O Astrolábio numa caixinha de CD

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1 O Astrolábio numa caixinha de CD Aluno: Ricardo Augusto Viana de Lacerda Curso de Especialização em Astronomia (2009)-EACH-USP leste. Informações Gerais Resumo: Esta atividade está organizada em dois momentos: um na sala de aula e outro na quadra da escola, num dia de Sol, com o professor presente. Caso não tenha Sol ou o curso seja noturno, o professor pode usar uma lâmpada de 127V/150W para representar o Sol. Os alunos podem desenvolver uma atividade de observação do Céu Noturno levando os seus astrolábios para a sua casa. Nesta atividade o professor deve introduzir, discutir e exemplificar os conceitos pertinentes com a ajuda do astrolábio, na sala de aula, como por exemplo, os pontos cardeais, fazer a leitura da hora pelo Sol, etc. Esses conceitos relacionam-se diretamente com o cotidiano dos alunos e permite a interdisciplinaridade com a geografia, matemática, ciências e história. Nível: Ensino Fundamental II Duração: 04 aulas Atividade Introdução O que você acha de poder medir a posição de um corpo celeste no céu? Um planeta, uma estrela, ou quem sabe algum objeto voador não identificado? O que você acha ainda de poder saber as horas medindo a altura do Sol em relação ao horizonte? E de poder determinar as estações do ano e descobrir muitos outros segredos do céu? Aqui você vai aprender a construir um instrumento que lhe permitirá fazer tudo isso e muito mais. O trabalho é fácil. Se quiser faça de madeira, mas a minha proposta de construção é o uso de materiais de fácil acesso e baixo custo. O instrumento utiliza e reúne as idéias principais do astrolábio náutico, do relógio solar com mostrador paralelo ao eixo de rotação terrestre e da bússola (na medida em que utiliza a rosados-ventos) A proposta fundamenta-se na construção e utilização de um astrolábio didático onde alunos e professor constroem juntos e que depois possa ser levado para casa. A partir do momento que os alunos constroem um instrumento, eles passam a compreender melhor sua utilidade, e os principais conceitos que os envolve, possibilitando um bom aprendizado (ARRUDA & LABURU, 1996). O astrolábio didático trata-se de uma versão da qual foi apresentada na Superinteressante, ano3, julho de 1989, leve e de baixo custo, do antigo instrumento astronômico, desenvolvido especificamente para observar o movimento aparente do Sol e o Céu noturno. Vejamos como o astrolábio soluciona o problema de ensinar astronomia a partir da observação sistemática do céu:

2 Esta atividade está organizada em dois momentos: um na sala de aula e outro momento na quadra da escola, num dia de Sol, com o professor presente. Caso não tenha Sol ou o curso seja noturno, o professor pode usar uma lâmpada de 127V/150W para representar o Sol. O professor também pode desenvolver uma atividade de observação do Céu Noturno onde os alunos levam os seus astrolábios para a sua casa. Ao final de cada aula, o professor deve passar como "tarefa para casa" uma observação direta do céu relacionada com o tema abordado, e explicar detalhadamente (na própria aula) como o astrolábio deverá ser usado nesta atividade. Os alunos terão, portanto várias noites até a aula seguinte para cumprir a tarefa (período de uma semana), sendo então bem provável que haja pelo menos uma oportunidade para a observação com condições climáticas adequadas. Dessa forma, a Astronomia é apresentada a partir dos fatos que o aluno vê no "céu de verdade" sobre sua cabeça, e só depois introduz as noções e teorias abstratas, como, por exemplo, o modelo heliocêntrico. Localizando os pontos cardeais pelo astrolábio proposto nesta atividade É fundamental, para qualquer trabalho a ser realizado, identificar os pontos cardeais no local de observação. Primeiramente, localiza-se com os meios de que você dispõe. Esta primeira localização, provavelmente terá alguma distorção. Para conseguir uma posição exata, é melhor pedir a ajuda do Sol. Coloque o círculo graduado voltado para o norte, exatamente ao meio-dia. A sombra que o gnômon (palito de dente) fará será exatamente o oposto do zênite. Com a seta apontando 90º (o zênite), vá girando lateralmente o astrolábio até que a sombra no lado oposto se alinhe com a reta no centro da seta. O zero grau do círculo graduado estará indicando o leste e 180º estará indicando o Oeste. Encontrada esta posição, anote com um giz no chão o local exato de cada ponto cardeal, coincidindo com os pontos cardeais da base do astrolábio. Isso facilitará a sua próxima observação, quando então você já terá a primeira informação para a sua leitura do céu. Quando você souber descobrir as horas pela posição do Sol, poderá encontrar os pontos cardeais de outra maneira, a qualquer hora do dia. Para isso, é preciso acertar a posição da seta para o ângulo daquela hora, colocar o instrumento voltado para o Norte e inclinado conforme a latitude do local (passo este que você aprenderá mais adiante). Vá girando a base do astrolábio suavemente, até encontrar uma posição em que a sombra do gnômon coincida com a linha no centro da seta.

