Nivel de Educación Básica

División de Educación GeneralMinisterio de EducaciónRepública de Chile

Elaborado por:Equipo ECBIUniversidad de La Serena

Revisión y corrección de estilo:Josefina Muñoz V.

Diseño y producción: Rafael Sáenz H.

Ilustraciones:Miguel Marfán

Impresión:xxxxxxx

Coordinación editorial:Claudio Muñoz P.

Marzo 2010Teléfono: 3904754 – Fax: 3909640

Material elaborado en el marco del programa Educación en Ciencias Basada en la Indagación (ECBI), por el Ministerio de Educación y la Universidad de La Serena

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ÍNDICE

Lección 1

VIAJE INTERESTELAR 3

Lección 2

EXPANSIÓN DEL UNIVERSO 7

Lección 3

LA LEy DE HUBBLE 11

Lección 4

DISTANCIAS ESTELARES 15

Lección 5

PARALAJE 20

CUADERNO DE TRABAJO

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Lección 1

VIAJE INTERESTELAR

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CUADERNO DE TRABAJO

Hoja de Registro

Lección 1: Viaje interestelar

Nombre:

Fecha: Curso:

Actividad 1: Planificación del viaje interestelar

1.1 Imagina que eres un científico(a) que viajarás por el universo y podrás explorar cualquier lugar o objeto. Para empezar con la planificación de tu viaje, responde las siguientes preguntas:

a) ¿Cuáles son algunas de las dificultades que esperas enfrentar?

b) ¿Qué quieres aprender del viaje?

c) ¿Qué tipos de cosas y objetos esperas ver en el viaje?

1.2. Realiza un diagrama con la organización de tus láminas.

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Actividad 2: Viaje interestelar

2.1 Luego de la observación del video responde las siguientes interrogantes:

a) ¿Qué te sorprendió de este viaje?

b) ¿A qué se debe el nombre de la película?

c) ¿Qué objetos o lugares identificaron durante el viaje?

d) ¿Cómo se expresan las distancias al viajar a través del espacio interestelar?

e) ¿Por qué utilizamos unidades de distancia distintas a las empleadas al desplazarnos en la Tierra?

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CUADERNO DE TRABAJO

2.2.

a) Si la rapidez de la luz corresponde a 300.000 km/s, ¿qué distancia recorrerá la luz en un año de 365 días? El resultado obtenido corresponde a la unidad de distancia y recibe el nombre de año-luz (light year).

b) La estrella más cercana al Sistema Solar se denomina Próxima-Centauro, y se encuentra a una distancia de 4.2 año-luz. Expresar esa cantidad en kilómetros.

2.3. Clasifica y ordena los elementos y lugares mostrados en las láminas según la organización del Universo; para ello deberás escribir los nombres de elementos y lugares en el grupo o conjunto que corresponda.

Universo

Galaxias vecinas

Via Lactea

Sistema Solar

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Lección 2

EXPANSIÓN DEL UNIVERSO

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CUADERNO DE TRABAJO

Hoja de Registro

Lección 2: Expansión del Universo

Nombre:

Fecha: Curso:

Actividad 1: Simulando la expansión del Universo a partir de un globo

5.1 Dibuja galaxias (como puntos o espirales) en la superficie del globo desinflado, ahora dibuja un punto o espiral de color diferente y fácilmente distinguible entre las demás. Esta última será tu galaxia hogar.

5.2 Infla el globo poco a poco y observa el movimiento de los puntos fuera de tu galaxia hogar durante la expansión.

1. ¿Se acercan o se alejan de tu galaxia hogar?

2. ¿Qué sucede con las distancias entre galaxias?

5.3 Reflexiona sobre la posibilidad de que el Universo esté en contracción; para simular esto, desinfla el globo y observa los puntos durante esta contracción. ¿Qué sucede con las distancias entre las galaxias?

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Actividad 2: Modelo del Universo en expansión

4.1 La hoja de papel y la transparencia representan el Universo en dos tiempos diferentes.

1. La hoja de papel representa el Universo ____________________________.

2. La transparencia representa el Universo ____________________________.

3. ¿Notas algún “centro” o inicio en la ubicación de los puntos?

4.2 Coloca la transparencia que representa el Universo actual sobre la hoja de papel que representa el Universo hace un billón de años atrás; ten cuidado de no rotar una hoja con respecto a la otra. ¿Notas algún centro definido ahora?

