3.2: Explorando la órbita de la Luna

Última actualización
Guardar como PDF

Page ID: 129512

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

La órbita de la Luna es maravillosamente compleja y, sin embargo, el niño más pequeño de tu salón de clases puede entender lo esencial de cómo se mueve la Luna a través del espacio. Una de las habilidades esenciales de una enseñanza STEM exitosa es poder descomponer cosas complejas en pequeños componentes que sean simples de entender. Una vez que tus alumnos completen estas sencillas actividades, estarán construyendo las piezas de un modelo conceptual de la Luna y su movimiento orbital alrededor de la Tierra.

Estándares Académicos

Prácticas de Ciencia e Ingeniería

Hacer preguntas y definir problemas.
Desarrollo y uso de modelos.
Uso de las matemáticas.
Obtener, evaluar y comunicar información.

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

El diámetro de la Luna es ¼ el de la Tierra, aproximadamente la misma proporción que una pequeña canica a una pelota de béisbol. ¡La Luna es un mundo mucho más pequeño que la Tierra!
La órbita de la Luna es 60 veces más ancha que la propia Tierra. Esta relación 60:1 demuestra la inmensidad del espacio, pero obviamente lo hace difícil (¡pero no imposible!) para mostrar un modelo preciso en el aula.
La Luna orbita la Tierra aproximadamente cada 28 días (¡luna y mes son palabras relacionadas!) Cada semana la Luna recorre ¼ del camino alrededor de su órbita.

Docencia y Pedagogía

Ahora que hemos construido y decorado nuestro modelo de sistema Tierra-Luna, ¡pasemos un poco de diversión con él! Estas siguientes cuatro mini-actividades se pueden realizar cada una en 20-30 minutos, perfectas para un solo periodo de clase. Porque el modelo es tan grande (¡sesenta pies de diámetro!) , estas obviamente serán actividades al aire libre. Te sugiero encarecidamente que los pruebes en un área de juegos pavimentada donde puedas usar tiza de acera para marcar las cosas. La escala de distancia con la que estamos trabajando es algo que realmente tiene que experimentarse directamente para permitir que los estudiantes obtengan una comprensión cognitiva sustantiva. Se puede hablar de dinosaurios durante días y mirar todas las fotos en internet que te gusten, pero no hay sustituto para ir a un museo y pararse junto a una modelo a tamaño natural o un esqueleto fosilizado real para darle a uno una apreciación del tamaño de la criatura.

Estas actividades golpean el núcleo mismo de la pedagogía constructivista. Durante estas actividades, los estudiantes construyen su propio significado y crean el suyo propio (¡esperemos que sea preciso!) modelos mentales del sistema Tierra-Luna. Es posible que veas esto simplemente como “tiempo de juego” en lugar de ciencia real, ¡no te dejes engañar! ¡El trabajo cognitivo que están haciendo los alumnos mientras juegan con estos modelos es sustancial! Tus alumnos están construyendo modelos mentales y mapas de cosas como tamaño, escala, órbitas, movimiento planetario, rotación y revolución, viajes espaciales y mucho más. ¡Estaremos construyendo sobre estas ideas mientras continuamos construyendo y refinando modelos científicos a lo largo de este libro!

Realización de la Actividad

Mini-Actividad #1

Lleva tu modelo Tierra-Luna afuera al patio de recreo con un poco de tiza en la acera. Usa el modelo como una brújula de cuerda gigante y dibuja la órbita lunar en tiza. Usa tiza para dibujar en la Tierra y la Luna en sus tamaños correctos en tu diagrama. ¡Llama la atención del estudiante sobre el tamaño puro del sistema Tierra-Luna en comparación con los tamaños relativamente pequeños de la Tierra y la Luna misma! Curiosamente, ¡el planeta Saturno y su sistema de anillos encajarían dentro de la distancia entre la Tierra y la Luna!

Intenta usar un poco de tiza de acera para dibujar Saturno y sus anillos en el patio de recreo. El planeta es un círculo de diez pies de diámetro, ¡los anillos más exteriores hacen un círculo de quince pies de diámetro! La gran diferencia de escala entre los planetas más pequeños y más grandes es una de las cosas que hace que modelar el sistema solar sea tan desafiante.

¿Qué tal el Sol en nuestro modelo? Para estar en escala, nuestro Sol sería una bola de 100 pies (tan grande como un edificio de diez pisos). Tendríamos que colocar este modelo Sun gigante a 2.1 millas de distancia; a esa distancia, ¡parecería ser casi exactamente del tamaño de nuestra luna T-ball!

