Eppur si muove! Un modello del Sistema Solare con Scratch

Classe: dalla quinta primaria alla seconda della secondaria di primo grado, ma proponibile anche in altre classi modificando obiettivi e approfondimenti
Obiettivi: come si può realizzare un modello di un fenomeno? Se si utilizza un particolare strumento di modellazione ci saranno limitazioni al modello? Bisognerà sacrificare qualcosa? Fare ipotesi e avere intuizioni. Questo progetto si propone di aiutare i ragazzi a rispondere a queste domande e a trovare connessioni tra le materie e riuscire a tradurre in istruzioni le forze in gioco dei fenomeni.
Materie: scienze, tecnologia, matematica, storia, lettere,…

Descrizione
Una simulazione con alcuni limiti dovuti allo strumento e alle dimensioni del fenomeno da analizzare. Un’impostazione comunque scientifica, un approccio che permette di lavorare da scienziati con la consapevolezza di dover procedere ad alcune semplificazioni partendo sempre da dati reali.

Inizio presentando il titolo “Eppur si muove!”, chi ha pronunciato questa frase? In quale occasione? Sembra strano, ma almeno un ragazzino per classe, anche in quinta primaria, sa rispondere correttamente.

Dopo il titolo apro Scratch per far intuire le forze in gioco nel moto dei pianeti, semplifico in base alla classe e, in ogni caso, anche perchè il moto circolare è abbastanza complesso di suo. Una prima semplificazione consiste nel trattare come circolare il moto dei pianeti e non elittico, più semplice da creare in Scratch ad ogni livello.

Parlo di attrazione verso il Sole, fuga verso l’esterno per effetto della forza centripeta e conseguente forza centrifuga (il cestello della lava insalata o della lavatrice) e la rotazione che ne consegue, e, quindi, il moto di rivoluzione intorno al Sole.

Ripeto queste forze in gioco perchè intuiscano come tradurle in Scratch iniziando con il solo gattino che deve ruotare intorno al centro dello stage ad una distanza costante.

Un’istruzione farà andare il gatto verso il centro dello stage, un’altra che lo fa muovere di una certa distanza che fissiamo in 100 e una leggera rotazione di 1. Per il senso di rotazione chiedo se oraria o antioraria, si ragiona sul sorgere e tramontare del Sole, sulle ombre della meridiana e sul movimento delle lancette dell’orologio.

Realizziamo che queste istruzioni vanno messe in un controllo per sempre.

Faccio aggiungere penna giù subito dopo l’istruzione della bandierina verde per vedere il movimento del gatto, l’idea che ne deriva è quella del gattino legato ad una corda che parte dal centro. Solo come suggestione faccio cambiare l’angolo di rotazione, portandolo prima a 0.5 e dopo a 5, un’intuizione che permette di vedere come in qualche modo la velocità del moto circolare è legata all’ampiezza dell’angolo di rotazione.

Propongo qualche dato per avere dei numeri che permettano di avere dei pianeti con dimensioni in rapporto di proporzione tra di loro, se poniamo la Terra grande 100, Mercurio vale 38, Venere 95, la Luna 27 e Marte 53. Stessa cosa per le distanze, ma per avere qualcosa di visibile in Scratch dobbiamo dare un valore  ai milioni di chilometri che non può essere in proporzione alle dimensioni dei pianeti. Per la Terra daremo un valore di 100 per la distanza dal Sole, casualmente la stessa distanza del gatto nel primo progetto di Scratch. Le distanze verranno messe nel giusto rapporto e allora per Mercurio occorreranno 39 passi, Venere 72, Marte 152. Qualcuno si accorge che manca la Luna e qualcun altro risponde che la Luna segue la Terra.

Più complesso decidere i gradi di rotazione per i singoli pianeti, diamo alla Terra il valore 1, ops! ancora come con il gatto, e poi non possiamo certo aspettare un anno che giri intorno al centro, Mercurio, che impiega 88 giorni terrestri per compiere la sua rivoluzione intorno al Sole, sarà 4 volte più veloce equindi la sua rotazione sarà di 4°, Venere 1.6° e Marte 0.6°.

Con tutti i dati raccolti si può tornare in Scratch, mettere uno sfondo stellato, eliminare il gattino e mettere al centro un bel Sole. Lo sprite del Sole lo porto al 20% e spiego che non potrà essere nelle giuste proporzioni, occuperebbe tutto lo spazio dello stage o i pianeti risulterebbero invisibili, è un’altra limitazione del nostro modello di cui dobbiamo tenere conto.

Per la Terra scelgo lo sprite Ball e così per gli altri pianeti, questo consentirà semplici calcoli per avere tutti i pianeti nelle giuste proporzioni. La Terra la porto al 40% e scelgo il costume azzurro, qualche immagine ripresa dallo spazio fa capire perchè azzurra e non verde.

Subito dopo si mettono le istruzioni per darle il moto di rivoluzione attorno al Sole e, ora che abbiamo uno sprite attorno cui ruotare, possiamo sostituire vai a x:0 e y:0 con una più esplicita raggiungi Sole.

Tutto semplice per gli altri pianeti, si duplica la Terra, si cambia il nome, si cambia costume magari personalizzando il costume, si cambia la distanza, l’angolo di rotazione. Le dimensioni? Mercurio è 38, ma ora la Terra non vale 100, ma 40 e quindi? Bisognerà calcolare il 38% del 40%, 40:100*38, il risultato sarà il valore da usare e questo sarà il calcolo da utilizzare anche per gli altri pianeti.

Finito Venere e Marte vogliamo disegnare la traiettoria dell’orbita. Servirà qualcosa che segua sempre il pianeta e che lasci una traccia. Presto fatto, ogni pianeta avrà un suo alter ego, uno sprite nascosto che per sempre dovrà raggiungere il suo pianeta di riferimento con penna giù e con penna di colore del suo pianeta.

La Luna? La Luna gira intorno alla Terra, duplichiamo la Terra, l’istruzione non sarà più raggiungi Sole ma raggiungi Terra, cambiamo colore, le sue dimensioni sono circa un quarto della Terra, la distanza 14 passi, con una rotazione di 15 gradi,  per il suo alter ego una bella traccia grigia.

Et voilà! Il nostro sistema solare, ridotto ai primi 4 pianeti interni, è servito, con alcune limitazioni.E poi…

Questa è un’attività per ogni livello scolastico, può essere semplificata o approfondita, ad esempio si può aggiungere il moto di rotazione dei pianeti e servirà una variabile per ogni angolo di rotazione, attenzione a Venere che è retrogrado.

Si può far preparare la classe facendo fare una ricerca per raccogliere i dati e chiedere ai ragazzi come poterli preparare per creare un modello in Scratch. Si possono rendere cliccabili i pianeti per ulteriori schede di approfondimento o schede che raccontino di miti legati ai pianeti. O ancora ci si può concentrare su Marte e parlare delle sonde e dei rover attualmente sul pianeta rosso e iniziare subito dopo con altre simulazioni per i lanci spaziali dalla Terra a Marte, o con i robot come mBot e fare delle simulazioni di esplorazione.

Questo lavoro può costituire una base di partenza per diverse materie e che, in più, può offrire spunti per capire come realizzare modelli e come scegliere lo strumento più adatto.

In allegato
Il gatto rappresenta la terra
Eppur si muove! Il Sistema Solare – versione semplificata

Il materiale è liberamente scaricabile, sarò felice se mi citate nei riferimenti.

Autore dell'articolo: om

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