Μπορεί ο Μάρτης να είναι σκακιστικός μήνας αλλά η ισημερία της 20ης μέρας του είναι η κατάλληλη μέρα για να μετρήσει κανείς … την ακτίνα του πλανήτη μας!
Η ιδέα είναι πραγματικά πρωτότυπη και παλιά. Την εφάρμοσε για πρώτη φορά ο Ερατοσθένης ο Κυρηναίος (σπουδαίος μαθηματικός και αστρονόμος της αρχαιότητας αλλά και διευθυντής της Μεγάλης Βιβλιοθήκης της Αλεξάνδρειας) αποδεικνύοντας καταρχήν ότι η γη είναι σφαιρική και υπολογίζοντας στη συνέχεια την ακτίνα της!
Ο Ερατοσθένης είναι σε όλους γνωστός από ένα μαθηματικό παιχνίδι της α’ τάξης του γυμνασίου, το γνωστό κόσκινο του Ερατοσθένη. Που είναι ένας πίνακας που περιέχει τους αριθμούς 1 έως 100 από τον οποίο διαγράφουμε διαδοχικά αριθμούς σύμφωνα με τις οδηγίες του Ερατοσθένη. Στο τέλος απομένουν μόνο οι πρώτοι αριθμοί.
Βιογραφικά στοιχεία για τον Ερατοσθένη αλλά και πληροφορίες για το σπουδαίο πείραμά του μπορεί κανείς να διαβάσει στην ιστοσελίδα του Ινστιτούτου Αστρονομίας, Αστροφυσικής, διαστημικών εφαρμογών και τηλεπισκόπησης του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών.
Το μόνο που χρειάζεται κανείς για να επαναλάβει το πείραμα του Ερατοσθένη είναι ένα ραβδί, ένα μέτρο, ένα ρολόι, όρεξη για μερικούς υπολογισμούς και φυσικά … ηλιοφάνεια!
Και αν οι υπολογισμοί μπορεί να γίνουν κάποιες φορές τρομακτικοί στο ΕΚΦΕ Σερρών ετοίμασαν ένα απλό λογιστικό φύλλο (Μετρήσεις σκιάς Υπολογισμοί 2018) που μετατρέπει όλη τη διαδικασία σε ένα πολύ ενδιαφέρον παιχνίδι.
Πρώτα βέβαια θα πρέπει κανείς να μετρήσει με ακρίβεια τη σκιά ενός ραβδιού γνωστού μήκους που έχει τοποθετηθεί κατακόρυφα στο έδαφος και να συμπληρώσει το σχετικό Φύλλο εργασίας.
Αν ΒΓ είναι το ραβδί που είναι τοποθετημένο κατακόρυφα προς το έδαφος και ΒΔ είναι η σκιά που αφήνει (όπως φαίνεται στο πλαϊνό σχήμα) τότε οι γωνίες φ και ω είναι ίσες γιατί είναι εντός εναλλάξ.
Σε μια επίκεντρη γωνία 360 μοιρών αντιστοιχεί το μήκος (ολόκληρου του κύκλου) 2πR όπου R η ακτίνα της Γης.
Ομοίως, στην επίκεντρη γωνία ω μοιρών αντιστοιχεί το μήκος του τόξου ΑΒ.
Έτσι,
![Rendered by QuickLaTeX.com \[\dfrac{360^{\circ}}{2\cdot\pi\cdot R}= \dfrac{\omega}{l_{AB}}\]](https://blogs.sch.gr/nrokopanos/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-fd58fc43169c6590ea62dd5d7e380639_l3.png)
Από την παραπάνω σχέση προκύπτει αμέσως το μήκος R της ακτίνας της Γης καθώς η γωνία φ υπολογίζεται από την εφαπτομένη της ενώ το μήκος του τόξου ΑΒ μπορεί κανείς να το υπολογίσει στο διαδίκτυο (για παράδειγμα από το National Hurricane Center)
Η πρωτότυπη αυτή δράση διοργανώνεται και φέτος από τα Εργαστηριακά Κέντρα Φυσικών Επιστημών (Ε.Κ.Φ.Ε.) Σερρών, Πιερίας, Λακωνίας, Κω και Θεσπρωτίας, με την υποστήριξη του Υπουργείου Παιδείας, Έρευνας και Θρησκευμάτων και της Πανελλήνιας Ένωσης Υπευθύνων ΕΚΦΕ (ΠΑΝΕΚΦΕ) και σε αυτήν συμμετέχει και το Σχολείο μας.
Το Ινστιτούτο Αστρονομίας, Αστροφυσικής, διαστημικών εφαρμογών και τηλεπισκόπησης του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών υποστηρίζει τη συγκεκριμένη δράση και παρέχει κάθε δυνατή υποστήριξη στους συμμετέχοντες.
Έτσι λοιπόν, την Τρίτη 20 του Μάρτη 2018 εκπαιδευτικοί και μαθητές από το σχολείο μας λίγο μετά τις 12 το μεσημέρι άφησαν τις αίθουσες διδασκαλίας και βγήκαν στην αυλή του σχολείου εφοδιασμένοι με τα απαραίτητα για να επαναλάβουν το πείραμα του Ερατοσθένη.
