La última sesión la dedicamos al estudio del sol.
Así pues, comenzamos con la elaboración de cámaras estenopeicas a partir de latas de refresco recicladas.
Como primera toma de contacto, hicimos la siguiente experiencia:
El alumnado colocó una cartulina fotográfica con una herramienta encima en algún lugar donde hubiera bastante luz. Al cabo de unos minutos, la cartulina había oscurecido salvo la parte que había estado tapada por la herramienta, que continuaba blanca.
De manera que limaron una de las tapas de la lata e hicieron una nueva tapa de cartulina negra y cinta adhesiva que se pudiera quitar y poner con facilidad. Con un punzón abrieron un pequeño agujero a modo de estenopo e introdujeron un trozo de cartulina fotográfica enrollado dentro de la lata pero con el tamaño adecuado para no tapar el estenopo.
El proceso de elaboración se realizó siguiendo el modelo de Justin Quinnell, cuyo video se adjunta a continuación:
"...how to make a 6-month duration Pinhole Camera using only a beercan, photographic paper, a pin and lots of gaffer tape"
Tras permanecer las cámaras seis meses en exposición, el papel fotográfico será escaneado y, mediante un programa informático, las imágenes serán invertidas en colores y en orientación para obtener el positivado de estas fotografías.
Imagen extraída directamente de la cámara:
Imagen tras el tratamiento informático:
En una segunda parte de la sesión continuamos con la observación del sol usando diferentes procedimientos:
- Proyectando el sol sobre una cartulina, usando para ello un telescopios o binoculares.
- Proyección del sol en una cartulina utilizando un espejo cóncavo y una lente convexa.
- Observación directa usando un filtro solar seguro acoplado al objetivo de un telescopio.
Estos métodos constituyen procedimientos seguros para realizar observaciones del sol, por ejemplo en caso de eclipses e incluso permiten la visualización de algunas manchas solares.
Terminamos los últimos telescopios, los decoramos. Quienes se quedaron demasiado cortos con sus tubos o tenían que ayudar a compañeros con dificultades, necesitaron hasta el último momento.
La importancia de elegir bien la distancia del tubo, una vez que se dieron cuenta de que cada ojo es diferente. En el caso de esta estudiante la distancia del tubo tenía que ser de 43 cm.
Afinando el material para la presentación en la Feria de la Ciencia.
Preparamos los guiones para la Feria de la Ciencia, incluyendo el montaje de nuestra cúpula, donde proyectamos el cielo nocturno.
Los telescopios siguen en marcha. Cada estudiante está terminando su ocular y algunos ya han empezado a cortar el tubo. La longitud del tubo debe ser algo menor a la suma de las distancias focales, para que el mecanismo de la tapadera que no está fija, sino enroscada, le dé la holgura necesaria que permita a cada uno enfocar su telescopio.
Además, el diámetro de la lente del objetivo coincide con el diámetro interior del tubo de PVC pero necesita de una arandela hecha del mismo material que fije la lente. Si el orificio del ocular se ha centrado correctamente, la imagen puede llegar a ser nítida. Si se ha desviado, la imagen aparece muy distorsionada. Algunos estudiantes tuvieron que repetir sus oculares por este motivo. ¿Quién dijo que la experimentación era un camino fácil en el que siempre se acierta a la primera?
EL primer telescopio fue acabado con gran expectación. La entrada del tubo para el objetivo no permitía meter una arandela así que se improvisó una forma para fijar la lente. Con el primer telescopio se aprecia lo obvio: en un telescopio refractor como el de Galileo, la imagen se invierte y se aprecia la aberración cromática, especialmente en el filo de los objetos lejanos sobre fondo claro.
Aún más admiramos al científico italiano que pudo descubrir las lunas de Júpiter con tan rudimentarios instrumentos.
Cada estudiante tenía dos lupas de distinto diámetro y distinta distancia focal, de las que comúnmente usadas como material escolar y que se pueden adquirir en cualquier papelería.