Mini-Actividad #2

Pida a los alumnos que intenten dibujar su modelo Luna mientras están parados en la posición de la Tierra. ¡El tamaño aparente de la bola de goma de 4 pulgadas a partir de 30 pies es aproximadamente del mismo tamaño que aparece la Luna en el cielo nocturno! Aunque nuestra Luna se ve grande porque es un objeto brillante sobre un fondo oscuro, ¡realmente es bastante pequeña! Si has decorado tu Luna con maria y cráteres con rayos, pregúntale a los estudiantes si pueden hacerlos salir cuando estén parados donde está la Tierra. Si no pueden, este es un excelente momento para ofrecerles la oportunidad de probar un par de binoculares si tienes uno. Los estudiantes verán rápidamente que los binoculares sí acercan las cosas, pero ¡sostenerlos firmes y dibujar lo que ves en el ocular sigue siendo bastante desafiante!

Mini-Actividad #3

Usa el cable de medición de 6'-10” para marcar la distancia que la Luna se mueve cada día. Numere estas posiciones diarias de la Luna para una órbita entera. ¿Cuántos días tarda la Luna en orbitar la Tierra? ¡Sorpresa! La Luna tarda unos 28 días (un mes) en orbitar la Tierra. Usa tu tiza de acera para dibujar en las fases lunares tal y como las vemos desde la Tierra alrededor de tu órbita lunar. ¡Usa tu mapa de Fase Lunar de la Actividad #1 para ayudarte!

Mini-Actividad #4

¡Prueba por un tiro lunar! ¡Usa canicas o pelotas de ping-pong como 'nave espacial' e intenta rodar tu nave desde la Tierra hasta la Luna! Alternativamente, haga que todos hagan un avión de papel e intenten 'volar' a la Luna mientras alguien camina lentamente alrededor de la órbita lunar que representa el movimiento orbital. ¡Llegar de la Tierra a la Luna es difícil!

Preguntas de Discusión

Ahora que sus alumnos han tenido la oportunidad de jugar con este modelo del sistema Tierra-Luna, deberían tener una comprensión cognitiva mucho mejor de cuán grande es el sistema, y cuál es el tamaño relativo de los dos cuerpos y cómo se relacionan en el espacio. Casi todos los dibujos e ilustraciones de libros de texto o sitios de Internet están terriblemente distorsionados de esta manera. Los artistas muestran invariablemente que la Luna está demasiado cerca de la Tierra, y muchas veces mucho más grande de lo que realmente es en comparación con la Tierra. Hay buenas razones para esto por supuesto, trata de dibujar una imagen a escala precisa y la mayor parte del espacio en la página no solo está vacío, ¡sino que la Tierra y especialmente la Luna son realmente demasiado pequeñas para mostrar algún detalle en absoluto! Nunca menos, estos dibujos fomentan conceptos erróneos burdos sobre nuestro planeta y su compañero más cercano en el espacio.

Muestre a sus alumnos un dibujo o ilustración de la Tierra y la Luna en órbita tomada de cualquier libro de texto o sitio web. Pregúntales ¿qué tiene de malo este dibujo como modelo científico?
- Respuesta ¡Es probable que haya muchas cosas mal con estas ilustraciones! ¡El tamaño relativo de la Tierra y la Luna y la escala de la distancia entre ellas solo para empezar!
Pide a tus alumnos que sostengan sus dibujos de la Luna hechos desde el interior del círculo en la posición de la Tierra. ¡Pregúntales por qué es tan difícil observar y dibujar la Luna!
- Respuesta: Esta pregunta te ayudará a ver hasta dónde han progresado tus alumnos —y sus modelos cognitivos del sistema Tierra-Luna—. Sin duda ahora se darán cuenta de que dibujar pequeñas características en un pequeño globo lunar desde muy lejos es bastante desafiante, ¡incluso cuando originalmente dibujaron las características ellos mismos y saben cómo se ven!
Mostrar una foto o algún video de los astronautas del Apolo volando hacia, y aterrizando en la Luna. ¡Pregúntale a tus alumnos qué piensan de estos exploradores y el viaje que hicieron!
- Respuesta: Para entender un logro, primero hay que saber algo sobre el reto que representa. Si te dijera que había construido y aprendido a tocar un Theremin, esto podría no significar mucho para ti a menos que primero supieras que un Theremin es un instrumento musical electrónico que uno toca sin tocarlo. ¡Es probable que tus alumnos encuentren los viajes de Apolo mucho más emocionantes ahora que entienden un poco más sobre el sistema Tierra-Luna!

