Pensament i acció
La física que ve del cel
01-02-2009
Autor
Publicat a:
Escola Catalana. Física. Número 456
Mirar el cel a ull nu, qualsevol nit clara, a qualsevol època de l’any, des d’un lloc amb poca contaminació lumínica, ens permet contemplar milers de cossos celests, la qual cosa pot resultar un espectacle realment fascinant. Però si hi afegim uns quants coneixements bàsics d’astronomia, tindrem també la possibilitat de localitzar i identificar amb el seu nom els estels més brillants, algunes constel·lacions, planetes, nebuloses... En aquest cas, òbviament, podrem gaudir molt més d’allò que veiem.
Tot el que es veu en aixecar el cap de nit, era considerat fins l’any 1900, com el conjunt de l’Univers. Avui se sap, en canvi, que en realitat es tracta de la nostra galàxia, anomenada Via Làctia, la qual s’ha de considerar com una galàxia més, entre les altres cent mil milions existents a l’Univers.
Un dels cossos celests més brillants que apareixen en el firmament, però, no és pas un estel ni un planeta sinó que és un giny de construcció humana. Ens referim a l’ Estació Espacial Internacional, coneguda com ISS. (Imatge 1).
L’Estació Espacial Internacional és un laboratori espacial que està tripulat en òrbita i que es troba a una distància de 360 km de la Terra. S’espera que, el 2010, quan estigui del tot construïda, tingui 108 m de longitud, 80 m d’amplada, 455 tones de massa, 6 laboratoris i 7 o més tripulants. Donada la seva gran dimensió i degut al sistema de plaques solars fotovoltaiques que porta és visible a simple vista.
Des d’aquí us convidem a assistir a l’extraordinari espectacle que suposa observar-lo mentre passa ja que entenem que és una activitat que pot realitzar-se fàcilment amb els alumnes de primària i secundària i que pot resultar molt atractiva i interessant. A continuació mirarem d’explicar-vos la manera de fer-ho. Com a anècdota podem destacar que Don Drake, un dels més grans de la màgia, ha utilitzat l’aparició transitòria de la ISS, com una manera de fer aparèixer i desaparèixer, davant una multitud de gent, l’estrella de Nadal.
Com a professor de física de secundària , comparteixo les paraules de Jean-Jaques Dordain, director general de l’ESA, quan afirma: «a tots el estudiants els fascina l’espai –astronautes, coets espacials, satèl·lits, vols parabòlics, tot–, és per això que ens hem d’assegurar de transmetre’ls les idees bàsiques d’aquest coneixement , per tal d’evitar de trobar-nos en els pròxims 20 anys, sense especialistes en el camp espacial»
Així doncs, us proposem en aquest article la possibilitat d’aprofitar el pas de la ISS (imatge 2) per a l’ensenyament de la Física en tant que creiem que pot ser realment motivant per als nois i les noies al mateix temps que ens ha de servir per a introduir-los dins l’engrescador món de l’astronomia.
Heu de saber també que l’Agència Espacial Europea, ESA, disposa de materials didàctics per treballar conceptes físics relacionats amb la ISS, com ara la ingravidesa, les lleis de Newton a l’espai, ¿com s’adaptà l’esser humà a l’estat d’ ingravidesa?, etc. (www.esa.int/spaceflight/education)
En el present article, doncs, us facilitem, primer algunes pautes per observar la ISS, i en una segona part, algunes activitats que es poden realitzar a l’aula sobre el tema de la ingravidesa, aprofitant també els coneixements que tenim sobre l’Estació Espacial Internacional.
¿Com observar la ISS? Algunes pautes
La ISS no és sempre visible des de la Terra; caldrà saber, doncs, quins són el dies més adients per poder fer l’observació, així com el marc horari i la trajectòria que descriu l’esmentada estació espacial en el firmament. I tot això, és clar, s’ha de fer en funció de la posició geogràfica de l’observador, és a dir, la latitud i la longitud.
Tota aquesta informació la podem aconseguir consultant la següent adreça:
http:/ /www.heavens-above.com/
Només entrar dins la pàgina ens apareixerà la pàgina principal «Heavens-above home page» , allí hi apareix el menú principal i ,a més, un mapa on s’ indica la posició en temps real de la ISS.
Primer de tot, heu indicar el lloc exacte des d’on es farà l’observació, cosa que podreu fer fàcilment des del menú principal:
Configuration - > Select from de map
Veureu, a continuació que apareix un mapa del món que es pot anar ampliant fins arribar a localitzar, amb el ratolí, la posició exacta des d´on s’observarà el desplaçament del satèl·lit pel cel. Fent això aconseguireu conèixer la latitud i la longitud del lloc. Ara només us queda resta indicar l’altitud, el nom del lloc, i la zona horària (GMT+1)
Així, en el nostre cas:
Nom: IES Guindàvols, Latitud: 41,62601, Longitud:0,61440 Altitud: 200 m
Finalment, acceptem Submit
Tornem a la pàgina principal, i anem al menú:
Satellites - >ISS
Ara us apareixerà una taula (imatge 3) on queden enregistrades les 10 dates més properes en les quals es podrà observar la ISS , així com també l’hora, la magnitud i la posició en el firmament (altura i azimut).
