Docente: Bragazzi Rossella Docente: Lucchi Nicoletta Dalle ombre.....al moto apparente del sole Va Elementare Paradiso A 2003/2004 Ia Media Carducci-Tenerani Docente: Bragazzi Rossella Docente: Lucchi Nicoletta

Dove nasce la nostra collaborazione L’occasione è stata offerta dalla partecipazione al corso di formazione del “progetto di educazione scientifica” organizzato dalla Regione Toscana, dall’ Ufficio scolastico Regionale della Toscana e dal CSA di Massa Carrara, svoltosi a Viareggio dal settembre 2003 al marzo 2004.

Esperienza di continuità E’ un’esperienza di continuità didattica Scuola Elementare-Media che prevede la trattazione di argomenti comuni nelle rispettive scuole e incontri periodici per confrontare e discutere le attività svolte e le problematiche emerse Le unità didattiche sono quelle previste nel percorso sulle “Ombre del Sole”, progettato dai gruppi di studio coordinati dal Prof. Paolo Boero (docente di Matematica e Didattica presso l’Università di Genova).

Obiettivi del percorso Capacità di: Produrre ipotesi ben argomentate Verificare, sia per via argomentativa che sperimentale Osservare i fenomeni e di metterli in relazione causa-effetto Rappresentare graficamente esperienze vissute Progettare e realizzare semplici strumenti di indagine Raccogliere, ordinare, rielaborare e confrontare dati in modo sistematico, con l’uso di tabelle e grafici Padronanza logico linguistica delle complessità

Metodologia Avvio attività con l’osservazione di un fenomeno naturale o una situazione problematica Discussione collettiva e/o produzione scritta di ipotesi individuali argomentate Confronto e discussione delle ipotesi prodotte. Verifica argomentativa e sperimentale delle ipotesi prodotte Rielaborazione e sintesi delle conoscenze acquisite

Contenuti A. Scopriamo le ombre e impariamo a rilevarle A1. Progettiamo e costruiamo delle meridiane A2. Scopriamo lo spazio d’ombra A3. Rileviamo i ventagli delle ombre in Autunno, Inverno, Primavera e Estate A4. Costruiamo tabelle con i dati rilevati A5. Costruiamo di grafici

B. Confronto dei ventagli d’ombre rilevati nelle diverse stagioni (somiglianze e differenze) B1. Variazione della lunghezza dell’ombra alla stessa ora del giorno nelle diverse stagioni B2. Variazione dell’angolo di rotazione del ventaglio B3. Costruzione dei settori circolari rappresentanti l’ampiezza dei ventagli delle 4 stagioni

C. L’altezza del sole C1. Cosa è e come si può misurare l’altezza del sole C2. Come possiamo misurare l’angolo dello spazio d’ombra che è in aria C3. Come realizzare uno strumento per misurare l’altezza del sole: ipotesi progettuali

D. Movimenti della terra D1. Movimento di rotazione D2. Movimento di rivoluzione D3. Visita al planetario

Iniziamo l'attività

Cos’è per te l’ombra? Dal testo di Giulia Per me l’ombra è, non solo ciò che proietta il sole quando incontra un materiale solido, ma è una cosa che ha aiutato gli antichi a calcolare l’ora, a rendere più tenebroso un film dell’orrore, a far impazzire i bambini che si vedono alti anche due metri. Quando ero piccola mi divertivo a “schiacciare” l’ombra di mio fratello che si arrabbiava e scappava; d’estate se la sabbia era calda correvo sulle ombre degli ombrelloni. Ma le ombre mi hanno anche imbrogliato infatti quando volevo spaventare mio fratello l’ombra gli si proiettava davanti e lui mi vedeva. Mi pongo delle domande Quando piove non c’è l’ombra? Perché a volte l’ombra è più lunga? Perché l’ombra dell’ombrellone si sposta? Giulia

Siamo usciti per scoprire le ombre

La scuola Saffi in P.za D’armi

Mentre stavamo osservando le ombre “il sole si è spostato”

