1A - A scuola con le formiche

La scuola Breda partecipa a School of Ants.

E’ un progetto di ricerca scientifica in cui cerchiamo la collaborazione di volontari per raccogliere dati sulla presenza e distribuzione delle varie specie di formiche che vivono nelle nostre città. Il nostro è quindi un progetto di Citizen Science, ovvero di Scienza fatta dai (e per i ) Cittadini.

Come si partecipa
1. Costruisci il kit per la raccolta delle formiche Avrai bisogno dei seguenti materiali:
8 foglietti di carta millimetrata (o altra carta non troppo sottile) da 6×9 cm l’uno;
8 bustine di plastica con chiusura a zip da 16×25 cm l’una;
2 biscotti sbriciolati tipo “Grancereale” del Mulino Bianco
bustina di plastica con chiusura a zip per contenere il tutto (circa 30×40 cm)
1 matita o una penna
1 scheda per la registrazione dei dati che è sul retro delle istruzioni
Noi abbiamo a disposizione un kit già completo.

2. Raccogli le formiche in una giornata di sole nel giardino o cortile della tua casa, scuola, ufficio o luogo di lavoro. Oppure raccogli le formiche in un parco della tua città in questo modo:

PASSO N°1
Spazi con Vegetazione - Dal kit per la raccolta, prendete 4 foglietti di carta millimetrata (dimensioni = 9x6 cm) e scegliete 4 aree in cui è presente della vegetazione (nel prato, vicino ad un cespuglio, sotto un albero ecc.). Scrivete le parole “CON VEGETAZIONE” su tutti i foglietti e numerateli da 1 a 4; poi, posizionateli sul terreno ad almeno 1 metro di distanza l’uno dall’altro (ma anche più lontani se avete tanto spazio a disposizione!). Mi raccomando: mettete un sasso sui fogli se c’è vento. Versate un po’di biscotto sbriciolato al centro del foglietto (in modo da coprire almeno un quadratino 1x1 cm) e assicuratevi che i bordi del foglietto siano a contatto col terreno così le formiche potranno facilmente scoprire il vostro delizioso biscotto. Registrate i dati della raccolta nella tabella sul retro di questo foglio. N.B. Fate attenzione a dove piazzate i foglietti: dovrete ricordarvi dove li avete messi!

PASSO N°2
Spazi senza Vegetazione - Prendete i 4 foglietti rimasti e scegliete 4 aree in cui non è presente della vegetazione (sul marciapiede, lungo un sentiero ecc). Scrivete le parole “SENZA VEGETAZIONE” su tutti i foglietti, numerateli da 1 a 4. Ripetete il piazzamento come sopra.

PASSO N°3
Aspettate 1 ORA.

PASSO N°4
Nel frattempo, compilate la SCHEDA riportata sul retro di questo foglio con i DATI richiesti.

PASSO N°5
RACCOLTA – Recuperate ogni trappola e ponete velocemente i biscotti, le formiche e i fogli nelle bustine (un foglietto per ogni bustina). Ora potete sigillare ogni bustina, avendo cura di lasciare un po’ d’aria all’interno in modo che le formiche non si schiaccino durante il trasporto.

PASSO N°6
CONSERVAZIONE CAMPIONI – Per preservare il frutto della vostra ricerca dal deterioramento, mettete tutte le 8 bustine nella busta grande e depositatela in freezer per tutta la notte. Questo è il modo più delicato per sacrificare le formiche.

3. Spedisci le formiche al Laboratorio di Mirmecologia dell'Università di Parma.
Università degli Studi di Parma
Parco Area delle Scienze 11/a
43124 Parma

La società delle formiche è fatta di una o più femmine feconde (regine), maschi e operaie sterili.
Le regine perdono le ali dopo il volo nuziale.

 Le uova possono essere o no fecondate; nel primo caso si svilupperanno femmine, nel secondo maschi. Questi sono alati e muoiono subito dopo la copula. Le operaie sterili, attere, formano il nucleo della colonia.

Dopo il volo nuziale la femmina fecondata inizia la fondazione di una colonia: costruito un nido, depone un primo gruppo di uova; fino alla loro schiusa rimane nel nido.
Le larve vengono nutrite con secrezioni salivari e danno origine a femmine sterili che iniziano a svolgere le attività della colonia: allargamento del nido, sua difesa e cura, approvvigionamento del cibo, alimentazione della regina e delle larve ecc.

Dopo un certo tempo vengono prodotti maschi e femmine alati, che sciameranno formando nuove colonie. A seconda delle specie, la colonia può essere formata da una decina di individui fino ad oltre un milione.

