Actividades para la Clase

Nivel: Primaria (11-12 años) | Autor(es): Material traducido de La main à la pâte | País: Francia | Fecha de publicación: 26/02/2008

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Referencias didácticas

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Propósitos


Descripción

En esta sesión podrá encontrar tres tipos de actividades relacionadas con los eclipses: simulaciones, juegos de observación, juegos de óptica.

Sugerencias Didácticas

Simular un eclipse

Los espectadores se sientan frente al globo terráqueo iluminado por el proyector, como en la figura de abajo. Miran una figurita con su bandera tricolor instalada sobre el “planeta”.


Simulación preliminar

¡El cono de sombra está ahí, detrás del globo Lunar, desde que éste entra al haz de luz del proyector! Un niño se encarga del experimento mostrando a sus compañeros que su mano “se vuelve gris cuando pasa detrás del globito". Desde aquí, algunos estudiantes espabilados tomarán las riendas del asunto (¡si se puede decir así!) durante las dos simulaciones siguientes, recordando las practicadas para el eclipse de Luna. El docente sólo tendrá que seguir el movimiento, moderándolo y llamando la atención de los espectadores acerca de puntos muy precisos.

Simulación sin eclipse

El niño que conduce el experimento describe la operación: “¡Miren! Hago girar la Luna alrededor de la Tierra, pero la hago pasar un poco demasiado alto a propósito: ¡así no le hace sombra al planeta y no molesta al hombrecito!”. El docente aprovecha para preguntarle a sus compañeros cómo se presenta la “Luna” para el “hombrecito”. Los estudiantes responden en coro que éste “no la puede ver porque es el lado noche del globo Lunar el que está frente a él”. Sin embargo aclaran: “Es el contrario de la otra vez, cuando veía la Luna toda iluminada, ¡entonces era la Nueva Luna!”.

Simulación con eclipse “local” de Tierra

El niño que conduce el experimento se prepara una vez más para hacer pasar la “Luna” por delante del proyector, pero esta vez, más abajo. Los demás anticipan el resultado y juegan a hacerle barra: “¡Esta vez, vamos a ver la sombra del globo Lunar sobre el planeta! ¡Listo, ahí está! ¡Dale! Hazla avanzar más… ¡No, un poco más abajo! ¡Tiene que pasar por encima del hombrecito y de su bandera!”


Viendo esto, tal vez uno de los espectadores intervenga si esto le recuerda algo: “¡Ah, pero si yo hice lo mismo el otro día con la lámpara eléctrica! ¡Veía la sombra de mi balón paseándose sobre mi globo! ¡Claro, porque era demasiado pequeño para eclipsarlo completamente!”. Sus compañeros, reaccionando a la palabra “eclipsar”, harán una asociación inmediata: “¡Pues es lo mismo! El globo Lunar es demasiado pequeño para eclipsar todo el planeta: ¡sólo el hombrecito y su bandera podrán ser cubiertos por la sombra!". Justamente, la sombra “paseadora” acaba de inmovilizarse sobre el personaje y su pabellón tricolor. Los niños ríen y aplauden: “¡Bravo, ya está! ¡Están eclipsados los dos! Profe, ¿será que a nosotros también nos puede pasar que la verdadera Luna nos eclipse?".

Antes de sonreír, reconozcamos que los niños hicieron un razonamiento muy lógico: vieron en la presente simulación el mismo mecanismo que en la otra, con la diferencia de que la Tierra y la Luna invirtieron los roles, puesto que en este caso, el "planeta" es el que se encuentra localmente bajo la sombra del globo Lunar. ¡Habrá que explicarles por consiguiente que no se trata de un eclipse local de Tierra, sino de otro tipo de eclipse que los adultos llaman extrañamente un “eclipse total de Sol”! (Qué idea más extraña, en realidad, ¡puesto que éste no podría ensombrecerse detrás de un astro!) En realidad, la palabra “ocultación” sería el término adecuado.

Simulación con eclipse total de Sol

Para que se disipe este aparente “contrasentido”, los estudiantes deberán descubrir que el adjetivo “eclipsado” tiene, justamente, un segundo sentido.

El docente le pide al niño encargado del experimento que ponga de nuevo la sombra del globo Lunar sobre el personaje y su bandera, y luego invita a un espectador a colocar su espalda contra el “planeta” justo en ese punto, con la cara exactamente en el círculo de sombra. Risas de los compañeritos: “¡Listo! ¡Tu cara está eclipsada! ¡Pero a ver, abre los ojos!” (Un ojo se abre con prudencia, luego el otro). “Dinos, ¿qué ves?”. Aquí, el docente interviene inmediatamente para cuestionar al grupo: “En su opinión, ¿qué será que ve?”.