Relazione uscita Mercoledì 5 novembre io e la mia classe ci siamo recati in Piazza D’Armi per lo studio delle ombre. Appena usciti abbiamo osservato dove si trovava il sole nel cortile della scuola. Siamo andati in una piccola piazza ma siccome non c’era il sole siamo subito andati via. All’arrivo in Piazza D’Armi abbiamo cercato un posto tranquillo e soleggiato dove siamo rimasti per due ore. All’inizio abbiamo osservato la posizione del sole e abbiamo preso come punto di riferimento la scuola elementare Saffi e una palma che si trova davanti ad essa. Guardando con molta attenzione l’ombra dell’insegnante abbiamo notato che è molto più grande rispetto alla realtà. Dopo questa breve osservazione ci siamo divisi in gruppi di quattro ragazzi, ognuno dei quali doveva scegliere due compagni da misurare. Con il gessetto abbiamo tracciato il contorno delle ombre che abbiamo misurato. Verso le ore 10.00 abbiamo ricontrollato il sole e ci siamo accorti che si è spostato a sud-ovest e che quindi gira in senso orario e lo si può definire un orologio naturale. Dopo l’osservazione del sole abbiamo guardato lo spostamento delle ombre e abbiamo notato che si erano accorciate e spostate verso destra. Delle signore passando si sono incuriosite e hanno controllato le loro ombre. Alla fine dell’ora abbiamo preso un punto di riferimento in modo che la prossima volta la prof si rimetta nello stesso punto; abbiamo inoltre notato che, a seconda della nostra posizione, le ombre sono più lunghe o più corte, più larghe o più strette. Questa uscita ha entusiasmato tutti perché ci è sembrato di vivere in prima persona la scuola e di poter apprendere meglio e di più.

Osservazioni

Raccogliamo i dati in una tabella

Alla scoperta delle ombre1

Alla scoperta delle ombre 2

Scopriamo che le ombre si spostano e ruotano in senso orario

Disegniamo le nostre ombre e ….

……le misuriamo

Progettiamo i nostri gnomoni

Al lavoro in classe, progettiamo..

..e costruiamo i nostri gnomoni

Verifichiamo se il chiodo è perpendicolare

Verifichiamo, con due livelle, se la tavoletta è orizzontale

Le squadre sono state disposte nella giusta posizione

Costruiamo grafici e tabelle al computer

Impariamo ad usare il filo a piombo per verificare la verticalità

Le nostre considerazioni sulla verticalità e sulla perpendicolarità

Se il chiodo è in posizione verticale non è necessariamente perpendicolare alla tavoletta.

Se il chiodo è perpendicolare alla tavoletta il chiodo è sicuramente in posizione verticale ? No, dipende da come è messa la tavoletta. 1° caso Se la tavoletta è sul piano orizzontale il chiodo,essendo perpendicolare ad essa, è sicuramente verticale. 2° caso Se la tavoletta è verticale il chiodo è orizzontale 3° caso Se la tavoletta è obliqua anche il chiodo sarà in posizione obliqua

CONCLUSIONI SE LA TAVOLETTA E’ ORIZZONTALE E IL CHIODO E’ PERPENDICOLARE AD ESSA, ALLORA IL CHIODO E’ IN POSIZIONE VERTICALE

provare i nostri gnomoni Siamo usciti a provare i nostri gnomoni

Proviamo i nostri gnomoni

E...finalmente, i nostri gnomoni funzionanti

Utilizzando i nostri gnomoni abbiamo avuto la conferma che le ombre ruotano in senso orario!!!

Gli alunni della Scuola Media si divertono a fare gli insegnanti Mercoledì 2 Dicembre 2003 di mattina alle 10,10 sono venuti i bimbi della 5° elementare della Gentili per lavorare con noi e per visitare la nostra Scuola. Prima ci siamo presentati uno ad uno, poi 12 di noi con metà degli altri sono andati in sala mensa a fare dei disegni sulle ombre; noi invece siamo rimasti in classe con gli altri. La professoressa ha assegnato 1 o 2 bambini ad ognuno di noi, ci ha consegnato delle meridiane e una pila (dovevamo uscire per studiare le ombre ma era brutto tempo). Abbiamo spento le luci e chiuso le tende per fare più buio, poi abbiamo acceso la pila ( che rappresentava il sole) e abbiamo cominciato a misurare e a disegnare le ombre che il nostro gnomone proiettava sul banco; abbiamo fatto capire ai bimbi di quinta perché alcune meridiane che avevamo costruito erano sbagliate e insieme a loro abbiamo osservato che se alzavamo la pila, l’ombra dello gnomone si accorciava e se la abbassavamo, l’ombra si allungava. Alle ore 11,15 sono andati via. E per me va bene così, questa attività mi è piaciuta e non c’è bisogno di cambiare le cose. Elisa