Le formiche scavano e costruiscono i propri nidi in ambienti e con modalità, forma e dimensioni svariate. I formicai possono essere scavati nel terreno, nel legno tenero di alberi morti, oppure costruiti con legno triturato e impastato con saliva. Constano di numerose sale comunicanti per mezzo di gallerie; le operaie spostano le larve nelle varie stanze durante diverse ore del giorno per mantenere le condizioni ambientali (di temperatura ecc.) più adatte, e separano uova, larve e pupe a seconda del loro grado di sviluppo.
(semplificato da http://www.treccani.it/enciclopedia/formica/)

http://www.schoolofants.it

3A-LINK

https://drive.google.com/file/d/1_h3YiNMiCT-DHaWX3jfwKvG7fd_4XqJj/view?usp=sharing

https://drive.google.com/file/d/1-8rH4DMkkeSwf-g43gL7wobImLQAiaWk/view?usp=sharing

3A - Prova indiretta della sfericità della terra

Già alcuni secoli prima di Cristo i Greci erano giunti alla conclusione che la Terra non era piatta ma sferica. Varie sono le prove indirette a favore della sfericità della Terra; tra queste quella più semplice si ha guardando una nave che prende il largo. Di questa scompare prima lo scafo e infine le vele; se la Terra fosse piatta, si osserverebbe che la nave, allontanandosi, diventa sempre più piccola, ma comunque la si vedrebbe sempre tutta intera.

Abbiamo fatto questo esperimento in modo diverso ma con la stessa conclusione. Come?

Come possiamo invece allestire questo esperimento?

3A - Prima del Planetario

Cosa faremo al Planetario

Il Planetario è una struttura con una cupola sulla quale una macchina (il planetario, appunto) proietta stelle, costellazioni ed altri oggetti o animazioni. E' anche una macchina del tempo che permetterà di fare osservazioni notturne facendo tramontare il sole in anticipo e permettendoci di osservare il cielo notturno.
Sentirai parole nuove, alcune difficili, e potrai completare alcune nozioni che già possiedi (dalla geografia, per esempio).

INTANTO SU QUESTO SITO (promosso da Telecom Italia e realizzato presso l'Osservatorio Astronomico di Padova) http://archive.oapd.inaf.it/pianetav/ POTRAI ALLENARTI A RIFLETTERE SULA COSMOGONIA.
La parte che segue riprende i contenuti del sito. per le domande e le animazioni è preferibile andare sul sito stesso (puoi interrompere quando vuoi e riprendere usando una password).

Per poter studiare il moto dei corpi celesti è necessario stabilire rispetto a che cosa essi si spostano.



Chiamiamo zenith la direzione esattamente sopra il capo dell'osservatore. Il nadir è invece la direzione opposta, cioè agli antipodi rispetto all'osservatore. La direzione dello zenith e del nadir dipendono dal punto in cui si trova l'osservatore.


L'orizzonte è il piano che passa per l'osservatore e perpendicolare alla direzione dello zenith. Su di esso vengono definite quattro direzioni: Nord, Est, Sud e Ovest. Esso ci appare come la linea lungo la quale il cielo e la terra si incontrano.
Il Sud è la direzione nella quale si trova il Sole quando si trova più alto sull'orizzonte, il Nord è la direzione opposta; Est e Ovest si trovano a 90° dal Nord e dal Sud.

Il Sole sorge ogni giorno all'incirca (vedrai al planetario il perché di questo "all'incirca") in direzione est, percorre un arco nel cielo in senso orario e tramonta all'incirca in direzione ovest (anche le stelle compiono lo stesso tragitto: lo vedrai sempre al Planetario).


Il Sole sembra compiere un giro completo attorno a noi in 24 ore.
La Terra, quindi, ruota intorno al proprio asse alla velocità di 15° ogni ora (360°:24h=15°/h). La rotazione avviene da ovest verso est, cioè se osservassimo la Terra da sopra il Polo Nord, la vedremmo ruotare in senso antiorario.

Di quanti km si sposta in un'ora ogni punto della Terra?
Il raggio della Terra all'equatore è pari a 6.378 Km.
L'equatore sarà lungo 2 x 3,14 x 6378 km, cioè circa 40.000 km (ho semplicemente ipotizzato che la Terra sia sferica e che l'equatore sia una circonferenza, calcolata con la formula C= 2πr).
Ogni ora, un punto fisso A sull'equatore si sposta di 15°. Quindi percorre (40.000/360)x15= 1670 km circa. Naturalmente, un altro punto B che non si trovi sull'equatore percorre un arco BB' più breve di AA', nello stesso intervallo di tempo.

