Camera Stenopeica Solare - Il Dipartimento per la Città e per la

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Camera Stenopeica Solare - Il Dipartimento per la Città e per la
1 Camera Stenopeica Solare
Aldo Altamore, Ilaria De Angelis, Orietta Proietti
Una camera stenopeica è un semplice dispositivo ottico (detto anche camera oscura) costituito da
una scatola chiusa in cui su una parete è praticato un piccolo foro, Fig. 1.
Sulla faccia opposta, grazie alla propagazione rettilinea della luce, si forma un’immagine che può
essere osservata ad occhio nudo o registrata attraverso una carta fotosensibile o un rivelatore.
Fig. 1
Questo strumento può essere utilizzato per osservare il Sole ed effettuare alcune istruttive
esperienze didattiche.
COSTRUZIONE ED USO DELLO STRUMENTO
Materiali necessari:
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•
•
•
•
Un tubo di cartone o una scatola;
Foglio di alluminio;
Nastro adesivo e/o elastici;
tempera o vernice acrilica spray nera opaca o cartoncino nero
carta translucida e.g. carta da forno o carta lucida da disegnatore
forbici e altri utensili utili.
Tempo necessario
Tempi
Illustrazione dell’attività
Costruzione in aula dell’apparato
Raccolta ed elaborazione delle misure
Discussione e questionari
h
1
1.0 -1.5
2.0-2.5
1.0
2 Illustrazione del progetto
•
•
Lo strumento è realizzato con un tubo di cartone di lunghezza l=78,0 cm) rivestito internamente dal
cartoncino nero o verniciato in nero al fine di ridurre la diffusione della luce sulle pareti interne
;chiare.
Le due superfici agli estremi del tubo sono chiuse rispettivamente con un foglio di carta stagnola nel
quale è stato praticato un foro di spillo Fig. 2 e con un foglio di carta translucida, fissati con elastici
o con nastro adesivo, Fig 3, 4.
Fig. 2
Fig. 3
Fig 4
3 Osservare e Dedurre
Gli studenti posizionano lo strumento verso il Sole, osservano la sua immagine,
ne disegnano il contorno.
Ma come passare dall’osservazione all’acquisizione dei dati e alla loro
interpretazione? Come stimolare gli studenti a formulare ipotesi e a verificarle?
Attraverso un questionario strutturato in quesiti e in richieste operative, gli
studenti riflettono, si pongono domande, mobilitano conoscenze e abilità già in
loro possesso, formulano ipotesi, propongono soluzioni.
Questionario
•Se dirigi la superficie forata del tubo verso il Sole, cosa noti
all’altra estremità?
•Fai un disegno che riproduca la situazione osservata.
•Se raddoppio la lunghezza del tubo, come pensi si modifichi
l’immagine del Sole?
•Se aumento il diametro del foro, che succede all’immagine del
Sole? Perché?
•Come pensi che si formi l’immagine del Sole sulla superficie di
carta traslucida?
• Guarda la figura e rispondi.
1. Come sono tra loro i triangoli che hanno per basi rispettivamente il diametro del Sole e quello
dell’Immagine? Perché?
2. Che relazione esiste tra le distanze L e l con i diametri D e d?
3. Immaginando di conoscere la distanza media Terra-Sole (L= 149,6* 106 km) come posso calcolare D?
4 Misura del diametro solare
•Si rivolge la superficie con il foro dello strumento verso il Sole fino a che non appare l’immagine di
quest’ultimo sulla superficie opposta.
•Si misura il diametro dell’immagine.
DATI
d immagine = (0,8 + 0,1) cm
l = (78,5 + 0,1) cm
L = (149,6 + 2,2) 106 km
ELABORAZIONE DEI DATI
Dsole = 0,8 * 149,6* 106 /78,5 = 1,33* 106 km
ε(D) = 0,15 * 106 km
DSole = (1,33 ± 0,15) 106 km
Tale valore appare veramente buono se confrontato con il valore comunemente accettato per il diametro
solare (D=1,392 *106 km).
Ulteriori attività
• Ripetere l’esperienza in diversi periodi dell’anno per rendere evidente come varia la distanza tra la Terra e
il Sole (pari al 3,4% nel giro di un anno).
• Tentare di mettere in evidenza le macchie solari, ripetendo le misure in una stanza buia.
5 Dati Utili - Unità di misura di distanze astronomiche
• Unità astronomica (ua): distanza media Terra-Sole (149 600 000 km)
• Anno luce (a.l.): distanza percorsa in un anno dalla luce nel vuoto, che viaggia a circa 300 000 km/s (9 463
miliardi di km)
• Parallasse per secondo (Parsec, pc): distanza dalla Terra di una stella che ha una parallasse di 1 secondo
d'arco (30 900 miliardi di km)
Approfondimenti
• Attività presso Meridiane a foro gnomonico, Mesturini (2002, Melchiorre e Pietroni 2012 e altre)
• Metodo di Aristarco, http://pls.dima.unige.it/pls0409/ftrig/Funzioni%20trigonometriche/4308/index.html
• Metodo di Halley, http://www.vialattea.net/eratostene/venere/misuraterrasole.html
Collegamenti interdisciplinari
Matematica e Fisica: la geometria euclidea e l’ottica geometrica.
Arte: i raggi visuali e la tecnica della prospettiva.
Storia e Filosofia: l’astronomia al tempo dei greci.
6 Bibliografia
AIF, La Fisica nella scuola
Balihar D. 2013, Pinhole Cameras, http://www.pinhole.cz/en/pinholecameras/
Melchiorre C. e Pietroni S., 2012, Test del pinhole solar monitor presso la basilica di S.Maria degli Angeli,
Roma, http://www.icra.it/solar/lab06.pdf
Mesturini G. 2002, Meridiane a camera oscura d’Italia, XI Seminario Nazionale di Gnomonica, VerbaniaIntra, http://www.vialattea.net/eratostene/altezza/strumentiaforo/meridianeitaliane.pdf
Reyleigh J.W. S. 1892, Philosophical Magazine, 31, 87, http://idea.uwosh.edu/nick/rayleigh.pdf
http://www.mrpinhole.com/
http://www.vialattea.net/eratostene/index.php?option=com_content&view=article&id=263:strumenti-a-forognomonico&catid=43:metodo-del-foro-gnomonico&Itemid=159
Nautico Artiglio, http://www.nauticoartiglio.lu.it/almanacco/eclissi_minisito/Aa_ecli_13.htm
Santa Maria del Fiore, Firenze http://www.postcardsfrombeirut.org/SCI-FI/index.php?/projects/gnomone/
Perinaldo http://liguriainside.it/perinaldo-e-la-meridiana-a-camera-oscura/