Nanocam Escalas (Educación Secundaria - Bachillerato - Escuela de estrellas - Pamplonetario)

8/11/2019 Nanocam Escalas (Educacin Secundaria - Bachillerato - Escuela de estrellas - Pamplonetario)

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ESCUELA DE ESTRELLASmaterial didctico

NANOCAMESCALAS del UNIVERSO3 y 4 de ESO / Bachillerato

NANOCAMESCALAS del UNIVERSO

w w w

. e s c u e l a

. p a m p l o n e t a r i o

. o r g

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p l o n e t a r i o

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NANOCAM ESCALAS - 3 y 4 de ESO / Bachillerato

A c tiv id a d 1DocumentacinLa pelcula NANOCAM comienza con dos alumnos que tienen que realizar untrabajo de biologa sobre los cinco reinos de la naturaleza . En un primer momento no saben cmo empezar la tarea, por lo que deciden buscar informacinen la red. Nosotros tambin lo haremos:

Analiza los resultados:- Con qu combinacin de palabras has obtenido mayor cantidad deresultados?- Estudia las 10 primeras entradas del resultado ms ajustado y determinacul de ellas es la que ms te gusta y por qu.- Identifica las fuentes y analiza su fiabilidad.- Discute/defiende en clase la opcin ms interesante (segn tu parecer).- Qu compaero ha obtenido mejor resultado? Por qu?

- Realiza la bsqueda en otros idiomas.- Imagina que tienes que realizar este mismo trabajo de documentacin y nofunciona INTERNET. En qu otro tipo de publicaciones buscaras informacinadicional sobre los cinco reinos? Realiza una lista.- Crees que es importante consultar direrentes fuentes? Por qu?

Busca informacin en la red sobre los cinco reinos utilizando diferentes palabrasen el buscador. Por ejemplo: 5 reinos, cinco reinos, cinco reinos de la naturaleza,naturaleza cinco reinos...

Dividiremos la clase en grupos de 4 personas. Cada grupo debe buscar informacin sobre las ESCALAS DEL UNIVERSO en internet

Cada grupo debe defender y comentar la web que ms le ha gustado.- Habis encontrado alguna aplicacin para el mvil, o para algn dispositivo electrnico?Cul ha sido el grupo que ha obtenido mejores resultados?


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En el Planetario utilizaremos esta aplicacin de Nikon http://bit.ly/1fVR58M para completar la explicacin de las escalas. Entra en el enlace y explora la aplicacin


A c tiv id a d 2Explorando aplicaciones

Tambin te presentamos esta otra aplicacin. En 2012 Cary y Michael Huang desarrollaronwww.htwins.net/scale2/ , una herramienta muy interesante que nos ayuda a entender mejor las diferentes escalas que encontramos en el Universo.

Pulsando sobre cada elemento obtendrs ms informacin !

Pulsando sobre cada elementoobtendrs msinformacin !


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Siguiendo el ejemplo de la pgina anterior, busca el tamao de los siguienteselementos. A continuacin, resuelve las preguntas utilizando los datos anotados

Hormiga Colibr Baln basquet Humano Elefante

Tamao: 4 mm.Notacin Exponencialen metros: 4x10-3 m.

Tamao:Not. Exp:

Tamao:Not. Exp:

Tamao:Not. Exp:

Tamao:Not. Exp:

Ballena Boing 747 Pirmide de Guiza Monte Everest Maratn

Tamao:Not. Exp:

Tamao:Not. Exp:

Tamao:Not. Exp:

Tamao:Not. Exp:

Tamao:Not. Exp:

Preguntas

a) Si pusieras todos los elementos anteriores en fila cuntos metros mediran? y kilmetros?b) Cul es nuestra unidad de medida bsica: km ., cm . o m .?c) Cuntas hormigas hay que poner en fila para hacer una maratn?d) Cuntas maratones se necesitan para hacer una hormiga?e) Cuntos humanos (uno encima de otro) necesitamos para alcanzar la altura del MonteEverest?f) Cuntas pirmides de Guiza necesitamos para hacer un humano?g) Supongamos que en el mundo de los colibres, su tamao es la unidad de medida bsica. A esta unidad le denonimaremos colibrimetro (cbm.) . Siguiendo el mismo supuesto, en elmundo de las hormigas su unidad de medida bsica sera el hormigometro (hgm.) y en elde las ballenas el ballenometro (bnm .). Completa la tabla de la siguiente pgina utilizandonotacin exponencial. Puedes ampliar esta tabla con todos los elementos de la aplicacinque desees.