4.3 Mantén fija la hoja de papel y mueve la transparencia distancias cortas, teniendo cuidado de no rotarlas; repite para diferentes posiciones. ¿Qué le pasa al centro?

4.4 Escoge y marca un punto sobre la hoja de papel, que será tu “galaxia hogar”; encuentra esta misma galaxia en la transparencia y superpone ambas hojas, de tal manera que ambos puntos coincidan. Este punto ahora debe parecer el centro y corresponde al punto de donde puedes mirar al Universo. Pega ambas láminas para no variar este “centro” o tu galaxia hogar. Luego, observa galaxias fuera de tu hogar. ¿Las galaxias se acerca a ti, se alejan o no se mueven?

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CUADERNO DE TRABAJO

4.5 Elige un punto cerca de tu galaxia hogar y otro lejos de ella en tu hoja de papel, y marca ambos puntos; luego encuentra sus posiciones actuales en la transparencia.

1. Compara el cambio de posición de ambas. ¿Quién recorrió mayor distancia, la galaxia más lejos o la más cerca?

2. ¿Cuantos años demoró cada galaxia en cambiar de posición?

3. ¿Quién tiene mayor rapidez, las galaxias más cercanas o las más lejanas? Explica

4.6 De acuerdo a lo anterior, ¿podrías decir que el Universo está en expansión, contracción o un estado sin cambio? Explica.

4.7 ¿Cómo relacionas lo estudiado con la teoría de inicio del Universo llamada “Big Bang” (gran explosión)?

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Lección 3

LA LEy DE HUbbLE

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CUADERNO DE TRABAJO

Hoja de Registro

Lección 3: La ley de Hubble

Nombre:

Fecha: Curso:

Actividad 1: Descubriendo la edad del modelo del Universo1. Coloca la transparencia que representa el Universo actual sobre la hoja de papel

que representa el Universo de un billón de años atrás. Selecciona un punto y márcalo para que sea tu galaxia hogar, alinea la transparencia y la hoja de papel (como en la lección anterior) para que ahora este punto sea el centro, procurando que no gire. Este punto será tu punto de referencia para observar el Universo. Pega ambas láminas para no variar tu centro.

2. Escoge una galaxia fuera de tu galaxia hogar en la transparencia. Mide la distancia que separa esta galaxia escogida de tu galaxia hogar; esta distancia es la total que corresponde a la posición de la galaxia en la actualidad. Anota este dato en la Tabla 3.1.

3. Ubica la misma galaxia en la hoja de papel que representa el Universo hace un billón de años. Mide el cambio de posición de la galaxia, distancia entre el punto de la hoja de papel y su correspondiente en la transparencia. Esta medida corresponde al movimiento que ha tenido la galaxia en un billón de años. Anota este dato en la Tabla 3.1.

4. Repite los pasos 2 y 3 ahora para 3 puntos a diferentes distancias de tu galaxia hogar, siendo esta última el centro de tus medidas.

5. Ahora, divide la distancia total en la actualidad por las distancia movidas en un billón de años. Esta razón corresponde al tiempo transcurrido desde el Big Bang.

Tabla 3.1Distancia

Total [cm]

Distancia movida en un billón de años [cm /un billón de años]

Razón [billones de años]

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6. Observa la tabla 3.1 y responde:

a) ¿Cuál es el promedio de estas razones?

b) ¿Qué significado tiene este promedio?

Actividad 2: Estimando distancias astronómicas

1. Observa la siguiente tabla que contiene los datos de distancia y rapidez de 4 galaxias lejanas a la Vía Láctea.

Nombre del grupo de galaxias Distancia [millones de años-luz]

Rapidez[km/s]

Virgo 78 1200

Osa Major 1000 15000

Corona Borealis 1400 22000

Bootes 2500 39000

a) ¿Cuál es la galaxia más lejana?

b) ¿Cuál es la galaxia con la mayor rapidez?

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CUADERNO DE TRABAJO

2. Coloca los puntos de los datos de la tabla 3.2 y construye un gráfico lineal de velocidad versus distancia.

a) Describe el gráfico.

b) ¿Cuál es la relación entre rapidez y distancia?

