(rivisto il 29 ottobre 23)
Per insegnare astronomia a scuola può essere utile disporre di esemplificazioni cinematche da usare come strumento illustrativo.
Di sicuro esporre a voce non è efficace, ci si serve almeno di disegni alla lavagna. Meglio usare diapositive che illustrano meglio e con più cura quanto si sta spiegando.
Ancora meglio usare esempi che mostrano i movimenti ottenuti integrando numericamente l'equazione della gravitazione universale di Newton.
Con questo articolo si mettono a disposizione sia simulazioni che animazioni.
Un po' come sostituire una spiegazione orale con esperimenti che rasentano il videogioco.
Con Scratch sono state preparate alcune simulazioni che utiizzano la legge della gravitazione universale di Newton per ricostruire il moto con metodi numerici, con queste simulazioni si possono verificare i risultati ottenuti dalla teoria e dagli esprimenti.
La simulazione di un moto prevede la determinazione del moto stesso sulla base di calcoli fisicamente fondati; l'animazione permette di fare vedere movimenti solo per rappresentarne alcune caratteristiche. La simulazione permette di fare esperimenti ed effettuare misurazioni per costruire le proprie copnoscenze.
Si spara un proiettile in direzione orizzontale dall'alto di una torre di 400m e si ricava la gittata cioè la distanza percorsa dal proiettile prima di toccare il suolo. Il tempo di caduta è costante. La gittata dipende dalla velocità iniziale. Con alte velocità iniziali e senza attrito con l'aria occorre tenere conto della curvatura terrestre ed il proiettile potrebbe non toccare più il suolo ... è entrato in orbita?
Ovviamente non ha senso inviare un oggetto nello spazio per mezzo di cannonate; l'espediente serve solo per rappresentare il fatto che la velocità del proiettile, comunque sia stata impressa, è un elemento essenziale per definirne la traiettoria.
L'argomento viene ripreso in un altro articolo dove si sviluppano gli argomenti proposti aggiungendo l'attrito con l'aria e si propongono dei video esemplificativi.
Si "spara" un missile verso l'alto per vedere che altezza raggiunge prima di ricadere al suolo a causa dell'attrazione gravitazionale. (Più che un missile si tratta di un proiettile sparato da un cannone che imprime subito la velocità verticale verso l'alto, i missili vengono portati alla velocità finale progressivamente grazie alla spinta continuativa dei motori a razzo). Si immagina assenza di attrito con l'aria. Con una velocità sufficiente, il proiettile si allontana indefinitamente dalla Terra. Se ne parla in questo articolo.
Piuttosto di sparare cannonate che non hanno senso, si lancia un missile in verticale e si vede se torna indietro o si perde nello spazio. Se torna indietro si può schiantare al suolo ma se lo si frena coi motori o col paracadute lo si riesce a recuperare con tutto l'equipaggio. Si può anche vedere cosa succede ad un astronauta che si trova lì dentro. L'articolo di riferimento è qui .
Si lancia un missile in verticale che però piega la traiettoria per diventare orizzontale in modo da spingere un satellite ad entrare in orbita, sono i lanciatori. Mettere in orbita un satellite significa sia portarlo in alto, fuori dell'atmosfera, sia dargli la velocità necessaria a rimanere in orbita. Per saperne di più guarda questo articolo. Può essere tattato come un videogioco col quale ci si cimenta ad accendere i razzi ed a inclinare il missile nei momenti giusti per far entrare in orbita il satellite.
"Satelliti e orbite". Nello spazio circostante la Terra si posiziona un oggetto con una data velocità inizlale e si vede cosa capita: cade a terra, entra in orbita o si perde nello spazio? SI vedono anche comete e la precessione lunare del perigeo. Si possono verificare le leggi di Keplero e usare dei razzi per vedere cosa succede con le manovre spaziali. Per saperne di più vedere l'articolo "Satelliti e orbite" . Viene anche ricostruita la doppia coda delle comete.
Ricostruzione dell'eclisse di Luna in occasione dell'attraversamento del cono d'ombra prodotto dalla Terra. La Luna ruota su se stessa mostrando la stessa faccia in direzione della Terra. Si vede anche la faccia della Luna così come è visibile da terra. Anche la Terra ruota ma la velocità è dimostrativa non avendo relazioni con la rotazione lunare (le dimensioni dell'orbita e dei corpi celesti non sono in proporzione).
In questo articolo si usa ancora la legge di Newton per ricostruire il moto dei pianeti del sistema solare ripsettando la scala delle distanze e misurando i tempi in giorni terrestri. Può servire per capire quanto sia difficile impostare un viaggio interplanetario in termini di durata e di "finestre" di lancio.
Per poter ricostruire in proporzione le distanze del sistema solare può servire questo articolo "Il sistema solare a portata di mano".
Nell'articolo si ricostruisce il moto di tre corpi che si attraggono gravitazionalmente integrando l'espressione della gravitazione universale di Newton. Si possono fare esperimenti alcuni dei quali sono proposti con dei link in calce per considerare anche pianeti intorno ad un sistema binario, la sfera di Hill e la coalescenza.
Peresentazione della fasi della Luna e delle eclissi.
APPROFONDIMENTI,
Una trattazione approfondita del metodo usato per condurre i calcoli numerici si trova nella mia pubblicazione "satelliti e orbite" dove si usa Scratch per ricostruire e comprendere il comportamento degli oggetti in un campo gravitazionale.
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Progetti di altri autori
Una animazione per vedere che la Luna si muove in una spirale attorcigliata intorno all'orbita della Terra se guardata dal sistema di riferimento solidale con il Sole.