3.1: Hacer un modelo a escala del sistema Tierra-Luna

Debido a que este modelo es a la vez más grande, y más complejo que lo que hemos hecho antes, dividiremos la construcción del modelo, y explorándolo científicamente en dos actividades separadas. Se supone que la Actividad 3 y la Actividad 4 se realizarán secuencialmente con una siguiente cerca sobre la otra.

Estándares Académicos

Prácticas de Ciencia e Ingeniería

• Desarrollo y uso de modelos.
• El uso de las matemáticas.

Conceptos transversales

• Escala, proporción y cantidad.
• Sistemas y modelos de sistemas.

Estándares científicos de próxima generación

• Sistemas espaciales (K-5, 6-8, 9-12).
• El sistema Tierra-Luna (6-8, 9-12).
• Gravitación y órbitas (6-8, 9-12).

Para el Educador

Datos que necesitas saber

1. La Luna es aproximadamente ¼ del tamaño de la Tierra (cuando se comparan diámetros).
2. La Luna está a unos 385,000 km (250,000 millas) de la Tierra (distancia promedio). Esto es aproximadamente 30 veces más lejos de lo que la Tierra es ancha.
3. La Luna orbita la Tierra en unos 28 días.
4. Un lado de la Luna siempre mira hacia la Tierra, a esto lo llamamos el lado cercano; el lado que nunca vemos desde la Tierra se llama el lado lejano.

Docencia y Pedagogía

Este modelo del sistema Tierra-Luna es uno de los modelos más grandes que construiremos en este libro; de hecho, el modelo terminado tiene aproximadamente 60 pies de diámetro, ¡perfecto para una actividad al aire libre!

A pesar de que el modelo es de gran tamaño, los materiales para el modelo cabrán en una sola bolsa de comestibles — ¡resulta que el sistema Tierra-Luna es principalmente espacio vacío! Esta vasta cantidad de espacio en comparación con la relativamente pequeña Tierra y Luna es una de las principales cosas sobre las que aprenderán tus alumnos.

Los diagramas de la Tierra y la Luna en un libro de texto tienen que ser comprimidos para que quepan en una sola página. Los modelos físicos del sistema Tierra y Luna tienen que hacerse lo suficientemente compactos como para caber en una mesa. Podrías dibujar o construir tales modelos a escala correcta, pero el dibujo de tu página mostraría una Tierra no mayor que una BB, y la Luna sería una sola mota en la página.

Tu primera reacción podría ser: “¡Esos modelos mienten!” De hecho, casi todos los modelos científicos hacen muchos compromisos y simplificaciones. Algunos de estos compromisos son deliberados, otros son por ignorancia. Desafortunadamente, cuando nos acostumbramos a los compromisos —y nadie nos habla de ellos— llegamos a pensar en estas cosas como hechos.

Este será sin duda el primer modelo real a escala del sistema Tierra-Luna que hayan visto sus alumnos. Es una experiencia maravillosa introducir al alumno en la inmensidad del espacio, pero igual de importante, debemos profundizar y llamar la atención del alumno sobre los compromisos que hacen los modelos científicos. ¡La conciencia de cómo los científicos presentan modelos ayudará a sus alumnos a interpretar y comprender mejor estos modelos!

Resultados de los estudiantes

¿Qué descubrirá el alumno?

1. ¡La escala del sistema Tierra-Luna es enorme!
   • Casi todos los diagramas de la Tierra y la Luna representados en los libros de texto están salvajemente fuera de escala. Cuando usamos una pelota de vinilo de 12 pulgadas como la Tierra y una bola T de goma como la Luna, ¡el diámetro de la órbita lunar es de 60 pies!
2. La Luna cruza el cielo de Oriente a Occidente cada noche.
   • Este movimiento de este a oeste se denomina movimiento aparente, es causado por la rápida rotación de la Tierra sobre su eje y en realidad no es como la Luna se mueve por el espacio ya que orbita la Tierra.
3. La Luna se mueve de Oeste a Oriente a medida que orbita la Tierra en el espacio.
   • Este es el verdadero movimiento orbital de la Luna que está en la dirección opuesta al movimiento aparente de este a oeste que vemos cada noche. Podemos ver este movimiento hacia el este de la Luna desde aquí en la Tierra, ¡pero debemos vigilar la Luna cuidadosamente durante varias noches para observarla!
4. A diferencia de nuestro constante amanecer y atardecer, la hora de salida y puesta de la luna cambia aproximadamente una hora cada noche.
   • Debido a que la Tierra está girando a medida que la Luna orbita nuestro planeta, nuestra Tierra debe girar más de 360 ^o cada día antes de que podamos volver a ver la Luna. Esto significa que tardan más de 24 horas de una salida de la luna a la siguiente, y la Luna se levanta aproximadamente 50 minutos después cada día. ¡Ten paciencia, este hecho será mucho más fácil de ver en una de nuestras actividades posteriores de lo que es explicar ahora!
5. Solo podemos ver un lado de la Luna desde la Tierra (el lado cercano), para poder ver el otro lado, debemos viajar físicamente por el espacio.
   • Este hecho único será explorado en varias actividades próximas. Descubriremos tanto que es cierto, como lo más importante, por qué sucede.