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A c tiv id a d 2Escalas del Universo


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h) Mide la longitud de tu aula. A esta medida le llamaremosaulometro (aum) .- Cuntos aulometros mide la mesa del profesor?- Cuntos aulometros mide t?

- A cuntos aulometros est Pars?- Cuntos aulometros mide el patio de tu colegio?- Cuntos aulometros mide un colibrimetro? Y un hormigometro? Y un ballenometro?

mmetro cbmcolibrimetro hgmhormigometro bnmballenometro

1

1

1

1

unidad demedida

4 x 10 - 3



A c tiv id a d 2Escalas del Universo


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Hasta ahora hemos trabajado elementos que son bastante familiares paranosotros. Pero qu ocurre cuando cuando las distancias son ms y msgrandes? Qu unidades debemos utilizar? Para ir calentando motores...Resuelve este crucigrama con los nombres de mltiplos y submltiplos delmetro: nuestra unidad de medida bsica.

M

E

R

T

Y

G

M

T

M I C O E T R O

N A


A. 10 -9

A. 10 -6

B. 10 -3

C. 10 -0

D. 10 3

E. 10 6

F. 10 9

G. 10 12

H. 10 15

I. 10 18

J. 10 21

K. 10 24.

micrometro

megametro


A c tiv id a d 3Crucigrama


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En la Tierra la unidad de medida bsica es elmetro junto con sus mltiplos y submltiplos.Por ejemplo: una flor de 5 cm, un rbol de1,5 metros, un trayecto en carretera de 97km...

La distancia ms grande que podemos medir en la Tierra es de 40.000 kilmetros ycorresponde a la longitud del Ecuador. Ladistancia media de la Tierra a la Luna es de380.000 kilmetros; en este punto ya vemosque esta distancia es demasiado grande parapresentarla en kilmetros. Por ello, dejandoatrs la superficie de nuestro planeta, paramedir distancias en el Sistema Solar utilizaremos una escala diferente.

Es importante elegir bien la escala para describir adecuadamente los distintos elementos.Por ejemplo, no decimos que una persona mide 1.700.000 micras, ni que una ballena mide0.3 kilmetros. A continuacin se explican brevemente las unidades de medida ms utilizadasen la Astronoma.

La unidad de medida del Sistema Solar es la

Unidad Astronmica (UA): es la distanciamedia Tierra-Sol y equivale a: 149.597.910km. Por ejemplo: Mercurio est a 0,387UAdel Sol y Marte a 1,524 UA . Es la unidad dedistancia utilizada en la medicin de rbitas ytrayectorias dentro del Sistema Solar. LaHeliopausa es la frontera entre el SistemaSolar y el espacio interestelar: la zona lmitede influencia de la radiacin solar. Se situaaproximadamente a 100 UA.

La estrella ms cercana al Sol se llama AlfaCentauri y se encuentra a 271.944 UA. Estenmero es suficientemente grande como paraque no nos aporte mucha informacin.Sabemos que est muy lejos, pero no cunto .Por lo tanto, escogeremos una unidad demedida que nos sea ms til. Para medir distancias tan grandes, disponemos del AoLuz, que es igual a la distancia recorrida por

la luz en el vaco en un ao. Equivaleaproximadamente a: 9.461.000.000.000 km.Por ejemplo, Alfa Centauri est a 4 aos luz de distacia, Antares a 600 aos luz y la EstrellaPolar a 431.



A c tiv id a d 4Escalas en Astronoma


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Responde a las preguntas. Cuando sea necesario, busca datos en la red.

a) Cuntos aos luz mide un metro?Cuntos aos luz mides tu?

b) Cuntos aos luz mide un hormigometro?

Y un ballenometro? Y un colibrimetro?c) Cuntos metros nos separan de la Galaxia Andrmeda?

d) Cuntas UA mide una Maratn? Cuntosminutos luz?

e) Cuntos centmetros nos separan de laNebulosa de Orin?

f) En 2004, la Voyager2 se acerc a laHeliopausa, a unas 85 UA. Busca dnde seencuentran la sondas Voyager 1 y 2.