Per tant, d’acord amb la taula, els dies més indicats per fer l’observació són el 19 i el 21 de setembre, perquè és quan el satèl·lit més brilla (magnitud = -2.4). Si sortim a fer l’observació el dia 19, la ISS serà visible des de les 21:25:46 h. fins a les 21:28:38 (SSE). Apareixerà pel sud-oest (SW) i es pondrà en direcció sud-sudest (SSE).
Si volem encara més informació sobre l’esdeveniment, només cal clicar sobre 19 Sep de la taula superior ( imatge 3). Si ho fem així, ens trobarem una taula addicional (imatge 4) i una carta del cel on s’ indica la trajectòria del satèl·lit (imatge 5)
Per tal de fer l’observació cal que mirem el cel en direcció sud. En aquest sentit seria bo poder identificar les constel·lacions que ens serviran com a punts de referència. Cal tenir present que Júpiter és el cos celest que més brilla i això farà que ens sigui molt fàcil de localitzar.
Així doncs, a l’hora indicada, el veurem aparèixer a la dreta , molt baix a l’horitzó. Veurem com, a poc a poc, s’anirà aixecant tot desplaçant-se a velocitat constant i sense parpellejar cap a l’ esquerra, fins arribar un moment en què deixarà de veure’s. Cal advertir que la durada de la seqüència varia segons el dia i que pot oscil·lar entre un minut i quatre minuts el dies en què es veu (que no són tots)
Des d’aquesta pàgina també tenim accés al mapa del lloc d’on es fa l’observació, així com a la trajectòria del satèl·lit. (Imatge 6). Només hem d’ anar a:
Visible Pas Details - > Ground Track
L’Estació Espacial Internacional, un pretext per parlar d’ingravidesa
Quan surt com a tema de conversa quelcom relacionat amb els vols espacials o amb la ISS, s’acaba parlant sempre, d’ingravidesa i de gravetat zero. I es fa com si aquests dos conceptes fossin equivalents. La ingravidesa és la sensació de la absència del pes .Qualsevol cos que es trobi dins del camp gravitatori terrestre, tant a la superfície com a qualsevol altura sobre ella, estarà sotmès a l’acció de la força de la gravetat.Segons la segona llei de Newton, els cossos sotmesos a l’acció de forces són accelerats en un sistema de referència inercial. Així, qualsevol objecte que es trobi dins del camp gravitatori terrestre, està sotmès a l’acció de la força de la gravetat que li proporciona un moviment accelerat mentre no hi intervingui cap altra força. En realitat, aquest moviment està inhibit per les anomenades «forces de reacció» causades pels contactes amb els objectes del medi.. En contacte amb el terra horitzontal, la gravetat mai no indueix moviment, sinó una força vertical, P, anomenada pes del cos ( P = mg, essent, g, l’acceleració de la gravetat) exactament compensada per la força de reacció del terra, N, anomenada normal. Per cada situació particular, la intensitat de les forces de reacció mesura el nivell de «gravetat relativa» de l’objecte:
a) Quan les forces de reacció anul·len qualsevol moviment, l’objecte resta sotmès a un estat de «gravetat normal».
b) Quan no hi ha cap força de reacció, l’objecte està en un estat d’ingravidesa, és a dir, en caiguda lliure.En realitat, a l’estat d’ingravidesa, mai no s’ hi arriba d’una manera perfecta degut a l’existència de les forces de fregament. Llavors es parla de microgravetat.
I ara, a pensar una mica...
ACTIVITAT 1
Els astronautes parlen tot sovint de «gravetat zero» en descriure la sensació d’ingravidesa a la qual resten sotmesos en un viatge espacial en òrbita (Imatge 7). El valor de la gravetat, és realment zero)
ACTIVITAT 2
En aquest dibuix (Imatge 8), s’observa com es pesen un astronauta en òrbita sobre la Terra i un home dempeus sobre una bàscula. ¿Qui pesarà més?
ACTIVITAT 3
Ara s’observa el desconcert d’un senyor que intenta pesar-se en un ascensor. (Imatge 9). Sembla ser, que el seu pes canvia en el moment que l’ascensor inicia el moviment. ¿Podria ser que la bàscula indiqués pes zero?
ACTIVITAT 4
¿Sabíeu què no cal anar a l’espai per experimentar l’estat d’ingravidesa? Una manera que tenen els astronautes d’experimentar aquesta sensació és volant amb l’avió ZERO-G de l’ESA (imatge10). Aquest avió realitza un vol parabòlic amb els motors aturats durant uns 25 segons, i és en aquest període quan la tripulació resta ingràvida (Imatge 11). ¿Sabríeu dir per què?
Una manera d’experimentar la sensació d’ingravidesa és en una caiguda lliure. Un experiment molt senzill per fer a casa i/o classe, consisteix en deixar caure dues agulles d’estendre roba unides per una goma elàstica (Imatge 12). Cal adonar-se que abans de començar la caiguda, la goma està tensa. ¿Què li passa a la goma durant la caiguda?
Anicet Cosialls Manonelles és professor de Física i Química de l’IES Guindàvols de Lleida acosiall@xtec.cat .
Pàgina web personal: http://www.xtec.cat/~acosiall/personal/index.html
Tags:
Comparteix
