Determinazione della linea di meridiana

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    Classi: 1° biennio

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    4 h

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    Min. 4 persone

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    Nessuna

Riassunto / Abstract

L'esperienza ha lo scopo di determinare: la direttrice Nord-Sud di un luogo, il mezzogiorno vero del luogo, il giorno degli equinozi, e di costruire una linea diurna.

Scheda sintetica delle attività

Su un foglio da disegno disegnare una serie di circonferenze concentriche. Posizionare il foglio disegnato sul pavi sullamento di un'area colpita dai raggi diretti del sole. Nel centro comune delle circonferenze fissare una matita. Ogni ora, almeno fino alle ore 14, segnare il punto su una delle circonferenze in cui cade l'ombra della punta della matita. Individuare una circonferenza su cui sono cadute sia un'ombra registrata prima delle 12 che una dopo le 12. Unire i due punti con un segmento e trovare il punto medio. Con una retta unire il punto medio del segmento con il centro comune delle circonferenze: la retta rappresenterà la linea di meridiana del luogo. 

Risorse necessarie

  • Foglio da disegno 50 x 33 circa;
  • una matita nuova appuntita di circa 7 cm;
  • una matita per disegnare, gomma per cancellare;
  • compasso, riga, pennarello indelebile;
  • bussola;
  • colla o plastilina o gomma da masticare.

Prerequisiti necessari

  • Conoscere il concetto di meridiano, parallelo, reticolo geografico;
  • conoscere la differenza tra polo magnetico e polo geografico;
  • conoscere i principali moti terrestri e le loro implicazioni.

Obiettivi di apprendimento

  • Imparare a determinare i punti cardinali di un luogo;
  • verificare che il polo geografico e quello magnetico non coincidono e calcolare con approssimazione la declinazione magnetica;
  • verificare che il mezzogiorno vero del luogo differisce da quello civile;
  • costruire, se possibile, una linea diurna per verificare la variazione dell'altezza del sole durante il giorno e in  giorni diversi dell'anno.

Dotazioni di sicurezza

Nessuna

Svolgimento

L'attività consta di due parti A e B.

Parte A

  1. Ogni gruppo di 4 studenti prepara un foglio da disegno sul quale verranno disegnate circonferenze concentriche, partendo dalla prima di raggio  2 cm e aumentando il raggio delle successive circonferenze di 2 cm, fino al massimo consentito.
                                                                       
              
  1. In una giornata soleggiata disporre i fogli, perfettamente allineati e leggermente distanziati, sul pavimento di uno spazio, soleggiato almeno fino alle prime ore del pomeriggio, interno o esterno della scuola. Fissare i fogli al pavimento, per evitare spostamenti, con nastro adesivo(spazi interni) o con sassi (se all'esterno)
  2. Fissare, con colla o plastilina o con ciò che si ritenga opportuno allo scopo, esattamente al centro delle circonferenze, uno gnomone, rappresentato dalla matita nuova e appuntita.
  3. A partire dal mattino, si segna il punto sulla circonferenza dove cade l'ombra della punta dello gnomone. Si ripete l'operazione ogni ora del mattino, comprese le ore 12 registrando accanto al punto l'ora di lettura.
                                                                     
                            
  1. Si ripete l'operazione nel pomeriggio, se non e` possibile per tutto il pomeriggio almeno per le prime due ore (fino alle 14). Per evitare disagi durante lo svolgimento delle lezioni mattutine gli incaricati di ogni gruppo effettuerranno la registrazione al cambio di ogni ora.
                                                                   


  1. A fine giornata o la mattina successiva si individuano due punti, uno del mattino e uno del pomeriggio, che cadano sulla stessa circonferenza e si uniscono con un segmento, si trova esattamente il punto medio del segmento. Con una retta si unisce il punto medio del segmento col centro delle circonferenze: la retta trovata sarà la linea di meridiana del luogo
                                                                     


 

Parte B

  1. Si potrà valutare la precisione di ogni gruppo poiché le linee di meridiana di ogni foglio dovrebbero congiungersi perfettamente
  2. Si potrà tracciare la linea di meridiana sul pavimento col pennarello indelebile, in modo da poter essere utilizzata durante altre esperienze.
  3. Si noterà che la linea di meridiana passerà prossima al punto delle ore 12 senza tuttavia intersecarlo perché il sole culmina sul meridiano del luogo in un tempo diverso dal mezzogiorno civile, a meno che non ci si trovi sul meridiano dell'Etna.
  4. Si potrà eventualmente determinare il momento esatto della culminazione del sole sul meridiano osservando quando l'ombra dello gnomone cade esattamente sulla linea meridiana, e calcolare la differenza con l'ora civile
  5. Togliendo ora la matita dal centro e ponendo al suo posto una bussola, si fa combaciare il bordo della riga alla direttrice Nord-Sud della bussola. Tenendo salda la riga si fa scorrere la matita, tenuta perpendicolarmente, lungo il suo margine in modo da disegnare la direttrice della bussola sul foglio. Si osserverà che la direttrice della bussola devia di un certo angolo, rispetto alla linea di meridiana. L'angolo, misurabile con un goniometro, determina la declinazione magnetica.
  6. Se si uniscono i punti simmetrici registrati durante il giorno sulle circonferenze rispetto alla linea di meridiana, si otterrà una linea curva: un ramo di iperbole che rappresenta la linea diurna. La  linea diurna rappresenta un semplice orologio solare.
                                                                               


  1. Se si disegna la linea diurna durante gli equinozi si osserverà che invece di un'iperbole si ottiene una linea retta.

Note e storia

L'attività pur essendo di semplice realizzazione ha una grande valenza didattica ed esperienziale. L'attività potrebbe prestarsi al un progetto interdisciplinare che veda coinvolte le discipline di matematica, fisica, disegno e storia dell'arte, lettere. Gli argomenti che potrebbero  essere sviluppati potrebbero essere: la geometria dall'Antica Grecia ai nostri giorni, il problema della misura del tempo, campo magnetico terrestre, storia degli orologi, le rappresentazioni delle meridiane su antichi palazzi e altro ancora.

L'attività potrebbe essere proposta anche nelle ultime classi affrontandola più da un punto di vista matematico e fisico.  In questo caso per esempio si potrebbe far calcolare ai ragazzi le dimensioni dello stilo e del foglio in base alla lunghezza dell'ombra proiettata dal sole secondo la formula: $$lunghezza\ dell'ombra = altezza\ gnomone \cdot tan(90 - h\ del\ sole\ nel\ giorno\ dell'esperimento)$$

Autori

Scagnelli Andreana