Μετά το απαραίτητο κρυφτό (και ενώ οι μικροί γεωμέτρες είχαν στήσει τα ραβδιά τους κατακόρυφα προς το έδαφος με τη βοήθεια αλφαδιών) ο Ήλιος ξεπρόβαλλε από τα λίγα σύννεφα δίνοντας την ευκαιρία στους μικρούς γεωμέτρες να πραγματοποιήσουν τις μετρήσεις τους!
Οι μικροί γεωμέτρες πραγματοποίησαν αρκετές μετρήσεις και έπειτα από τις απαραίτητες πράξεις υπολόγισαν την ακτίνα του πλανήτη μας με αξιοθαύμαστη ακρίβεια (με αποκλίσεις από 0.16% έως 3% από την πραγματική τιμή!)
Αξίζει να σημειωθεί ότι στην ανάλογη δράση του 2017 οι μαθητές του Γυμνασίου Μαραθοκάμπου είχαν επίσης υπολογίσει την ακτίνα του πλανήτη μας (με απόκλιση 0.94% και 1.04%).
Παραθέτουμε ένα απόσπασμα από το δελτίο τύπου των οργανωτών:
Την ημέρα της φετινής Εαρινής Ισημερίας (Τρίτη 20 Μαρτίου 2018), περισσότεροι από 15.000 μαθητές και 1500 εκπαιδευτικοί σε περίπου 850 ελληνικά σχολεία, χωρίς να χρειαστεί να μετακινηθούν ή να ταξιδέψουν, από τα προαύλια των σχολείων τους, κατόρθωσαν να υπολογίσουν την Περιφέρεια ενός ολόκληρου πλανήτη!
Για να πετύχουν τον στόχο τους, ακολούθησαν προσεκτικά τα «βήματα» του σπουδαίου Πένταθλου, Ερατοσθένη του Κυρηναίου.
Εκείνος, με τη διάνοια, τη γνώση και τα μέσα της εποχής του, κατόρθωσε το ακατόρθωτο… Οι σύγχρονοι μαθητές του, με όχημα τις Νέες Τεχνολογίες, (Google Earth, SunCalc κ.ά.) αξιοποίησαν κατάλληλα λογισμικά, μέτρησαν, παρατήρησαν, υπολόγισαν, σχολίασαν, σκέφτηκαν επιστημονικά και κατέληξαν σε συμπεράσματα σημαντικά και διδακτικά!
Με ευρηματικότητα, επιδεξιότητα και μεράκι, μαθητές κι εκπαιδευτικοί στερέωσαν ράβδους ή άλλα κατάλληλα αντικείμενα, μέτρησαν τα μήκη τους και τα μήκη των σκιών τους, επαναλαμβάνοντας σχεδόν ευλαβικά, το ιστορικό αυτό πείραμα, το αδιαμφισβήτητα εμποτισμένο από το μεγαλείο της ελληνικής διανόησης! Οι επίδοξοι «γεω-μέτρες», οδηγήθηκαν έτσι στον υπολογισμό της ακτίνας της Γης, με σφάλμα αξιοθαύμαστα μικρό!
Η «προστιθέμενη αξία» του πειράματος του Ερατοσθένη
Εκτελώντας το ιστορικό αυτό πείραμα, τα παιδιά έχουν τη δυνατότητα
-
να παρατηρήσουν τη σχετική κίνηση των ουράνιων σωμάτων
-
να πειραματιστούν και να χρησιμοποιήσουν τις Νέες Τεχνολογίες εποικοδομητικά
-
να οδηγηθούν με τρόπο πρωτότυπο στην κατάκτηση της γνώσης
-
να συνεργαστούν εποικοδομητικά μεταξύ τους και με μαθητές άλλων σχολείων
-
να γνωρίσουν το μεγαλείο της εξέχουσας προσωπικότητάς ενός μεγάλου επιστήμονα και ιστορικά στοιχεία της εποχής του
-
να συνειδητοποιήσουν τη διαχρονική συνεισφορά του ελληνικού στοιχείου στην ιστορία της Επιστήμης
Αξίζει να σημειωθεί ότι το «Πείραμα του Ερατοσθένη», συγκαταλέγεται στα 10 ωραιότερα πειράματα στην Ιστορία της Φυσικής (δημοσίευση στο περιοδικό Physics Word, New York 2002) και υλοποιείται με ελάχιστα μέσα και με απλή διαδικασία. Με την απλότητα όμως αυτή, είναι ιδιαίτερα εντυπωσιακό το ότι κατορθώνει να
-
διδάσκει τις βασικές αρχές της ερευνητικής μεθοδολογίας βιωματικά στους συμμετέχοντες
-
οδηγεί στην αποδοχή της χρησιμότητας των Θετικών Επιστημών για την κατανόηση του σύμπαντος κόσμου
-
προσελκύει το ενδιαφέρον των μαθητών και μαγνητίζει τη σκέψη αρκετών, καλλιεργώντας τη στάση τους απέναντι στις Θετικές Επιστήμες.
Ολόκληρο το δελτίο τύπου μπορεί κανείς να το διαβάσει εδώ.
Πρόσφατα σχόλια