A cuntos milmetros se encuentran?A cuntos aos luz?

g) Reformula las preguntas anteriores paraque las respuetas proporcionen informacintil.

Ejemplo: Cuntos centmetros mides t?

Los astrnomos no suelen utilizar el ao luzpara sus clulos. Ellos prefieren el Parsecque equivale 3.26 aos luz, o 206.265 UA.En cosmologa incluso el parsec o el ao luzse quedan pequeos por lo que es habitualque se utilice el efecto de la propia expansindel Universo sobre la luz de los objetos muylejanos para describir la distancia a la que seencuentran.Pero estas cosas y otras muy apasionanteslas descubrirs si llegas a ser un astrnomo.

Como vers, en estas preguntas la escala que se ha utilizado no ha sido la adecuada,ya que las respuestas proporcionan una informacin poco til , aunque los datos seancorrectos. Por ello es importante elegir las escalas adecuadas en cada ocasin.



A c tiv id a d 4Escalas en Astronoma


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Hemos definido el ao luz como la distancia que recorre la luz en el vacodurante un ao. Existen submltiplos del ao luz que pueden ser de utilidadpara medir distancias ms pequeas. Entre ellos los ms utilizado son la horaluz, el minuto luz y el segundo luz. Estos submltiplos suelen usarse tambinpara medir distancias en el Sistema Solar.De esta manera, las horas luz son una alternativa adecuada a las UA. Por qu es util la hora luz? porque nos informa del tiempo que se necesita pararecibir seales de distintos puntos del Sistema Solar.Calcula y responde a las preguntas.

Calcula.- Cantos kilmetros son una hora luz ycuntos una UA.- Cantos KM y UA son un minuto luz. Hazlo mismo con un segundo luz.

Cul de los tiempos-luz es ms adecuadopara medir las siguientes distancias? Paramedir la distancia

- Tierra-Luna

- Tierra-Sol- Sol-Saturno

Tierra - Luna

Sol - Mercurio

Sol - Venus

Sol - Tierra

Sol - Marte

Sol - Jpiter

Sol - SaturnoSol - Urano

Sol - Neptuno

seg - luz metro-luz hora - luz

Completa esta tabla combinando diferentes distancias y unidades de medida.

Distancias

MedidasUA segundoluz

metroluz

horaluzKm



A c tiv id a d 5 Aos luz - distancias luz


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Est pensado para que estudiantes como vosotros utilicenlas antenas de comunicaciones interplanetarias de la NASA!!!!

Te animamos aque tomes parte en este proyecto educativo,ya que tendris acceso a toda la documentacin y materialdidctico necesarios para poder disfrutar de la Radioastronomadesde vuestro centro educativo.

Supongamos que vamos a utilizar la antena de Robledo de Chabela para enviar datos de

nuestra clase a la sonda Voyager 2.Las sondas tiene un dispositivo mediante el cul reenva un mensaje automtico diciendoOK una vez que recibe una seal.

Si son las 10 de la maana cuando habis enviado el mensaje, cundo recibireis el OK?.

Redaccin

Estamos en el ao 3000 . Tu mejor amigadespeg hace pocos meses en el Marsbus764 hacia Marte, porque ha decidido seguir sus estudios en el Insituto Tharsis.

El da en que se ha producido del aterrizajemarciano es el da en que menos distanciahay entre la Tierra y Marte. Tu amiga acabade llegar a su destino, y la estancia de stase prolongar hasta que los planetas vuelvana estar en la misma dispocicin: para ello,deben transcurrir aproximadamenteb 2 aos(terrestres). A lo largo de este tiempo la distancia entrelos 2 planetas va a ir cambiandoapreciablemente:

Obseva la imagen N1. Si tu amiga te envaun mensaje nada ms llegar, y t lerespondes nada ms recibirlo, Cuntotiempo has tardado en recibir su mensajey cuanto ha esperado ella para recibirlo?

Obseva la imagen N2. Tu amiga seencuentra el el punto ms lejano respectode la Tierra.

Escribe una redaccin comentando su viaje,las comunicaciones que habis establecidoy los problemas que han surgido... Deja volar tu imaginacin!!