Gli alunni della Scuola Media si divertono a fare gli insegnanti

Gli alunni della Scuola Elementare Paradiso si divertono a fare gli insegnanti

Una delle domande che ci siamo posti

Verifichiamo le nostre ipotesi

Scopriamo lo spazio d’ombra

L’ombra è anche nell’aria

Testi sullo spazio d’ombra

Dalla scoperta dello spazio d’ombra alla sua rappresentazione simbolica

Spazio d’ombra

Spazio d’ombra

Spazio d’ombra

Spazio d’ombra

L’ombra dell’albero

Spazio d’ombra al computer

Entriamo nello spazio d’ombra

L’ombra sale sul muro

L’ombra sale anche sui vestiti

L’altezza del sole

Catturiamo, con il braccio alzato, l’inclinazione dei raggi del sole 1

Catturiamo, con il braccio alzato, l’inclinazione dei raggi del sole 2

Se cambia l’altezza del sole, che cosa cambia nella nostra meridiana Se cambia l’altezza del sole, che cosa cambia nella nostra meridiana? Che cosa non cambia?

Il sole in inverno descrive in cielo un arco più corto e più basso rispetto all’orizzonte

Arco che fa il sole in cielo

Il sole completerà il giro la notte?

Per rilevare correttamente l’arco che il sole descrive in cielo, è importante mantenere sempre lo stesso punto di osservazione

Il GIRASOLE segue il movimento apparente del SOLE nell’arco della giornata

A Palermo è sorto 39 minuti prima che a Milano !!!! Perché? Il sole sorge prima a … IL sole...sorge...tramonta Gennaio 2004 Data Palermo Roma Firenze Milano Sorge Tramonta 01/ 01/04 07h21m 16h57m 07h35m 16h51m 07h46m 16h50m 08h00m 16h52m 31/01/04 07h11m 17h28m 07h22m 17h25m 07h31m 17h26m 07h44m 17h29m 14 minuti 11’ 14’ Palermo Roma Firenze Milano Abbiamo confrontato alcuni almanacchi di Gennaio e ci siamo accorti che il sole sorge prima a Palermo, poi a Roma, poi a Firenze, poi a Milano. A Palermo è sorto 39 minuti prima che a Milano !!!! Perché?

Esaminando gli almanacchi dei primi mesi dell’anno costruiamo il grafico delle ore di luce e di buio

I ventagli delle ombre INCOMINCIAMO A STUDIARE I VENTAGLI DELLE OMBRE CHE ABBIAMO RILEVATO E RIPORTATO SUL QUADERNO E A FARE IPOTESI PRIMA DI RACCOGLIERE ALTRI DATI

Come sarà il ventaglio delle ombre che rileveremo domani 7 ottobre Come sarà il ventaglio delle ombre che rileveremo domani 7 ottobre? Confrontiamo due ipotesi

Analizziamo le ipotesi e le loro argomentazioni

Ventaglio delle ombre del 9 ottobre (rilevate ogni ora) Ampiezza angolare del ventaglio 114° Lunghezza ombra: Ore 8.30 cm 18 Ore 13 (12 solare)cm 4,1 Ore 15,30 cm 6,2 ORA LEGALE

Ventaglio delle ombre del 5 Novembre (rilevate ogni ora) Ampiezza angolare del ventaglio 110° Lunghezza ombra: Ore 8.30 cm 19,6 Ore 12 cm 7 Ore 15,30 cm 18

E quando c’erano le nuvole…. Ci è capitato di non poter rilevare tutte le ombre di una giornata, a causa di improvvisi rannuvolamenti. Questo inconveniente si è trasformato in una preziosa opportunità per formulare ipotesi interpretative.

…abbiamo fatto delle ipotesi Gli alunni hanno dovuto ipotizzare la posizione e la lunghezza dell’ombra mancante. A questa consegna ha fatto seguito una discussione sulle ipotesi emerse che ha portato a conclusioni condivise.

Ventaglio delle ombre del 19 Dicembre (rilevate ogni ora) Ampiezza angolare del ventaglio 94° Lunghezza ombra: Ore 8.50 cm 33,4 Ore 12 cm 9,7 Ore 15,30 cm 24,6

Testo sull’attività di rilevazione delle ombre1

Testo sull’attività di rilevazione delle ombre2

Confronto tra i ventagli di Novembre e Dicembre

Confronto i ventagli delle ombre del 19 dicembre e 5 novembre SOMIGLIANZE Entrambi sono ventagli di ombre In tutti e due l’ombra delle 12 è la più corta In tutti e due le ombre delle 8 sono le più lunghe In tutti e due dopo le 12 le ombre si allungano In entrambi i ventagli dalle 8 alle 12 le ombre si accorciano DIFFERENZE Nel ventaglio di Dicembre, alla stessa ora, le ombre sono più lunghe Il ventaglio di Novembre è più aperto di quello di dicembre Il ventaglio di Dicembre ha la prima ombra alle 8.50 perché alle 8.30 non c’era ancora il sole, quindi non si poteva rilevare l’ombra.

