimar la duración de la rotación y traslación de cada uno de los cuerpos estudiados?

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Utilizando como referencia el tiempo de la Tierra

Las evidencias reunidas, ¿permiten explicar el porqué siempre observamos la misma superficie lunar?Como la Luna rota 27 dias y 7 horas y su traslación dura lo mismo. El Sol ilumina solo una cara, por eso vemos la misma.

¿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.

Cuerpo Tiempo de rotación Tiempo de TraslaciónLuna 27 días y 7 horas 27 días y 7 horasTierra 24 horas 365 dias y 6 horasSol Polos: 30 dias

Ecuador: 26 diasEl movimiento de traslación lo realiza a una velocidad de 2.150 Kms/seg y demora aproximadamente 225 millones de años en una revolución alrededor del centro galáctico.

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 porque el Sol es más liviano¿Qué relación existe entre los movimientos de rotación y traslación de la Luna, que siempre vemos una cara de la superficie lunar?Solo vemos una superficie, porque en ese momento el Sol está iluminando ese lugar.

¿Cómo se producen las estaciones del año

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¿Qué ocurre con el tiempo atmosférico en diferentes países durante una semana? El tiempo va acmbiando de un lugar a otro, no tan sólo durante una semana, sino que puede ser en el transcurso del día y 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 y la inclinación del eje de la Tierra. ¿Cuáles son algunas características de las cuatro estaciones del año?Las cuatro estaciones están determinadas por cuatro posiciones principales en la órbita terrestre, opuestas dos a dos, que reciben el nombre de solsticios y equinoccios. Solsticio de invierno, equinoccio de primavera, solsticio de verano y equinoccio de otoño. En los equinoccios, el eje de rotación de la Tierra es perpendicular a los rayos del Sol, que caen verticalmente sobre el ecuador. En los solsticios, el eje se encuentra inclinado 23,5º, por lo que los rayos solares caen verticalmente sobre el trópico de Cáncer (verano en el hemisferio norte) o de Capricornio (verano en el hemisferio sur).¿Qué ocurre con los períodos de luz y oscuridad durante las estaciones del año? En el verano hay más luz solar, por lo tanto el día duraría más. Al contrario del invierno, hay menos luz solar y las noches serían más largas.

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 de linterna

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?

- Posteriormente integren los movimientos de rotación y traslación de la Tierra; recuerden que el eje Terrestre siempre está inclinado aproximadamente 23° (transportador) 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).

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- 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 delSol?El movimiento de traslación dura 365, 6 horasEl movimiento de rotación dura 24 horas.

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.

- Imagina que estás en el Polo Sur: ¿Qué observarás en relación a la luminosidad recibida del Sol durante un año entero rotando y trasladándote? ¿Qué sucederá si estás en el Polo Norte? ¿Qué diferencia existe con la situación anterior?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.

- 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?

En verano hay más horas de luz y en el invierno hay menos horas de luz.

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Haciendo predicciones acerca del efecto de la dirección de los rayos de luz sobre los cuerpos

a. Si ponemos un pedazo de mantequilla o cubos de hielo a una cierta distancia, directamente debajo de la lámpara, (alargador eléctrico) encendemos la luz y medimos el tiempo que demora la mantequilla o hielo en derretirse.b. Si cambiamos el ángulo de la lámpara, para que los rayos lleguen muy inclinados, pero se mantiene la misma distancia (huincha de medir) entre la lámpara y el objeto.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 del hielo, de las existencias de fuentes de calor y sus potencias.

¿Espera observar algunas diferencias? ¿Qué justificación tiene para plantear eso?Se espera observar diferencias, ya que el calor de la lámpara llegará en forma indirecta al pedazo de hielo o mantequilla y este tardará 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).

El modelo anterior nos muestra al igual que si nos ponemos debajo del Sol al medio día por una gran cantidad de tiempo nuestro cuerpo aumentará de temperatura, ya que a esa hora los rayos del Sol llegan con mayor intensidad, por el contario si nos ponemos en la tarde en forma diagonal al Sol , no nos dará tanto calor, porque llegan con menos intensidad. 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, debido a que los rayos solares caen en la superficie de la Tierra en forma perpendicular, como pasa en verano por lo que el Sol está muy alto.

- ¿Cómo es el sentido del ángulo de inclinación del hemisferio norte, respecto del Sol, comparado con el hemisferio sur?Debido a la inclinación de la Tierra esta posición inciden en la llegada de los rayos solares, produciéndose el invierno.

- ¿Cuál es la estación en el hemisferio norte?La estación del 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.

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

Mes de julio

- ¿Qué estación correspondería al hemisferio norte?Correspondería a la estación de verano

- ¿Cómo es la iluminación en el polo norte?

Más luz que el polo sur

Ubiquen la Tierra en la estación de primavera en el sur.

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¿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).El eje de rotación de la Tierra está inclinado unos 23,5°

¿Cuál mes puede ser representado?Mes de septiembre

¿Qué estación tiene el hemisferio norte en esta época?En otoño

Para concluir, mueve la Tierra a través de una órbita completa, indicando las posiciones que corresponden a las cuatro estaciones.Los rayos del Sol son más directos en verano y en invierno está más inclinados, por lo tanto son más débiles.

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. ¿Cómo 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?

Aprendimos:Elementos del Universo: Sistema Solar y sus elementos; la Tierra y sus movimientos; los fenómenos que se producen en la Tierra y la importancia de la Luna.

¿Cambiaron mis ideas? ¿Cómo?Al realizar un trabajo con material concreto nos queda más interiorizado los aprendizajes y además nuestras perspectivas cambiaron.

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