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La atracción de los planetas

Resumen

La atracción de los planetas es una actividad de 30 minutos en la que equipos de niños modelan los campos gravitatorios de los planetas sobre una superficie flexible. Los niños colocan y mueven bolas de diferentes tamaños y densidades sobre una lámina de plástico para desarrollar una imagen mental de cómo la masa de un objeto influye en el efecto que tiene sobre el espacio circundante.

Esta actividad debe realizarse después de Campeón de los pesos pesados: Júpiter!, que permite a los niños descubrir la fuerza de la gravedad en el sistema solar. Estos conceptos implican una ciencia más avanzada que las actividades anteriores de Los secretos de la familia de Júpiter, y exploran más profundamente la ciencia de la misión Juno y la rica información que nos devolverá. Los animadores que decidan llevar a cabo esta actividad deben tener un firme conocimiento de la base científica para que no se introduzcan conceptos erróneos en los niños.

Esta serie es apropiada para niños de 10 a 13 años.

¿Qué sentido tiene?

• La gravedad es la fuerza que mantiene a los planetas en órbita alrededor del Sol. Sólo la gravedad nos mantiene en la superficie de la Tierra.
• Los planetas tienen propiedades medibles, como el tamaño, la masa, la densidad y la composición. El tamaño y la masa de un planeta determinan su atracción gravitatoria.
• La masa y el tamaño de un planeta determinan la fuerza de su atracción gravitatoria.
• Los modelos pueden ayudarnos a experimentar con los movimientos de los objetos en el espacio, que están determinados por la atracción gravitatoria entre ellos.

Materiales

Para cada grupo de hasta 30:

• Ordenador y proyector para mostrar una animación de Juno orbitando Júpiter o una representación artística de Juno en órbita, impresa preferiblemente en color desde páginas web como https://www.missionjuno.swri.edu/media-gallery/spacecraft.

Para cada grupo de cuatro niños:

• 1 aro de bordar (de 20″ por 12″ o más grande)
• Algo para apoyar los bordes del aro de bordar, como ladrillos de espuma o libros
• 1 lámina fina de plástico estirable, como una bolsa de basura de plástico o láminas de plástico
• 2-4 canicas pequeñas (de 1/2″ de ancho)
• 1 pelota de Styrofoam™ (2″)
• Media lata de Play-Doh©

Para cada niño:

• Su diario Mi viaje a Júpiter o sólo la página correspondiente de «La atracción de los planetas»
• 1 lápiz o bolígrafo

Para el animador:

• Información de fondo:
  • Los secretos de la familia del sistema solar
  • Los otros gigantes distantes son planetas afines con rarezas individuales
  • Interior, Los vecinos rocosos son hermanos de la Tierra
  • Un sinnúmero de pequeños objetos son parte de la familia extendida de nuestro Sistema Solar
• Guía del facilitador sobre la gravedad
• Lista de compras

Preparación

• Revise la información completa de antecedentes y la Guía del facilitador sobre la gravedad.
• Prepare los campos de gravedad: estire las láminas de plástico (envoltura de plástico o bolsas de basura) alrededor del interior de los aros de bordado, luego agregue el aro exterior, manteniendo el plástico bien estirado.
• Ponga el resto de los materiales.

Actividad

1. Pida a los niños que relacionen lo que han aprendido sobre la gravedad con los movimientos de los objetos del sistema solar.

• Pida a los niños que recuerden de Campeón de los pesos pesados: ¡Júpiter! Qué propiedades hacen que un planeta tenga más o menos gravedad? Los planetas más masivos y de mayor diámetro son los que tienen más gravedad. ¿Qué propiedades no influyen en la gravedad? La presencia de una atmósfera, la temperatura y la distancia al Sol no afectan a la gravedad de un planeta.
• ¿Los objetos del sistema solar están quietos o en movimiento? La gravedad del Sol atrae a los planetas que orbitan a su alrededor, y algunos planetas atraen a las lunas que orbitan a su alrededor. Incluso las naves espaciales están en movimiento a través del sistema solar, ya sea en órbita alrededor de la Tierra o la Luna, o viajando a otros mundos, debido a las fuerzas gravitacionales. La misión Juno será atraída a la órbita de Júpiter por la intensa gravedad de éste.
• ¿Cómo influye la gravedad en los movimientos de los objetos -como los planetas- del sistema solar? Alguien ha visto o jugado con un «pozo de gravedad»? Cómo modela un «pozo de gravedad» la gravedad en el sistema solar -¿qué parte de este modelo es el Sol? ¿Los planetas? El centro del pozo de gravedad es el Sol, y las monedas o canicas son un modelo de los planetas. Cuanto más cerca esté el planeta del Sol, mayor será la atracción de la gravedad solar y más rápido orbitará el planeta. Este modelo falla en el sentido de que los objetos en órbitas estables no caen en el Sol. (Los cometas son objetos con órbitas que pueden volverse fácilmente inestables y caer en el Sol).

