“Satellite Didattico”:da un progetto nazionale

a uno stimolante eserciziario

Davide Cammarota, I.T.I.S. “Mattei”, Maglie (Le)

Alessandro Iscra, I.I.S. “Deambrosis–Natta”, Sestri Lev. (Ge)

Marilena Mezzacappa, L.S. “Majorana”, Isernia

Maria Teresa Quaglini, I.I.S. “Maserati”, Voghera (Pv)

Il progetto “Satellite Didattico”: l’origine

• Nasce ufficialmente nel 2001C. M. 24.01.2001 “Progetto pilota SatelliteDidattico. Collaborazione Min. P.I. – A.S.I.”

• Coinvolge:- Ministero Istruzione- Agenzia Spaziale Italiana- Centro Italiano Ricerche Aerospaziali

• Scuola capofila:- I.T.I.S. “Maglie” di Lecce

(referente Prof. Davide Cammarota)

“Satellite Didattico”: scopo e destinatari

• Obiettivi:- Sviluppi didattici sul tema delle tecnologie

satellitari;- Coinvolgimento delle scuole nella realizzazione

di un satellite

- Ideazione di un esperimento da effettuarsi sulla tropopausa a bordo di un pallone aerostatico

• Destinatari:- Gli studenti delle scuole secondarie di II grado ad

indirizzo scientifico – tecnico

Le due fasi del progetto

• Fase 1:- Ricezione dei segnali trasmessi dal

satellite “MEGSAT – 1” non geostazionario

• Fase 2:- Realizzazione (in quasi tutte le sue

parti) di un esperimento da effettuarsi nella tropopausa

L’esperimento progettato

• Effetto di condizioni climatiche estreme su:- Uova di Artemia Salina (piccolo crostaceo)

metrica: percentuale di uova che si schiudono

- Spore di Bacillus Subtilis(batteri)

metrica: percentuale di sopravvivenza delle spore

I parametri ambientali critici

• I parametri ambientali critici alla quota di 20..30 km sono:- Bassi valori di temperatura

(-60 .. -30 ºC)

- Bassi valori di pressione (100 .. 10 hPa)

- Presenza di radiazioni ionizzanti

Il controllo dei parametri ambientali

• Si realizzano 23 = 8 configurazioni

Config. Temperat. Pressione Radiazioni

1 N. C. N. C. N. C.

2 N. C. N. C. Schermate 2mm Pb

3 N. C. 98..102 kPa N. C.

4 N. C. 98..102 kPa Schermate 2mm Pb

5 15 °C N. C. N. C.

6 15 °C N. C. Schermate 2mm Pb

7 15 °C 98..102 kPa N. C.

8 15 °C 98..102 kPa Schermate 2mm Pb

N. C. = Non controllato/a

Tecniche di controllo• Sono state ideate tecniche attive e passive

Tipologia Temperatura Pressione Radiazioni

Passiva

+ semplice- appross.- per “tutti”

Thermos, H20 pressurizzata(in bottigliette

P.E.T.)

- stabilizza 0 °C

Bottigliette P.E.T.

- sensibile a T

Scatolette di Pb (2 mm)

Attiva

+ precisa- semplice- per I.T.I.

Resistori e circuito di controllo

Bombola, elettrovalvole e circuito di

controllo

Nessuna

La rete di scuole operative

ITIS “Mattei”, Maglie scuola capofilacoord. generale

contenitori, sistema passivo, collaudi

LS “Majorana”, Isernia aspetti biologici

analisi statistiche

ITIS “Zuccante”, Mestre memorizzazione dati

ITIS “Malignani”, Udine controllo parametri

IIS “Maserati”, Voghera direzione amm.va nord Italia

contenitori in piombo

ITIS “Marconi”, Piacenza antenna trasmittente

Sottorete “Calvino – Deambrosis Natta”

Genova, Sestri Levantecoordinamento tecnico nord Italia

controllo e monitoraggio parametri,collaudi, divulgazione

Nota: in molti ITIS sono coinvolti i Licei Scientifici Tecnologici

Dal progetto a un eserciziario

• Il progetto permette di affrontare numerosi argomenti di fisica, esempi:- Legge di Archimede (calcolo del volume di He necessario,

dimensioni del pallone)- Termologia (calore latente di fusione, resistenza termica di

un contenitore)- Elettrologia (legge di Ohm, potenza dissipata da resistenze)- Conversione di grandezze fisiche nei trasduttori- Trasmissioni via radio dell’informazione- Moti orbitali dei satelliti, software di predizione dei passaggi

• Sarà realizzata entro l’inizio del prossimo anno scolastico una pubblicazione che descriverà le fasi del progetto proponendo numerosi esercizi

Peculiarità dell’eserciziario

• Ogni esercizio si collocherà in un concreto aspetto applicativo

• Sarà possibile vedere diverse applicazioni della Fisica nella realizzazione di un prodotto tecnologico

• Si avrà particolare cura a rendere molte esperienze descritte facilmente ripetibili impiegando materiale povero (thermos, bottiglie P.E.T., palloncini, componenti elettronici facilmente reperibili).

Un esempio di esercizio

• Il contenitore di figura e riempito con 15 dm3 di acqua alla temperatura di 48,2 ºC. Trascorsa 1 ora, la temperatura scende a 46,0 ºC. Sapendo che la temperatura esterna vale 23,5 º C, determinare:

-la resistenza termica del contenitore;

-la potenza termica entrante se la temperatura interna vale 0 ºC e quella esterna vale – 60 ºC;

-la massa d’acqua che deve contenere affinché la temperatura interna sia stabilizzata a 0 ºC per quattro ore.

Punti di forza del progetto

• Rete scolastica composta da scuole di diverso ordinamento: trasferimento di competenze fra il settore scientifico e il settore tecnico, in un contesto decisamente stimolante per gli studenti

• Organizzazione della rete “a misura di scuola”: utilizzo delle infrastrutture tecnologiche (email, videoconferenza), onde evitare repentini spostamenti dei docenti per le riunioni

• Ottimo rapporto con i partner A.S.I. e C.I.R.A., che hanno consentito alle scuole una grande autonomia progettuale

Conclusioni

• E’ stato illustrato un progetto che vede protagoniste le scuole nella realizzazione di un esperimento che coinvolge tecnologie aerospaziali

• Il progetto ha numerose ricadute trasversali, fra cui la realizzazione di un eserciziario

• Il progetto ha costituito un esempio dell’utilità delle collaborazioni in rete fra le scuole

• Il tema trattato stimola un notevole interesse da parte degli studenti