Esta relaciónesdebidoa la expansióndelUniversoy se llama la leydeHubble.

c) Supón que descubres otra galaxia con una rapidez de 30.000 km/s. ¿Dónde está ubicada en el gráfico? Márcala y estima su posición.

d) Si la rapidez es 42.000 km/s, ¿cuál es la distancia? Marca la posición de esta galaxia en el gráfico.

Explica de qué forma obtuviste la distancia.

AcabasdeaplicarlaleydeHubbleparaencontrardistanciasaobjetoslejanosenelUniverso.Esoesunmétodousadoporlosastrónomos.¡Felicitaciones!

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Lección 4

DISTANCIAS ESTELARES

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CUADERNO DE TRABAJO

Hoja de Registro

Lección 4: Distancias estelares

Nombre:

Fecha: Curso:

Actividad 1: Comparando distancias estelares a través de percepciones visuales de las estrellas

1.1 Una vez constituido los equipos de trabajo, observen la primera diapositiva que se exhibirá y que muestra algunas estrellas del cielo del sur, describan y comparen.

• ¿En qué características son similares y en cuáles son diferentes?

• ¿Que piensas tú respecto de las causas posibles que explican tales diferencias?

1.2 La próxima imagen muestra un cúmulo de estrellas llamada las Pleiades, o las “siete hermanas”. Hay aproximadamente 3.000 estrellas que pertenecen al grupo y todas están a la misma distancia de nuestro sistema solar, a unos 400 años-luz.

• En este caso, si todas las estrellas están a la misma distancia, ¿qué características explicarían sus diferencias?

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1.3 Otro ejemplo de un cúmulo de estrellas es “The Jewel Box”, o “El Joyero” que reúne un grupo de estrellas de varios colores. Esta agrupación tiene un poco más de 100 estrellas que están todas a una distancia de 7.500 años-luz.

• Todas se encuentran a la misma distancia, pero no parecen todas de igual brillo, ¿por qué?

1.3 En la diapositiva de la constelación de Orión se indican con flechas dos estrellas del mismo tipo, en términos de tamaño y de temperatura y por la tanto en brillo o luminosidad intrínseca o absoluta.

• ¿Se encuentran a la misma distancia?

• Si piensas que se encuentran a diferentes distancias, ¿cuál se localizaría más próxima a la Tierra?

• ¿Cómo se podría justificar que una de ellas se localiza más próxima?

Resume, en tus propias palabras, como las y los astrónomos pueden usar la luz de una estrella para estudiar su distancia.

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CUADERNO DE TRABAJO

Actividad 2: Un Modelo tridimensional de una Constelación

En esta actividad y con la ayuda de su docente, construirán un modelo de una constelación (pueden elegir entre la constelación de “Orión” o la “Cruz del Sur).

A continuación se muestran las figuras que guían la construcción del modelo:

Fotografías de la construcción de un modelo tridimensional de una constelación

Materiales Caja con plumavit, patrón, y escala

Escala Patrón

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Modelo completo

Vista desde el frente

Vista desde arriba

a) Observen desde el frente; ¿es posible apreciar desde esta vista el patrón o forma de la constelación?

b) Observen la vista superior del modelo: ¿Se mantiene el patrón o forma de la constelación? ¿A qué podría deberse el cambio, si lo hubiera?

c) ¿En alguna oportunidad han observado constelaciones en el cielo estrellado?

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CUADERNO DE TRABAJO

Lección 5

PARALAJE

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Hoja de Registro

Lección 5: Paralaje

Nombre:

Fecha: Curso:

Actividad: Paralaje

1. Cuando observaste la posición de tu dedo con respeto al objetos en el fondo, ¿qué diferencias observaste en la posición de tu dedo al alternar tus ojos?

2. ¿Cuál es una posible explicación del fenómeno observado con la alineación del dedo?

3. Tabla de datos.

Distancia x de la estrella del frente de la caja.

Distancia d entre las posiciones aparentes de la estrella en el fondo.

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CUADERNO DE TRABAJO

4. ¿Qué diferencias detectaste en la posición de la estrella, al modificar el ojo que utilizaste para hacer la observación?

5. ¿Cuál es la relación entre la distancia de la estrella del borde del modelo (x) y la distancia d?

6. El tiempo en que la luz recorre la distancia de la Tierra a la Luna, luego se refleja y regresa a la Tierra, es de aproximadamente 2,6 segundos. La rapidez de la luz es 300.000 km/s. Entonces, ¿cuál es la distancia entre la Tierra y la Luna?

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