Para profundizar ms en el tema, te presentamos el Proyecto Partner:www.partner.cab.inta-csic.es/

Imagen N 1 - 11/12/3000

=Tierra =Marte

Imagen N 2 - 17/11/3001



A c tiv id a d 5 Aos luz - distancias luz


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Hasta el momento, a la hora de trabajar las escalas, hemos partido de elementosms o menos conocidos hasta distancias realmente grandes. Ahora tocaadentrarse en mundos ms pequeos, pero no por ello menos interesantes ysorprendentes. De la misma manera que en cada escala llegando a ciertoslmites nos era complicado entender el tamao del elemento o distancia queque pretendamos medir, en los pequeos mundos tambin nos ocurrir lomismo; nos daremos cuenta de que entre los elementos que consideramospequeos, si los comparamos unos otros, algunos de ellos resultan realmentegigantescos comparando con el resto... Para entender mejor todo esto, antesque nada, vamos a presentar tres elementos y entender las diferencias detamao que hay entre ellos.

vuloNotacin Exponencial

en metros: 10-4 m.

tomo de CarbonoNotacin Exponencial

en metros: 10-10 m.

ProtnNotacin Exponencial

en metros: 10-15 m.

a) Cuntos vulos tenemos que poner uno detrs de otro para hacer un metro? Cuntostomos? Cuntos protones?b) Si un tomo de Carbono tuviera el tamao de una naranja de 10 cm. cmo de grandesera un vulo?

- Busca en la aplicacin un elemento que se aproxime a ese tamao.c) Si un protn tuviera el tamao de la misma naranja, cmo de grande sera un tomo de

Carbono? Y el vulo? Y t?- Busca en la aplicacin un elemento que se aproxime a ese tamao.c) Cunto mides?

- Cuantos protones hay que poner uno encima de otro para alcanzar tu tamao?Cuntostomos de carbono? Cuntos vulos?

Es hora de poner en marcha los ovulometros, atomometros y protonometros...Completa la tabla de la siguiente pgina y responde a las preguntas.

Nota: El vulo es la clula ms grande del cuerpo humano y lo hemoselegido para este ejercicio debido a que se encuentra en el lmite devisibilidad del ojo humano.



A c tiv id a d 6Micro-mundos


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mmetro(unidad demedida bsica)

ovmovulometro atmatomometro prmprotonometro

1

1

1

1

unidad demedida

Responde a las siguientes preguntas:

- Busca el dimetro de la Tierra- Cuntos protones hay que poner uno detrs de otro para alcanzar la longitud deldimetro terrestre? Cuntos tomos de Carbono? Cuntos vulos?

- Si un protn tuviera el tamao de la Tierra ...- Cmo de grande sera un tomo de carbono?- Relaciona el dato obtenido con las UAs

10 -4 10 -10 10 -15



A c tiv id a d 6Micro-mundos


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Las imgenes de abajo te ayudarn a hacerte una idea sobre el tamao de cada uno deellos. Y la imagen de la pgina siguiente los presenta comparndolos con el Sol.

1.Luna 2.Mercurio 3.Marte 4.Venus 5.Tierra 6.Urano 7.Neptuno 8.Saturno 9.Jpiter

123

5 4

12345

9

6

8

7

En el Planetario, en el pasillo que se encuentra antes de entrar a la salaTornamira, cuelgan del techo los planetas del Sistema Solar (incluido el planetaenano Plutn). El dimetro que tiene el mayor de los planetas, Jpiter, es de71 cm. El Sol que le correspondera a "nuestro Jpiter colgante sera unaesfera de casi 7 metros de dimetro. Completa la tabla (en parte con los datosde la pgina 8) con los datos que faltan.

Escala: 1 metro = 201.387.830,99Dimetro Jpiter = 71 centmetros (142.985,36 km)Dimetro Sol = 6,912 metros (1.392.000,00 km)

NOMBREDimetro km

Dimetro Escala (m)Distancia Media al Sol (UA)

Distancia Escala (m)

Mercurio4.879

_____ 0,387

288

Venus12.103 _____ _____

537

Tierra12.756 _____ _____

743

Marte6.794

_____ _____

1.132

Luna3.475

_____ _____*

1,91*

Jpiter 142.985

0,710 _____

3.865

Saturno120.534

_____ _____

7.084

Urano51.115 _____ _____

14.256

Neptuno49.533 _____ _____

22.336

Plutn2.296

0,011 _____

29.328

NOMBREDimetro km



* Las distancias de la Luna hacen referencia a partir de la Tierra (no del Sol, como en el resto de los casos).