En la sesión anterior habían calculado la distancia focal con el método experimental de la vela que ya usaba Galileo, y en esta sesión comenzaron con el cálculo de la distancia focal directamente con la luz solar. El Sol funciona como foco "en el infinito"y deben ir alejando el papel donde proyectan los rayos concentrados por la lente hasta que se concentren en un pequeño punto. La distancia de la lente al papel debe coincidir con la distancia focal que ya habían calculado. Bueno, más o menos.
Una vez aproximadas las distancias focales de ambas lentes se introduce el concepto de potencia de aumento, es decir, cuánto aumentará los ángulos usando un telescopio compuesto por nuestras dos lentes. Este factor es igual al cociente de las respectivas distancias focales de las lentes del objetivo y del ocular. Es nuestro caso 40,5/1,27 = 32 (aproximadamente). Además, para enfocar nuestro telescopio, la distancia entre ambas lentes debe ser aproximadamente igual a la suma de las distancias focales. Cada pareja de estudiantes comprobó empíricamente esta relación.
En una segunda parte de la sesión, comenzaron a fabricar los oculares. Debían hallar el centro de una tapadera de tubo de PVC, resaltar el centro y usar la taladradora eléctrica para que la abertura donde colocar el ocular esté bien centrada. El procedimiento es lento, sólo unos pocos acabaron antes de que terminase la sesión.
Como comentamos en la
introducción del Blog, este curso hemos incluido como novedad el estudio
de instrumentos ópticos. En una nueva sesión nos planteamos como
objetivo conocer los fundamentos de la óptica de los telescopios y
aprender a calcular la distancia focal de una lente usando un método
ideado por Galileo.
Mostramos al alumnado distintos tipos de lentes que se utilizan en
la óptica de los telescopios. Aprendiendo conceptos como la
distancia focal de una lente convexa y también cómo calcular los
aumentos de un telescopio a partir de las distancias focales del
objetivo y del ocular. Conocimos los fundamentos de telescopios
terrestres y astronómicos (reflectores y refractores). Incluso
simulamos el funcionamiento de un telescopio combinando dos lupas de
diferentes distancias focales.
En una segunda parte de la sesión, el alumnado se dedicó al
cálculo de la distancia focal de una de las lupas (la que
posteriormente usaremos de objetivo para la construcción de nuestro
telescopio). Para ello el alumnado colocaba vela, lupa y lámina de manera que
la llama quedara reflejada de manera nítida e invertida sobre la
superficie plana. A continuación medían la distancia desde la vela
a la lupa y desde la lupa a la superficie plana. Tomaron varias
mediciones suficientes y calcularon la inversa de sus cuadrados.
Tenían que llegar a la conclusión de que la suma de las inversas de
estas distancias era constante (aproximadamente constante debido a
los errores de medición). Usando el programa informático Geogebra,
calculaban una recta de regresión cuya ordenada en el origen les
permitía estimar la inversa de la distancia focal de la lente.
29 de marzo de 2016
Comenzamos la sesión introduciendo los colores y su
relación con la longitud de onda, qué rango es capaz de percibir el ojo
humano y enlazamos todo ello con el espectro de objetos astronómicos.
Como consecuencia de todo ello se plantea la importancia de los
radiotelescopios y sus ventajas frente a los telescopios ópticos, ya que
permiten recoger información que no logra captar el ojo humano. En
consonancia con lo anterior, el alumnado realizó una experiencia que
consistía en observar, a través de una cámara digital, cómo se ilumina
el led de un mando a distancia, cosa que no es posible sin cámara.
Otro
de los aspectos tratados en nuestras sesiones del Taller de Astronomía
es la obtención de distancias inaccesibles. A este respecto consideramos
especialmente interesante el Método del Paralaje. Este método
permite estimar la distancia de una estrella a partir de la variación de
su posición respecto a otras más lejanas desde distintos puntos de
observación.