A causa della rotazione della Terra, dunque, la sua superficie è sempre illuminata per metà dal Sole, mentre l'altra metà è in ombra. Quando la superficie terrestre entra nella zona d'ombra comincia la notte: preceduta da un periodo di penombra, così come lo è il sorgere del Sole.
 Ciò avviene a causa dell'atmosfera terrestre: le particelle che compongono l'atmosfera diffondono i raggi della luce solare in tutte le direzioni, quindi anche verso la zona buia, creando una zona di penombra: l'alba e il crepuscolo. Se la Terra non avesse atmosfera passeremmo improvvisamente dal pieno giorno alla notte fonda e viceversa.

Come ci si orienta sulla Terra

Dovresti già conoscere le cose essenziali dalla geografia, ma un riepilogo è sempre utile.

La Terra ruota attorno al proprio asse: questo asse definisce la direzione Nord-Sud; il piano equatoriale rappresenta l'altro riferimento fondamentale.
Rispetto a questi due riferimenti è possibile definire le coordinate di qualsiasi punto della superficie terrestre.
Oltre al piano equatoriale e all'asse di rotazione, il sistema di coordinate terrestri è costituito da una serie di piani. Ogni piano passante per il centro della Terra e per entrambi i poli si chiama meridiano e contiene l'asse di rotazione, il quale lo divide in due. 
Ogni piano parallelo al piano equatoriale si chiama parallelo. Per convenzione, si è scelto un meridiano fondamentale, quello che passa per  Greenwich, vicino a Londra. Il parallelo fondamentale è invece l'equatore, che è anche l'unico passante per il centro della Terra.

Adesso considera un punto B sulla superficie terrestre. La prima delle due coordinate di B è la longitudine: l'angolo (ecco perché si misura in gradi) compreso tra il semimeridiano passante per quel punto e il semimeridiano fondamentale, cioè quello formato dai segmenti AP e PB nel disegno qui sopra.
 La longitudine è un numero positivo se B è ad est di Greenwich, negativo altrimenti. 

La seconda coordinata è la latitudine, cioè l'angolo compreso tra l'equatore e il parallelo passante per quel luogo, misurato in gradi, da -90° a 90°. La latitudine è un numero positivo se il punto si trova a Nord dell'equatore, negativo altrimenti.

A quale distanza dall'equatore si trovano i punti di uno stesso parallelo?
Alla stessa!


Adesso guarda il disegno sottostante e prova a rispondere alla seguente domanda.
Sulla superficie terrestre sono segnati 3 punti appartenenti allo stesso parallelo, cioè alla stessa distanza dall'equatore.
In quale ordine il sole sorge nei tre punti A, B e C ? 
1-Nella sequenza A B C
2-Alla stessa ora
3-Nella sequenza C B A
In quale ordine tramonta il Sole per gli stessi punti? 
1-Alla stessa ora
2-Nella sequenza C B A
3-Nella sequenza A B C

L'asse terrestre è inclinato rispetto alla direzione della retta che unisce la Terra e il Sole. La linea che separa la zona illuminata dalla zona d'ombra viene chiamata circolo di illuminazione; essa è quindi inclinata rispetto all'asse Nord-Sud.

 A causa di questa inclinazione, la durata del giorno dipende dalla nostra posizione sulla Terra. Ad esempio vedi come la parte illuminata del parallelo 1 è minore di quella del parallelo 2. 

Il circolo di illuminazione è allineato nella direzione Nord-Sud solo in due particolari giorni dell'anno: l'equinozio di primavera (21 marzo) e l'equinozio d'autunno (23 settembre). Il nome equinozio deriva dal fatto che in quei giorni la durata della notte è uguale a quella del dì, perché la lunghezza dell'arco di parallelo illuminato è pari alla lunghezza dell'arco di parallelo al buio. Nel resto dell'anno, come abbiamo detto,  il circolo di illuminazione è invece inclinato rispetto alla direzione Nord-Sud.
L'angolo massimo tra la direzione Nord-Sud e il circolo di illuminazione si ha in due giorni chiamati solstizi.