3 Lendo a hora pelo Sol. O movimento diário regular e aparente do sol acontece de Leste para Oeste. Este movimento descreve no céu um semicírculo. Quando colocamos o círculo graduado frente ao Sul, ele coincide com o semicírculo celeste e mede a altura que o Sol alcançou em determinado momento. Para fazer esta leitura, o astrolábio didático deverá estar voltado para o Sul e inclinado em direção ao equador celeste. Esta posição você conseguirá inclinando a caixinha de CD o mesmo número de graus da latitude em que você estiver na superfície terrestre. Para cada 15º percorrido pelo Sol, terá transcorrido 1 hora. Ao final de um dia, ou seja, 24 horas, terá percorrido 360º do círculo todo, porém o Sol é visível somente por aproximadamente 12 horas (dependendo da época do ano e do local na superfície da Terra). Para facilitar a leitura, faça de conta que o Sol nasce às 6 horas da manhã e sua leitura no horizonte será 0º. Por isso, a cada 15º acrescente 1 hora às 6 da manhã. Veja a ilustração ao lado. Nela o Sol percorreu 30º. O cálculo a ser feito é o seguinte: 30 15º=2 horas e 6 horas + 2 horas = 8 horas. Assim, tendo percorrido 30º, será 8 horas da manhã. Para facilitar os cálculos, é bom ficar sabendo que cada grau marcado no astrolábio vale 4 minutos 1. Assim, por exemplo, se o ângulo medido for 49º, o cálculo a ser feito será o seguinte: 49º 15º=3 horas e um resto de 4º. Fazendo 4º x 4 minutos = 16 minutos. Então, serão 3 horas e 16 minutos acrescentadas às 6 horas da manhã. No caso, serão 9 horas e 16 minutos. 1 O dia solar é o intervalo de tempo decorrido entre duas passagens sucessivas do Sol pelo mesmo meridiano do lugar. O dia solar é 3m56s mais longo do que o dia sideral. Essa diferença é devida ao movimento de translação da Terra em torno do Sol, de aproximadamente 1º (~4 min) por dia. A Duração do Dia e da Noite. Dia e noite com duração de 12 horas exatas há somente em épocas de equinócio, ou seja, quando o Sol está no zênite no equador e ambos os hemisférios da Terra recebem igualmente a luz solar. Dependendo da posição do observador sobre a face da Terra, o semicírculo percorrido pelo Sol durante o dia será visto de maneira diferente. Em outras épocas do ano, você notará que o Sol nasce e se põe antes ou depois das 6 horas da manhã ou 6 horas da tarde. E que o dia em certas ocasiões mais de 12 horas ou menos. Notará também que o semicírculo descrito pelo Sol durante o dia aproxima-se cada vez mais do zênite da primavera para o verão até atingi-lo no solstício de verão, aqui no hemisfério sul; afasta-se cada vez mais do zênite até atingir o equador celeste verão para o outono e ultrapassa o equador celeste cada vez mais, até um máximo de afastamento de em direção ao norte do solstício de inverno. A região da Terra em que o Sol chega a atingir o zênite chama-se zona intertropical, ou entre os trópicos. Os trópicos são limites em que se pode ver o Sol no zênite, Trópico de Câncer para o hemisfério norte e o Trópico de Capricórnio para o hemisfério sul.