En youtube podemos encontrar vídeos interesantes sobre este tema:
Basándose en este método, nuestros alumnos/as se confeccionaron unas
reglas graduadas personalizadas que les permitiera estimar distancias
usando el paralaje. Estas reglas medían la variación de la posición del
objeto visto primero con un ojo y después con el otro.
Para
personalizar estas reglas, cada alumno/a usaba la medida de la
distancia entre sus ojos y la distancia del ojo al dedo pulgar
manteniendo el brazo extendido.
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.
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.
La siguiente sesión tuvo lugar el día 15 de marzo de 2016. En ella aprovechamos la proximidad de la fecha del equinocio de primavera para reproducir la experiencia de Eratóstenes y obtener la latitud del lugar, midiendo el ángulo de incidencia de los rayos solares al mediodía solar en la fecha del equinocio.
Comenzamos la sesión viendo un vídeo introductorio en el que se explica de una manera amena y desenfadada 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.
Podemos encontrar el video en youtube:
A continuación repasamos algunas nociones sobre el ángulo de incidencia de los rayos del sol el día del equinoccio a la hora del mediodía solar, dependiendo de la latitud del lugar donde nos encontremos. De esta manera, para un observador situado en un lugar del ecuador terrestre, al mediodía solar, los rayos solares forman un ángulo de 0 grados con un poste clavado verticalmente en el suelo. Así mismo, para cualquier otro lugar de la tierra, el ángulo formado por el poste y los rayos solares al mediodía solar del día de equinoccio, coincidirá con la latidud de dicho lugar.
En una segunda parte el alumnado construyó su propio clinómetro usando el modelo del maletín del joven astrónomo.
Clinómetro de fabricación casera
Este clinómetro les permitirá medir ángulos desde los que se ven diferentes objetos, así como el de incidencia de rayos solares. Incluso combinar la medida de ángulos con la trigonometría para calcular distancias inaccesibles.
Midiendo el ángulo de incidencia de los rayos solares
También podemos deducir el ángulo midiendo sombras
Este año también participamos en el proyecto mundial Eratosthenes Experiment a través de la convocatoria en http://eratosthenes.ea.gr/
En el mapa de escuelas participantes hay cuatro centros andaluces, uno de los cuales es el nuestro. El año pasado éramos sólo dos así que parece que el proyecto está creciendo muy bien.
La primera sesión tuvo lugar el día 1 de marzo de 2016. El hecho de empezar el programa en fecha tan tardía nos obliga a centrarnos en realizar observaciones del cielo nocturno en las primeras sesiones con el fin de aprovechar al máximo las horas de noche. Comenzamos aprendiendo algunas enfilaciones de estrellas con objeto de identificar fácilmente algunas de las constelaciones y estrellas más destacadas.
También usamos algunos programas informáticos como el Stellarium para simular el cielo nocturno.
Por otra parte, los alumnos y alumnas construyeron sus propios planisferios siguiendo el modelo que aparece en el maletín del joven astrónomo de Rosa M. Ros.
Construyendo planisferios
En las primeras sesiones aprovechamos al máximo las noches
Tras aprender a usar el planisferio, aprovechamos que se había hecho
de noche para poner en práctica todo lo aprendido. Salimos al patio
del centro escolar y el alumnado localizó la Osa Mayor, Casiopea y
la estrella Polar. Algunas otras constelaciones como Orión, Tauro,
etc. Pudieron ver también el planeta Júpiter que, a pesar de la
contaminación lumínica de Sevilla, destacaba en la zona este de la
bóveda celeste.
Bienvenid@s al blog del Taller de astronomía del IES Itálica. Comenzamos los proyectos Profundiza 2016 con la misma ilusión que en las dos ediciones anteriores en las que hemos participado.
Este año también tendremos stand en la Feria de la Ciencia, donde nuestros participantes podrán exponer los instrumentos de observación y medida que van a fabricar. Como novedad, en esta ocasión apostaremos por los instrumentos ópticos aunque mantendremos otras actividades como nuestras ya famosas cámaras estenopeicas.
Alumnas fabricando cámaras estenopeicas con latas de refresco.