Una corta duda y luego la respuesta correcta, aunque incompleta: “¡Ya no puede ver el proyector!" El rostro “eclipsado” asiente, mientras que un listillo prosigue el razonamiento dirigiéndose a él: “¡Pero debes ver la luz pasar alrededor del globo Lunar, porque alrededor de tu cara, el planeta está iluminado!”.

El niño-actor asiente de nuevo mientras el docente confirma que en realidad, los Terráqueos situados en las mismas condiciones no ven el Sol: éste se encuentra completamente escondido por la Luna, pero por el contrario, la corona solar se torna visible justo en ese momento. Los estudiantes comprenden entonces que aquí, el término eclipsado es sinónimo de ocultado. El docente confirma igualmente que por su lado, los Terráqueos situados alrededor de la zona de sombra siguen, por supuesto, iluminados.

Poco a poco, los estudiantes irán todavía más lejos: “Debería haber también penumbra alrededor del círculo de sombra, ¡pero no se ve!”. El docente le pide entonces al niño-actor que cierre un ojo y desplace lentamente la cabeza hacia un lado, hasta que su otro ojo pueda percibir sólo una parte de la fuente luminosa: entonces, cerrará el párpado para no encandelillarse, y ante todo, ¡no se moverá más!

El niño ejecuta y, cuando su segundo ojo se alumbra hasta la mitad y se cierra, sus camaradas constatan que éste se sitúa en la zona limítrofe del círculo de sombra. Algunos comentan: “Su ojo está en el mismo lugar que el huequito que estaba en la penumbra el otro día, pero justo al lado de la sombra: ¡adentro se veía también un poco la lámpara! “. Ahora, al docente no le queda sino hacer la última pregunta: “Entonces, si estamos en la Tierra en este lugar, al lado de la sombra, es decir en la penumbra, ¿qué vamos a ver?”. La respuesta surgirá como una evidencia: “¡Pues ahí no veremos sino un pedazo del Sol!!!”

Antes de apagar el proyector

Antes de que el haz de luz se apague, ¡los niños irán todos, uno por uno, a experimentar in situ la visión excepcional de un eclipse total, y también parcial, de proyector! En la fila de espera tendrán todo el tiempo para darse cuenta de que el círculo de sombra del balón-Luna es un poco más grande que el balón en sí mismo, así como la sombra del “planeta” sobre la pared es más grande que el mismo: el docente les recordará que aquí la forma de los conos de sombra está invertida con respecto a la de los astros reales, puesto que el haz del proyector es de un diámetro pequeño y está infinitamente menos alejado que el Sol.

La penumbra

Si las linternas tienen un reflector suficientemente liso, preferiblemente circular, estos juegos permitirán, de manera muy sencilla, descubrir la existencia de la penumbra. Basta con colocar cada linterna sobre un banco o sobre una mesa para que ilumine un objeto puesto ante de ella (un pequeño cilindro de cartulina sería ideal), y con fijar una pequeña pantalla blanca (en cartulina) un poco más lejos, sobre el canto del soporte. La superficie de éste entre la linterna y la pantalla debe también ser blanca, por lo cual lo recubriremos, si es necesario, con papel ordinario. El docente presentará la siguiente experiencia delante de tres grupos sucesivos de una decena de estudiantes, que podrán enseguida reproducirla las veces que lo deseen.

Descubrir la penumbra

Estando una de las linternas prendida, los niños ven la sombra del cilindro proyectarse sobre la pantalla y constatan que hay dos zonas contrastadas: una, gris oscura, en el centro, y la otra, gris clara, alrededor. El docente explica que esta última se llama penumbra. Luego muestra, con un pequeño círculo de cartulina, que existen eclipses de Luna por la penumbra : los niños constatan que la blancura del círculo se ve muy poco afectada cuando atraviesa la zona de penumbra arriba del cilindro, mientras que no es el caso si penetra la zona de sombra.