Equinozi

Solstizio estate

Solstizio inverno

Che ore sono?
Se leggi su un giornale il sole oggi tramonta alle ore 17:02, l'ora 17:02 corrisponde al tempo vero locale solo per quell'insieme di punti che si trovano lungo un particolare meridiano, quello evidenziato nel disegno.  A quell'ora c'è un solo punto dove il meridiano interseca il circolo di illuminazione. Il sole tramonterà quindi veramente alle 17:02 locali solo per quel punto: per tutti gli altri punti dello stesso meridiano sarà già tramontato oppure lo farà più tardi. Il sole tramonta contemporaneamente anche per tutti i punti lungo il circolo di illuminazione, ma se essi misurassero il loro tempo a partire dal mezzogiorno locale, l'ora sarebbe diversa dalle 17:02. Solo agli equinozi il tramonto avviene alla stessa ora locale per tutti i punti che si trovano sullo stesso meridiano, perchè esso coincide con il circolo di illuminazione. 

In posti diversi d'Italia tramonto e alba avvengono in generale ad un'ora diversa. Ci si accorda allora su un orario comune che vada bene per tutto il paese. Questa convenzione non può valere su una zona troppo estesa. Si è stabilito di dividere la Terra in spicchi, detti fusi orari, cioè zone con lo stesso orario ma differenze di un'ora tra una zona e l'altra. I fusi sono separati tra di loro da un meridiano. 

Nella figura qui sotto puoi vedere l'arco percorso dal Sole durante il dì, agli equinozi, a tre diverse latitudini: all'equatore, a 45° e a 75° di latitudine. Come puoi notare, l'arco percorso dal Sole all'equatore è più alto e ampio rispetto alle altre latitudini. 

Inoltre, puoi notare come l'altezza dei raggi solari sull'orizzonte varia a seconda della latitudine.

Rispondi alla seguenti domande.
In quale sequenza temporale gli abitanti dei luoghi A, B e C vedranno sorgere il Sole al mattino? 

1-Nella sequenza A B C
2-Nella sequenza C B A
3-Sorgerà per tutti allo stesso istante

In quale sequenza lo vedranno calare? 
1-Nella sequenza C B A
2-Tramonterà per tutti allo stesso istante
3-Nella sequenza A B C

La Terra ruota con velocità costante, perciò impiega meno tempo a coprire l'arco A'A" che non C'C". Per il punto A, la notte dura di più e il dì dura di meno, cioè il Sole sorge più tardi e tramonta prima.

3A - Prepararsi agli esami

1- Elenco delle relazioni richieste in sede di esame:


Entro il 15 maggio 2018 dovrà essere completato il portalistini o la cartelletta con tutte le relazioni, gli eventuali manufatti richiesti (il sestante) e consegnati i solidi (questi ultimi verranno conservati a scuola). Il portalistini sarà completato dall'elenco delle relazioni. Nessuna deroga. I manufatti realizzati a falegnameria dovranno essere esibiti il giorno dell'esame.

EFFEMERIDI
Il controllo recentemente effettuato ha dimostrato che nessuno ha continuato la registrazione richiesta. Come aiuto agli insolventi pubblico i dati di aprile che DOVEVANO essere inseriti, con un esempio della loro elaborazione anche grafica.
Il 30 maggio ciascuno dovrà consegnare il grafico secondo l'esempio mostrato.

Dall'ora di levata e tramonto si calcolano la durata del giorno e della notte.
Questa è la tabella di aprile:

Nel file excel scegli il giusto formato dei dati (qui l'orario nel formato ore:minuti, da cui si calcola la durata del giorno facendo ora di tramonto - ora di levata; per differenza, facendo 24 - durata giorno si trova la durata della notte:): 

 Poi costruisco il grafico (per comodità invece di mettere la data ho numerato le rilevazioni a partire da 1, che corrisponde al 1° marzo; ho messo per capire cosa succede più avanti le date dell'8 e del 21 giugno), osservando che se aumentano le ore di luce, diminuiscono quelle di buio:

2A- STUDIO DEL PIANO INCLINATO

MISURE
Il lavoro andrà rivisto e corretti gli errori.

Errore: non è stato misurato il peso del carrello sul piano alle varie altezze

Occorrono almeno 5 dati per fare la regressione lineare.

Quando tra due variabili x e y c’è una relazione di dipendenza, si può cercare di prevedere il valore di una variabile in funzione del valore assunto dall’altra. Il modello più semplice di relazione tra due variabili è quello rappresentato da una retta. Una volta determinata la retta, si potrà stimare il valore della variabile y sulla base del valore assunto dalla x. Per una buona previsione, occorre determinare la retta che meglio descrive i punti osservati. Il link qui sotto richiede però almeno 5 coppie di dati.

http://www.alcula.com/it/calcolatrici/statistica/regressione-lineare/

Un'animazione:

http://www.walter-fendt.de/html5/phit/inclinedplane_it.htm

Un video: