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DIDATTICA Studio dei crateri lunari

Pubblicato il: 13/12/2012

Liceo Scientifico Maserati di Voghera
Prof. Benenti Mario


Nelle Scienze della Terra i crateri della Luna sono uno degli argomenti più affascinanti, enigmatici e alieni al tempo stesso. Forse ciò è dovuto al fatto che stanno lì da miliardi di anni indisturbati a ricordarci il passato violento del Sistema solare e la possibilità che cadano anche sulla Terra, forse ci richiamano il “Meteor crater” dell’Arizona o lo sbarco sulla Luna o forse semplicemente l’osservazione della Luna di notte da parte degli innamorati.


Chi volesse fare uno studio ragionato sulla formazione dei crateri può trovare interessanti metodiche proposte dalla stessa NASA come attività didattiche. Il Progetto si compone di almeno 4 attività di sui una esterna nel cortile della scuola e le altre in classe. Chi potesse può portare gli alunni in un Osservatorio a completare il loro percorso didattico ed emozionale.


Seguendo questa impostazione la prima attività da fare è l’osservazione dei crateri attraverso software opportuni come Google Earth invitando gli studenti a porsi domande come ad esempio se i crateri possano avere origine vulcanica o da impatto, quali fattori influiscono profondità e dimensioni dei crateri e se sia possibile datarli. Come cratere modello di studio viene proposto il cratere Aristarchuse ,



che è abbastanza grande e ricco di particolari da studiare. In particolare i raggi (materiali scagliati lontano) indicano la direzione opposta alla provenienza dell’impatto. Lo studio può essere fatto con letture in Inglese previo accordo con il collega di Lingua straniera.


Gli studenti al termine della discussione devono fare una ipotesi sulla formazione dei crateri da sottoporre a verifica sperimentale.


Come seconda attività vengono invitati a costruire una metodica per riprodurre i crateri in laboratorio o meglio all’esterno della scuola (nel cortile). Bisogna portarli a proporre spontaneamente l’uso di biglie o bocce di diverso tipo da scagliare o lasciar cadere sulla sabbia. Dovranno arrivare alla conclusione che bisogna sottoporre a controllo i fattori in gioco scegliendo adeguatamente la massa dei proiettili (impactors, per esempio 50, 200 e 5000 grammi) e l’altezza di caduta (ad es. 60, 90 e 200 cm). A terra bisogna preparare un recipiente di sabbia, andrebbe bene quello del salto in lungo oppure anche una cassetta per i gatti riempita da sabbia. La metodica della NASA suggerisce di alternare strati di sabbia, farina gialla e bianca o talco e vernice secca, per vedere meglio forma e dimensioni dei crateri e soprattutto la lunghezza dei raggi. La sabbia deve essere asciutta altrimenti non si solleva adeguatamente in seguito all’impatto. Per l’esercitazione pratica bisogna preparare i proiettili e la sabbia e soprattutto predisporre schede di rilevazione delle misure.


La terza attività è la vera e propria simulazione dei crateri. Gli studenti devono essere divisi in gruppi ciascuno dotato di proiettili di tre diverse masse verificate alla bilancia se possibile, di un metro pieghevole per misurare l’altezza, di un centimetro per misurare profondità e diametro dei crateri e soprattutto di setaccio, talco o farina gialla e rastrello per risistemare la sabbia dopo ogni lancio. Ogni proiettile va lasciato cadere almeno tre volte (per fare la media) da tre altezze diverse e le misure devono essere trascritte nella scheda. E’ una fase di lavoro intenso ma molto svagante per gli studenti che non si accorgono di imparare senza fatica.


La quarta attività si svolge in classe e consiste nell’elaborare i dati misurati facendo le medie e i confronti. È possibile mettere in relazione varie grandezze ricavando grafici a proporzionalità diretta ad esempio massa del proiettile e dimensioni del cratere (profondità o diametro o raggi non fa differenza) oppure altezza di caduta (che permette di calcolare l’energia cinetica) e crateri. In collaborazione con i colleghi di Matematica o Fisica è anche possibile fare misure di errore o di dispersione. L’elaborazione dei dati permette di valutare se la proporzionalità è lineare o esponenziale e di valutare se sia più efficace la massa del proiettile e la sua velocità di caduta.


La quinta attività potrebbe essere una verifica anche semplice oppure una relazione sull’attività svolta. Se fosse possibile è consigliabile una visita ad un Osservatorio dove c’è la possibilità di osservare i crateri ingranditi e di fare ulteriori esercitazioni quali la misurazione dell’ombra e del diametro dei veri crateri lunari.


MISURAZIONE CRATERI LUNARI

Nelle foto esempi di proiettili usati, studenti al lavoro e visualizzazione dell’effetto di un impatto.




Dalla tabella di rilevazione dei dati si vede che sono richiesti 3 lanci (trial) per fare la media. In questo modo l’attività non si configura come gioco per le scuole medie o elementari ma come esperimento rigoroso in cui fare elaborazioni scientifiche insieme al collega di Fisica (misura di errori e di dispersione)


tabella misurazioni impatto


Di seguito un esempio di elaborazione dati (lunghezza dei raggi in funzione dell’altezza di lancio e quindi della energia cinetica): si nota la proporzionalità diretta.







TABELLA DOMANDE DI VERIFICA:

1. La vostra ipotesi sulla relazione su ciò che influisce sulle dimensioni dei crateri era fondata? E perché?
2. Cosa suggeriscono i dati circa la relazione fra velocità dei proiettili e dimensioni del cratere?
3. Se il proiettile cadesse da 10 metri (pari a V=1084 cm/s) il cratere sarà più largo o più piccolo? E in che misura?
4. I crateri non dipendono solo da diametro o velocità dei proiettili ma anche dalla loro energia cinetica calcolata con la formula E=1/2 m v2 . Qual è la relazione fra energia cinetica e dimensioni dei crateri?


Sitografia:

http://www.spacegrant.hawaii.edu/class_acts/CrateringDoc.htm
http://www.nasa.gov/audience/foreducators/topnav/materials/listbytype/Impact_Craters.htm