Jugar con la penumbra

Enseguida, el docente llama la atención de los niños sobre el hecho de que se ven dos zonas iguales de penumbra sobre la mesa en la parte de atrás del cilindro, pero que al pie del mismo, no hay penumbra: ésta se agranda progresivamente hasta llegar a la pantalla. Un niño se encarga entonces de mover lentamente el cilindro hacia ésta última. Sus compañeros (que todavía no han memorizado la palabra "penumbra") exclaman: "¡La sombra más clara disminuye, disminuye! ¡Y ahora ya no se ve! ". Efectivamente, cuando el cilindro llega al pie de la cartulina, sólo es visible su sombra “oscura”, ahora con bordes muy nítidos. El cilindro efectúa enseguida la trayectoria inversa, hasta el pie de la linterna, y los espectadores asisten al “renacimiento” y crecimiento progresivo de la penumbra sobre la pantalla.

Espiar la penumbra “por el huequito de la cerradura”

Este juego es la réplica del que expusimos en la figura de arriba, relativa al eclipse de Luna. La figura siguiente muestra que la instalación es idéntica pero que el cilindro y la pantalla han sido reemplazados por dos círculos de cartulina de frente a la lámpara. (Al principio, el más grande no tiene huecos). Los niños adivinan enseguida que los dos círculos representan la Tierra y la Luna y, antes de prender la linterna, anticipan lo que va a suceder.


De esta forma, apenas la sombra y la penumbra del pequeño círculo aparecen sobre el más grande, el docente les propone a los jóvenes investigadores que hagan cuatro huecos minúsculos para percibir sucesivamente " la linterna entera, un gran pedazo de linterna, un pequeño pedazo, y nada de linterna”. Otros agregan, como decepcionados: " Pero en el último hueco, va a haber sólo oscuridad: entonces, ¡no podremos ver ni siquiera la corona solar, alrededor de la linterna!". Agregando tres huecos, en forma simétrica, en la penumbra de la zona iluminada, se puede ver el final del eclipse: " La linterna parece volverse a alumbrar un poco, luego mucho, ¡luego totalmente!".

"Eclipsar" una lámpara-Sol jugando a hacer aparecer o desaparece la penumbra

De nuevo por equipos de dos, los niños se dedicarán con entusiasmo a simular eclipses de Sol “como si fuera de verdad”. Tendrán esta vez a su disposición dos series de bolas de tamaños muy diferentes – las más grandes deben ser blancas (bombas pintadas o bolas de poliestireno). Los resultados serán incluso más concluyentes que con el proyector y el globo Terráqueo puesto que esta vez, gracias al reflector de las linternas y al color de las bolas-planeta, los estudiantes distinguirán sobre estas últimas un borde de penumbra alrededor de la sombra de las bolas-luna.

En esta ocasión, el docente les mostrará cómo la penumbra puede prácticamente desaparecer si la fuente luminosa se vuelve puntual o casi. Para esto, basta abrir las linternas: el reflector se abre o se quita, y el bombillo queda “desnudo” (con la condición, sin embargo, de que éste no sea parte del reflector). Enseguida, la penumbra desaparece, salvo un hilo fino que le da a la sombra proyectada sobre la bola-planeta una nitidez contrastante con la precedente. Los niños se divertirán haciendo aparecer o desaparecer la penumbra sobre su bola. Sin embargo, se darán cuenta de que acercando la bola-luna al bombillo desnudo se formará un poco de penumbra, puesto que la fuente de luz no es verdaderamente puntual.

Jugar con el eclipse.

Recomendaciones imperativas


En primer lugar, por ninguna razón observe el Sol directamente, y aún menos con binoculares (u otros aparatos ópticos), ¡aunque esté casi completamente escondido! Esto puede provocar graves daños a la retina: lesiones que se producen de forma indolora y que son irreversibles.

En segundo lugar, la utilización de pedazos negros de películas de fotografía no ofrecerá protección suficiente, más allá de simples miraditas que no excedan algunos segundos: pero antes, habrá que asegurarse de que a través de ellas el borde del disco aparezca con mucha nitidez (sin aureola de luz alrededor); si no es el caso, se superpondrán dos, sobre todo si el Sol está alto en el cielo. Por el contrario, habrá que prohibir rotundamente las diapositivas, aunque sean oscuras, puesto que éstas dejan pasar los rayos infra-rojos, ¡muy nocivos para la retina! De la misma manera, los vidrios ahumados, los discos compactos y otros objetos o materiales supuestamente “filtrantes” serán dejados de lado puesto que no ofrecen protección garantizada (¡ni hablar de las gafas de sol superpuestas!).