¿Qué aprenderán tus alumnos sobre la ciencia?

1. Aprenderemos que al mejorar un modelo científico, podemos comenzar a responder el ¿Por qué sucede eso? y ¿Cómo funciona? preguntas — no sólo el ¿Qué pasa después? preguntas.
   • Cuando construimos y mejoramos un modelo científico, tomamos parte de una tradición de investigación científica que tiene literalmente miles de años de antigüedad. La ciencia no tiene ideas sagradas que no puedan ser desafiadas. De hecho, para ser buenos científicos, debemos desafiar cada idea y modelo científico. Si el modelo es robusto, podrá responder preguntas y responder a retos; si no lo es, entonces hay que cambiarlo, ¡o incluso desecharlo todos juntos!
2. Jugar con modelos científicos es importante. Nos ayuda a preguntar (¡y responder!) preguntas de manera cinestética, ¡incluso antes de que tengamos el vocabulario y la comprensión conceptual para enmarcar estas preguntas correctamente en inglés!
   • La comprensión de un modelo científico física y cinestéticamente a menudo viene antes de que exista una descripción adecuada en el lenguaje de las matemáticas o el inglés. Los estudiantes de ESL a menudo responden particularmente bien a un buen modelo científico y demostración porque pueden enmarcar las ideas mentalmente en su idioma nativo primero, luego adquirir el vocabulario adecuado en inglés junto con todos los demás en el aula. Los científicos suelen inventar nuevo vocabulario para describir sus descubrimientos, estos términos generalmente se adoptan en casi todos los idiomas sin traducción. ¡La ciencia y las matemáticas son verdaderamente los lenguajes universales de la humanidad!
3. La ciencia nos permite explorar la forma y estructura de las cosas, incluso cuando están demasiado lejos para que podamos tocarlas y explorarlas personalmente.
   • Al hacer modelos de cosas lejanas como la Luna aquí en la Tierra, podemos comenzar a entender cómo se juntan y cómo funcionan como lo hacen. Por supuesto, los modelos son solo teorías científicas hechas carne, por así decirlo; no son perfectos y nunca nos dicen todo lo que deseamos saber — ¡pero sí nos ayudan a enmarcar la siguiente pregunta y señalarnos hacia dónde podemos encontrar la respuesta! En esta unidad, también haremos comparaciones entre cosas comunes como gotas de lluvia y cosas lejanas como la Luna. Comparar la estructura de estas cosas puede ayudarnos a ver los temas en la naturaleza y cómo fuerzas simples como la gravedad dan forma a casi todo lo que nos rodea.

Realización de la Actividad

Esta actividad implica hacer un modelo a escala real del sistema Tierra — Luna, ¡y este bebé va a ser GRANDE! Las cosas a gran escala deleitan a los niños, y este modelo es lo suficientemente grande como para que necesites espacio extra solo para jugar con él y explorar; a menos que enseñes en un gimnasio, este modelo no encajará en tu salón de clases. Sin embargo, no te preocupes, las piezas de este modelo pueden caber en una bolsa de plástico para abarrotes, ¡verás a lo que me refiero cuando empecemos a construir el modelo! La construcción preliminar del modelo usando pegamento e instrumentos afilados probablemente debería ser realizada por el maestro, especialmente con alumnos más jóvenes; ¡usa tu propio juicio aquí! Los estudiantes pueden decorar y operar el modelo después de que se construya.

Materiales

1. Pinturas y pinceles para aulas, o rotuladores permanentes
2. Tiza de acera
3. Un playball de vinilo de 12 pulgadas (el azul es muy preferido)
4. Una pelota de goma de color claro de 4 pulgadas (usé una pelota de béisbol de goma T)
5. 50 pies de cable robusto, no estirable (tendedero o cable de tracción para persianas funciona bien)
6. Cinta adhesiva (se prefiere el azul)

Construyendo el modelo Tierra-Luna

1. La pelota de juego de vinilo más grande será nuestra Tierra, la T-ball será nuestra Luna. ¡Tenga en cuenta que la relación de tamaño 4:1 entre estas bolas refleja la verdadera escala del tamaño de la Tierra y la Luna en el espacio!
2. [Profesor] Ata un nudo en un extremo del cordón y usa una 'X' de cinta para asegurarlo al playball de vinilo. Alternativamente, puede usar una ventosa como las que se usan para sujetar una jabonera a la pared de la ducha. Estas bolas de vinilo suelen tener un hoyuelo donde están infladas, querrás mantener esto claro para que la pelota pueda ser reinflada si es necesario. Pasa tu línea al lado opuesto de la pelota.
3. [Profesor] Mide 30 pies de cordón, más unas pulgadas adicionales. Corta el cordón y guarda el resto.
4. [Maestro] Del resto del cordón, ate dos nudos separados 6'-10”, asegura los nudos con unas gotas de pegamento blanco y deja que se sequen completamente. Recorte cualquier cable adicional y deséchelo. ¡Esta medida de cordón nos mostrará hasta dónde se mueve la Luna cada día mientras orbita la Tierra!
5. [Profesor] Poner un nudo en el extremo del cordón. (Opcional: asegure el nudo con una gota de pegamento blanco y deje que se seque completamente antes de continuar.)
6. [Profesor] Asegure el nudo a la bola T de goma Moon. La mejor manera de hacerlo es tomar un cuchillo afilado (un cuchillo hobby funciona bien) y cortar una ranura profunda de ½ pulgada en la bola en T. Force el nudo en la ranura con un destornillador y selle la ranura con unas gotas de pegamento superpegamento y cierre por pellizco; el pegamento caliente también funciona bien.
   • Ahora que el modelo está construido, puede ser decorado por los estudiantes. ¡Recuérdeles que las dos piezas están atadas entre sí y que tengan cuidado de tirar o tropezar! La Luna debe pintarse de blanco si es posible; el maestro puede hacer esto con pintura en aerosol antes de permitir que los alumnos decoren la Luna si así lo desean.
7. Piense en el lugar donde el cordón está unido a la Luna como un 'Polo Sur'. Dibuja una línea 'ecuador' roja en negrita en la Luna.
8. Esta línea no es en realidad un ecuador; en cambio, ¡separará el lado cercano del lado lejano! Etiquete el lado cercano y el lado lejano cuidadosamente en rojo.
9. Usa marcadores o pinturas de color oscuro para agregar cráteres, rayos (¡marcas de salpicaduras débiles que se alejan de un cráter en todas las direcciones!) , y maria (mares de color oscuro de lava congelada, generalmente de forma redonda u ovalada.) Algunos alumnos desearán ser muy artísticos y usar fotos de la Luna para que la modelo se vea más precisa. Pero no te preocupes si tu Luna no se ve como la real en el cielo — ¡nuestro modelo funcionará bien igual!
10. Ahora es el momento de decorar la Tierra. Considera el lugar donde el nudo está unido a la pelota para estar en algún lugar a lo largo del ecuador, tal vez fuera en los océanos Atlántico o Pacífico. Una vez más, algunos estudiantes querrán ser muy precisos y artísticos, otros tal vez deseen hacer un planeta salvajemente imaginativo que solo existe en su imaginación; de cualquier manera, ¡nuestro modelo funcionará bien!

Explorando el modelo Tierra-Luna

Ahora que nuestro modelo está construido, podemos hacer varias actividades con él, la mayoría de estas funcionan mejor afuera en el área de juegos infantiles. Aunque no recomiendo esto como primera opción, puedes construir un modelo más pequeño, 'dentro del aula' si lo deseas. Si enseñas en una escuela con poca área de juegos afuera, de si solo deseas realizar las actividades en el interior, este modelo más pequeño funciona bien. Para el modelo más pequeño, usa la bola T de goma como la Tierra y un mármol de vidrio como la Luna. Para mantener la distancia Tierra-Luna a escala, recuerda hacer que la cuerda que los conecta sea más corta, de solo 7.5 pies de largo, y haz que tu cuerda de medición sea de solo 2'-4” de largo. Este modelo más pequeño (y menos impresionante) cabrá en la mayoría de las aulas, pero con 20 pies de ancho, ¡todavía te calmará por espacio en la mayoría de las aulas estándar!