Ventaglio delle ombre del 13 Marzo (rilevate ogni ora) Ampiezza angolare del ventaglio 122° Lunghezza ombra: Ore 8.30 cm 12 Ore 12.30 cm 4.4 Ore 15,30 cm 8

Ipotizziamo la lunghezza dell’ombra mancante delle ore 12 Si richiede ai ragazzi di scrivere un’ipotesi individuale argomentata sulla posizione e sulla misura dell’ombra mancante nel ventaglio di Marzo Si discutono le ipotesi e si arriva alla seguente conclusione: l’ombra delle 12 si trova tra quella delle 11.30 e quella delle 12.30 ed ha una misura minore di 4,4 (che è l’ombra delle 12.30).

L’ora legale Perchè oggi il sole tarda ad illuminare il nostro davanzale ? Oggi Giulia, come fa quasi ogni mattina, ha segnato le ombre dello gnomone. Abbiamo aspettato il sole, e ci siamo chiesti come mai il sole tardasse tanto ad arrivare sulla nostra tavoletta; è stato Federico a ricordarci dell’ora legale. Allora l’insegnante ci ha chiesto quale sarebbe stata l’ombra più corta della giornata. Abbiamo fatto delle ipotesi e le abbiamo argomentate e siamo arrivati alla conclusione che l’ombra più corta non sarebbe più stata quella delle 12 ma quella delle 13. Questo perché quando per noi sono le 12 per il sole sono ancora le 11; quando per noi sono le 13 per il sole sono le 12. Abbiamo segnato le ombre e abbiamo visto che la nostra ipotesi era vera: l’ombra più corta era quella delle 13 ora legale. Allora Giulia ha dovuto segnare non solo l’ora legale ma anche quella solare per poter confrontare le ombre prese in precedenza con quelle che prenderemo tra il 28/03/2004 al 31/10/2004.

Ventaglio delle ombre del 21 Giugno (rilevate ogni ora) Ampiezza angolare del ventaglio 154° Lunghezza ombra: Ore 8.30 cm 5,7 Ore 13.30* cm 1,6 Ore 15,30 cm 2,8 *ora legale

Dal quaderno di Ludovica Dal quaderno di Ludovica:” L’ombra delle 12 non è la più corta perché nel mese di Giugno c’è l’ora legale, quindi alle 12 sarebbero le 11 e le 13 sarebbero le 12; quindi l’ombra più corta sarà quella delle 13

Tabella a doppia entrata che riporta la lunghezza delle ombre e l’ampiezza degli angoli formati dalle ombre

Riportiamo i dati della tabella in un grafico

Come varia l’ampiezza angolare dei ventagli durante l’anno DATA AMPIEZZA ANGOLI 9/10 114° 5/11 110° 19/12 94° 5/2 105° 13/3 122° 21/6 154°

Da Dicembre a Giugno i ventagli delle ombre sono aumentati di ampiezza

Angoli dei ventagli nelle varie stagioni

Progettiamo il nostro primo sestante

Progettazione: testo Partiamo da uno strumento (il compasso proporzionale) fatto durante le ore di Tecnica, perché le due asticelle ci sembrano adatte al nostro scopo. Mettiamo un'asta rivolta verso l'orizzonte e l'altra puntata verso il sole. Per essere sicuri che la seconda asta sia davvero verso il sole mettiamo l'occhio lungo quest'ultima. Qui si pone però un problema: se guardiamo il sole c'è rischio che il nostro occhio venga danneggiato, allora usiamo uno specchietto annerito per attenuare la luce. Usiamo un goniometro per misurare l'ampiezza dell'angolo che si forma tra le due asticelle. Mentre progettiamo il sestante Luca lo disegna ed aggiunge, volta per volta, gli accessori che vengono inseriti per migliorare il funzionamento del nostro strumento. Nel frattempo un altro gruppo scrive la relazione sull'attività di progettazione.

Costruiamolo

Il nostro sestante

Altezza del sole in gradi

Ci hanno aiutato a costruire un sestante più complesso

Lo abbiamo usato