Materiales suplementarios

Profundizando

La distancia promedio a la Luna es de 385,000 kilómetros — ¡compara esto con un viaje de la ciudad de Nueva York a Los Ángeles que está a solo 4490 km! Ese viaje te llevaría 41 horas en carro (¡sin parar por gasolina de comida!) ¡La Luna está aproximadamente 90 veces más lejos que nuestro imaginario viaje a campo traviesa!

Los astronautas de Apolo viajaron a una velocidad promedio de 5500 kilómetros por hora (kph). Imagina que ibas a recorrer esta gran distancia —770.000 km, todo el camino hasta la Luna y de regreso— en un auto muy pequeño con dos de tus mejores amigos. ¡Recuerda que esta es una nave espacial y que no puedes parar ni salir! Trabaja en conjunto con tus dos compañeros de viaje para responder estas preguntas.

¿Cuánto tiempo te llevaría este viaje? (¡Muestra tu trabajo!)
¿Qué cosas te gustaría llevar contigo? El espacio es muy limitado, así que divide tus artículos en listas Must Have y Want to Have.
Estar en el auto por tanto tiempo sin poder parar o incluso abrir una ventana presenta algunos problemas muy especiales; ¡comer, lavar e ir al baño me vienen a la mente! ¿Qué harías para manejar tanto tiempo viviendo en este espacio tan compacto?
Si tu auto compacto obtuvo muy buen kilometraje, digamos 65 km por galón, ¿cuánto combustible necesitarías para todo el viaje? Encuentra una lata de gas de 5 galones y mídala; ¡usa esto para estimar el tamaño del tanque de combustible que necesitarías para este viaje!

Ser astrónomo

Observar el movimiento aparente de la Luna es mucho más fácil que observar su movimiento orbital alrededor de la Tierra, ¡pero ambos requieren algo de paciencia y clima despejado! El mejor momento para hacer esto es en las dos semanas posteriores a la Luna Nueva. Con la ayuda de tu maestro o padre, usa internet para encontrar la fecha para la próxima luna nueva, tus observaciones comenzarán aproximadamente 3 días después de esto.

Tres días después de la luna nueva, deberías ver una delgada luna creciente en el cielo occidental justo después del atardecer cuando el cielo se oscurece. Observe la Luna durante aproximadamente una hora comenzando al atardecer y observe el movimiento de la Luna a medida que se hunde hacia el oeste. Si hace buen tiempo, una buena manera de hacerlo es tener un Picnic Lunar en el patio trasero con tus padres y cenar mientras ves la Luna! Este movimiento de este a oeste que ves es el movimiento aparente de la Luna. Lo que realmente estamos viendo es que la Tierra gira sobre su eje.

Ser científico

El movimiento orbital de la Luna es más difícil de ver, y hay que vigilar la Luna cuidadosamente varios días seguidos para verla. Comienza por salir en una noche clara unos tres días después de la luna nueva. Busca la luna creciente baja en el cielo occidental justo al atardecer y toma nota de la posición de la Luna. Una manera fácil de hacer esto es notar dónde se compara la Luna con árboles o edificios en tu patio trasero. ¡Toma notas cuidadosas de lo que ves!

Para las próximas 3-4 noches, vuelve a salir justo al atardecer y fíjate en la posición de la Luna. Notarás que la Luna aparece más al este cada noche. Este movimiento de oeste a este es el verdadero movimiento orbital de la Luna. No lo notamos en una noche porque la Luna tarda 29 días en hacer una revolución completa alrededor de la Tierra — ¡no se mueve mucho en solo una o dos horas!

Calcular la circunferencia de la órbita de la Luna. Circunferencia = 2 π r (¡tu profesor puede ayudarte con esto!) El radio de la órbita de la Luna es solo la distancia entre la Tierra y la Luna — 385,000 km. Usa lo que has aprendido para responder a estas preguntas:

¿Qué tan lejos viaja la Luna en cada órbita?
¿Hasta dónde viaja la Luna en solo un día?
¿Qué tan rápido se mueve la Luna en órbita en kph?

Siguiendo

¡Piensa en lo desafiante que es viajar al espacio! ¡Ser astronauta y viajar a la Luna requiere una gran planeación, conocimiento científico y un tremendo coraje! Exploraremos estas ideas más adelante en actividades posteriores en este libro.