4 Obs: O Sol descreve ao longo do dia um ângulo de 180, sendo que ele nasce no leste e se põe a oeste (dependendo da época do ano). Sendo assim, caso estivéssemos no pico de uma montanha, seria possível obter as horas de seis da manhã até seis da tarde em média, mas como somos cobertos por prédios, casas, e etc. será obtido com um mínimo de exatidão, das dez da manhã até as quatro da tarde, dependendo da região do país. Materiais: Para fazer o astrolábio, você vai precisar de: - Uma placa de madeira de 30 cm x 20 cm (compensado de 10 milímetros). - Uma caixinha de CD como mostra a foto. - Três parafusos. - Um palito de dente. - Um transferidor escolar de 360º e também uma Xerox do mesmo. - Um pedaço de papelão de 15 cm x 15 cm. - Uma tira de (EVA) ou papel cartão, vermelho de preferência, para fazer o ponteiro nas dimensões de 11,5 cm x 1,0 cm. - Cola branca ou de madeira e super-bonder. - Qualquer cordão fino e resistente com um metro de comprimento. Montagens: Base: A peça de madeira, além de servir de apoio à caixinha de CD, servirá também para indicar os pontos cardeais. Corte uma rodela de papelão do mesmo diâmetro de um CD. Cole a rodela de papelão no CD e depois encaixe na caixinha sem colar! O contato do CD com a caixinha permite um ótimo deslize para que você possa girar o mesmo à procura do ângulo procurado. No final deste texto está disponível uma cópia do tamanho exato de um transferidor de 360, imprima e recorte, depois cole na rodela de papelão. Nos ângulos 0º, 90º, 180º e 270º, marquem respectivamente os pontos cardeais Sul, Oeste, Norte e Leste. Círculo Graduado: É a cópia do transferidor que foi recortado e colado na rodela de papelão. Esta parte servirá para a leitura do ângulo formado pela sombra do gnômon com o horizonte, na leitura do Sol. A Seta: Ao ser fixado no centro do círculo, o gnômon servirá também para fixar a seta. Conforme indicado na foto. A Inclinação: Será dada pela caixinha de CD. Ela permitirá que a rodela se incline. Fazendo dois furos na caixinha de CD próximos aos pontos 270º e 90º como mostra a foto, amarre um pedaço de cordão de forma que ao ser esticado, forme um (V) e depois amarre outro pedaço de cordão no vértice do V que será estendido até o prego que está na posição Sul. Desta forma, será possível trabalhar a inclinação do astrolábio didático. O Gnômon: trata-se de um palito de dente, colocado no centro do círculo graduado e perpendicular a este. Ao incidir a luz solar sobre ele, formará uma sombra que se alinha a uma haste que por sua vez indicará o valor do ângulo de altura do Sol, em relação ao horizonte, como mostra a foto com o uso de uma lâmpada para simular o Sol. Veja a seqüência da montagem deste astrolábio didático nas fotos do site na atividade: O astrolábio numa caixinha de CD.

5 Obs: Com o uso do transferidor, a marca de 180 a direita fica apontando para o Norte, assim o Leste fica na marca de 270 do transferidor.

6 Referências Bibliográficas: [1] Mourão, R; Pigozzi E.A; Alves,M,R; Ishikawa, A. Superinteressante (Especial Cursos): A Leitura do Céu. Ed. Abril, ano3, n 1, julho de P [2] (Acessado em 11 de junho de 2009). [3] astro/astrolabios.html (Acessado em 13 de junho de 2009). [4] [5]