Elegir los filtros adecuados

La mejor seguridad será garantizada por la utilización de vidrios de soldador en venta a un precio muy modesto en las “grandes superficies” especializadas en bricolaje. Se presentan bajo forma de rectángulos de vidrio “negro”, de 10cm por 5cm, con una cifra grabada sobre una de las caras que indica el grado de absorción de los rayos nocivos: esta cifra debe mencionar 13 o 14 para que la protección sea total (o mínimo 12, en cuyo caso habrá que tomar las mismas precauciones que con los pedazos negros de película fotográfica). Con el fin de proteger los vidrios en sí mismos y asegurarse de que sus bordes sean inofensivos durante las manipulaciones, los cubriremos con varias capas de cinta pegante.

Existen igualmente filtros de polímero negro o de película plástica con aluminio. Pero cuidado primero que todo con su eficacia: deben apenas dejar ver el hilo de un bombillo prendido. Enseguida, cuidado con su estado: no deben presentar ni rasguños, ni dobleces. Estos filtros se pueden encontrar en el comercio, fijados a veces sobre monturas de gafas de cartón, sobre todo en los lugares donde se va a producir un eclipse total de Sol.

Señalemos para terminar que tener buenos filtros no lo es todo, ¡hay que utilizarlos adecuadamente! Por lo tanto habrá que cuidar que los niños los pongan delante de sus ojos antes de dirigir su mirada hacia el Sol, y que sus observaciones no se prolonguen más allá de algunos segundos a un minuto ininterrumpido, según los filtros. Aclaremos sin embargo que si algún día tenemos la suerte de encontrarnos en una banda de totalidad, en el momento en el que el disco solar se vuelve completamente negro, será posible, es más, recomendado, observar el fenómeno con el ojo desnudo o con binóculos, con el fin de gozar de este magnífico espectáculo: momento inolvidable entre todos.

Juegos preliminares concernientes a la imagen del Sol

Los niños descubren que se puede hacer aparecer la imagen del Sol a voluntad. Serán conducidos a percibir enseguida esta imagen en su entorno donde, contra cualquier expectativa, ¡ésta se encuentra muy presente! Es algo que los va a interrogar y luego a apasionar, una vez hayan tomado conciencia del fenómeno.

Las "manos al sol"


Lo revelamos en el boletín “Hands on" del Exploratorium de San Francisco. Se instala una pantalla blanca frente al Sol (una hoja de cartulina apoyada sobre una silla), y se le pide a cada niño que coloque sobre ella sus manos, con los dedos separados, mostrándole al público que sus dedos forman " pequeñas ventanas cuadradas".

Las manos, cerca de la pantalla, proyectan su sombra con un contorno muy definido, y las “ventanas” aparecen, efectivamente, cuadradas. Pero cuando las manos comienzan a alejarse lentamente de la pantalla, observamos primero que los contornos de la sombra se vuelven borrosos, y que poco a poco, ¡los cuadrados de las "ventanas" se transforman en círculos!  ¿Por qué círculos?

De vuelta al sitio de observación, los niños repetirán con gusto este experimento para obtener, esta vez, “lunitas de luz” en vez de círculos en la sombra de sus dedos. Lo ideal es que la pantalla tenga una superficie muy lisa, como la de una cartulina.


Foto tomada el 11 de agosto de 1999 con las manos de un adulto.


La foto muestra la sombra de una placa perforada durante el eclipse parcial de octubre de 1996.

Los escondites perforados

Lo ideal sería sin duda conducir a los estudiantes a descubrirlo ellos mismos (describimos el proceso en la obra “L’Astronomie est un jeu d’enfants” (“La Astronomía es un juego de niños”), ed. Le Pommier, 1999). Pero antes de darles la clave del misterio, los dejaremos manipular varios pedazos de cartulina perforados en el centro con una pequeña ventana, cada una con forma diferente (triángulo, rombo, corazón, estrella, media-luna). Los niños se sorprenderán al ver que todas las ventanas que se alejan de la pantalla terminan por producir la misma mancha de luz: ¡un círculo! Y puede ser que uno de ellos pronuncie ingenuamente la palabra clave en su lugar: “¡Hace un círculo, como un solecito! ". Porque es en efecto “la imagen” del astro solar la que se forma de esta manera: el descubrimiento es importante.

¡Bajo los árboles y sobre el pavimento de las iglesias!


Este fenómeno se reproduce abundantemente en la sombra de los árboles, cuando los rayos solares pasan por entre las hojas. Según la altura del Sol, la densidad del ramaje y su lejanía de la pantalla, pequeños círculos u óvalos de luz más o menos claros aparecen sobre un muro o en el piso (fotografía de abajo).


Esta curiosidad natural produce en los niños, cuando descubren su verdadera naturaleza, un verdadero júbilo: hay que verlos brincar en medio de todos esos “círculos de sol”, como ellos los llaman, y divertirse interceptándolos en la mano o en el rostro.

Igualmente, los pedacitos de vidrio de un vitral, encastrados en sus varillas de plomo, pueden jugar el papel de huecos, y proyectar bajo ciertas condiciones bellos óvalos coloridos sobre el pavimento de las iglesias (foto de abajo). También a veces, verdaderos huecos hechos intencionalmente en los vitrales proyectan cada uno una bella imagen del disco solar, como la que se puede ver en la iglesia St Sulpice de París o en la catedral de Chartres.


Si el espacio es suficientemente amplio, se puede obtener un espectro de grandes dimensiones (¡hasta 20cm en un aula de clase!). Nuestro ojo, muy perfeccionado, percibe un degradado continuo de matices “arco-iris”. Pero una foto revela superficies de colores auténticos cuyas formas circulares “se despliegan” del rojo hacia el violeta, pasando del círculo a las elipses más o menos alargadas. Esto nos muestra que la mancha luminosa está compuesta por una infinidad de imágenes del Sol, ¡que corresponden a la infinidad de longitudes de onda de su luz! Es un descubrimiento que fascinará a chicos y grandes.


"Lunas de luz" bajo los follajes.


Dado que, durante un eclipse, el aspecto del Sol evoluciona muy lentamente, aprovecharemos para desplazarnos a los lugares donde el docente haya situado manchas de Sol bajo los follajes. Los niños, que sin duda habrán “adivinado” por qué, se sorprenderán al ver que los pequeños círculos luminosos también han cambiado de aspecto: "¡Parece que un ratón pícaro hubiera roído todos los círculos de Sol! ¡De pronto lo hicieron para que se transformen en lunitas de luz, porque el ratón es la verdadera Luna! ". En la primera edición de "L’Astronomie Populaire” (“La Astronomía Popular"), de Camille FLAMMARION, encontramos un grabado que ilustra esta particularidad, lo cual prueba que el gran astrónomo también era sensible a este fenómeno .


Óptica


Utilizar un prisma de vidrio


Un simple prisma de binóculos (prisma de ángulo recto que se consigue en las ópticas o en un viejo par de binóculos) podrá comportarse como un “hueco”, mientras que descompone la luz. Esto, además, con una linda sorpresa. Basta colocar la base del prisma sobre un vidrio soleado y orientarlo lentamente hasta ver aparecer una linda mancha de luz irisada, llamada espectro, en el piso o en el muro opuesto; el prisma se fija enseguida en su lugar con un poco de goma adhesiva.


El "retrato" del Sol eclipsado está al revés

Más fácilmente que bajo los follajes, el experimento precedente permitirá a los estudiantes constatar que “la imagen” del Sol eclipsado está invertida con respecto al astro real. El docente podrá retomar una tapa perforada de una ventana cuadrada para obtener “la imagen” del Sol eclipsado, una “imagen” única pero sobre todo más estable que con las manos de los niños. Estos últimos podrán igualmente comparar a gusto la orientación de la ensenada del círculo luminoso que aparece en la sobra de la tapa, con la del Sol real.


¿Los espectros solares estarán ensenados?

Ésta es una pregunta que nunca nos habíamos hecho mis estudiantes y yo hasta 1997, fecha de la primera foto de un espectro obtenido con un prisma de binóculos. De tal manera, ¡el interés de los próximos eclipses será verificar si todos los pequeños círculos más o menos “desplegados” que representan la imagen del Sol están, ellos también, desplegados! Lo ideal sería repetir la observación de la mancha luminosa en diferentes momentos del eclipse y, sobre todo, tomar fotos. La figura muestra de forma teórica (y muy esquemática) a qué podría parecerse el espectro durante estos eclipses.

 

Materiales de trabajo

  • Material A:
  • linternas
  • 1 proyector
  • figuritas
  • 1 globo Lunar (diam. 15cm)
  • 1 globo Terrestre (diam. 60cm)
  • cilindros de cartón (altura 15cm)
  • cartulina blanca.
  • Material B:
  • anteojos y filtros
  • Material C:
  • prisma de vidrio de ángulo recto.