A c tiv id a d 7El Sistema Solar a escala


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A continuacin, vamos visualizar el Sistema Solar de la entrada al Planetarioa travs del programa Google Earth. Empieza por situar el Sol en la plaza detu ciudad/pueblo, y a partir de ah coloca los 8 planetas, la Luna y Plutnutilizando los datos de la tabla.

NOMBREDimetro km



Mercurio4.879

_____ 0,387

_____

Venus12.103

_____ _____ _____

Tierra12.756

_____ _____ _____

Marte6.794

_____ _____ _____

Luna3.475

_____ ____* _____

Jpiter 142.985

_____

_____ _____

Saturno120.534

_____

_____ _____

Urano51.115 _____

_____ _____

Neptuno49.533 _____

_____ _____

Plutn2.296

_____

_____ _____

NOMBREDimetro km

Dimetro Escala (m)

Distancia Media al Sol (UA)Distancia Escala (m)

* Las distancias de la Luna hacen referencia a partir de la Tierra (no del Sol, como en el resto de los casos).

Repite el ejercicio. Esta vez el Sol ser una naranja de 10cm . Completa la tabla, y simulaeste Sistema Solar escalado con Google Earth. Teniendo en cuenta todo el espacio queocupa, aprecias qu pequeos son los planetas y qu vaco est? Calcula tambin teniendoen cuenta la escala utilizada, a qu distancia se encuentra la siguiente naranja, es decir,la siguiente estrella: Prxima Centauri (se sita a 4,37 aos luz).



A c tiv id a d 7El Sistema Solar a escala


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Qu tienen en comn el tomo de Oxgeno y el Sistema Solar? El primerotiene 8 planetas, y el segundo, 8 electrones. A continuacin proponemos unaactividad que los relaciona.

Vamos a comparar el tomo de Oxgeno conel Sistema Solar, de manera que situaremosel ncleo del tomo en el lugar del Sol. A la hora de compararlos, hay que tener encuenta, que en ambos sistemas prcticamentela totalidad de la masa se situa en el centro:el Sol en el Sistema Solar, el ncleo en eltomo. Pero no debemos olvidar que las leyesfsicas que rigen mbas estructuras son denaturaleza diferente: los planetas orbitanalrededor del Sol segn las leyes de lagravitacin, mientras que los electrones seecuentran en orbitales (nubes de probabilidad)siguiendo las leyes de la mecnica cuntica.En cualquier caso, lo que nos interesa esvisualizar el gran vaco que existe en ambasestructuras, y para ello realizaremos elsiguiente ejercicio, con los datos que sepresentan a continuacin:

Simplificando los datos, estimaremos lassiguientes medidas:- Ncleo del tomo de O: 3X10 -15

- Dimetro del Sol:1,5X10 11

- Tamao tomo de O: 10 -10

- Tamao Sistema Solar: 200 UA- Si el ncleo del tomo de Oxgeno tuvierael tamao del Sol, qu tamao tendra eltomo? Expresa el resultado en UA.- Est claro que el tomo es muchsimoms pequeo que el Sistema Solar. Peroen relacin al volumen que ocupa la masaque contienen mbas estructuras cul delas dos es mayor?Te ha sorprendido el resultado?

Fjate en lo que te rodea: el cuaderno, el bolgrafo, la ropa que llevas, la mesa en laque estn tus cosas...todo esto est formado por tomos, incluso t mismo. El tomoes un trmino que proviene del Griego antiguo y significa indivisible ; se considerabael const ituyente bsico de la materia. Hoy sabemos, que el tomo est formado por

partculas ms pequeas que podemos separar, pero sigue siendo una de las unidadesbsicas en las se organiza la materia. Pero curiosamente, vemos que la masa deltomo se concentra en un vol umen infinit esimal del mismo. Es como si estuvieseprcticamente vaco.



A c tiv id a d 8El Sistema Solar y el tomo de oxgeno


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Las actividades de divulgacin y educacin cientfica del Planetario de Pamplonacuentan con el impulso de laObra Social "la Caixa" y la Fundacin Caja Navarra

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