2. Diga a los niños que van a hacer un modelo de cómo los objetos -como los planetas- interactúan en el espacio.

• ¿Alguno de los niños ha jugado en un trampolín? Qué ocurre con la superficie del trampolín cuando se sientan en él? Qué pasaría si un amigo intentara hacer rodar una pelota sobre la superficie estando tú sentado en ella?

Explica que el espacio puede actuar de forma muy parecida a la superficie del trampolín. Las hendiduras hechas en la superficie representan los «pozos de gravedad» creados por objetos masivos en el espacio.

3. Invite a los niños a experimentar con los mismos efectos en modelos de menor escala. Separe a los niños en grupos y entregue a cada grupo un aro de bordar preparado, suspendido en el aire sobre ladrillos o libros. Explique que utilizarán canicas y bolas de plastilina para modelar los efectos de la gravedad sobre los objetos en el espacio.

• ¿Qué pasará con las hojas de plástico (espacio) si le añaden una canica? Se estirará y la canica rodará.
• ¿Qué pasará si hay dos canicas en la lámina? Las canicas rodarán una hacia la otra.

4. Invite a los niños a experimentar con sus modelos del espacio colocando y dejando caer las canicas (juntas y por separado) sobre la hoja.

5. Pida a los grupos que añadan cada uno una gran bola redonda de plastilina de 5 cm para representar un gran «planeta» solo en la hoja. Pida a los niños que formulen una hipótesis sobre lo que ocurrirá si se dejan caer las canicas sobre la hoja, y pídales que anoten sus ideas en sus diarios antes de ponerlas a prueba. Una vez que hayan dejado caer las canicas sobre la hoja, comparta que esta «atracción» hacia los «planetas» es un modelo de gravedad.

• ¿Cómo es este modelo de gravedad? Las canicas son atraídas, o «caen», hacia el planeta.
• ¿Este gran planeta de plastilina representa una gravedad fuerte o débil? Este planeta tiene una gravedad fuerte – las canicas caen directamente hacia él.

6. Pida a los grupos que coloquen una bola redonda muy pequeña de plastilina (aproximadamente la mitad del tamaño de una canica), que representa un pequeño asteroide, sola en la hoja. Pídales que anoten sus predicciones en sus diarios y que luego prueben lo que ocurrirá con las canicas añadidas a la hoja.

• ¿Qué ocurrirá si se añaden canicas a la hoja ahora? ¿Por qué? Puede que las canicas tarden más en llegar al asteroide de plastilina o que no se muevan hacia él.
• ¿Qué tipo de gravedad tendrá un asteroide pequeño en comparación con un planeta grande? No tiene mucha «gravedad».

7. Pida a los grupos que coloquen la bola de espuma de poliestireno sola en la hoja y, anotando en sus diarios, experimenten con su atracción gravitatoria.

• ¿Qué tipo de objeto podría modelar la bola de espuma de poliestireno? Puede representar un planeta poco denso, como Saturno.
• ¿Cómo se compara su tamaño, masa y densidad con la del gran «planeta» de plastilina? Es más o menos del mismo tamaño, pero menos denso y por lo tanto menos masivo.
• ¿Qué pasará cuando se añadan las canicas? ¿Se comportarán más como los planetas de plastilina grandes o pequeños? De nuevo, las canicas pueden tardar más en llegar al planeta gigante de baja densidad; no sentirán la atracción de la gravedad con tanta fuerza como en el planeta de plastilina muy grande.
• ¿Tiene Saturno tanta gravedad como Júpiter? La gravedad de Saturno no es muy fuerte comparada con la de Júpiter.

Recuerda a los niños que la atracción gravitatoria de un planeta depende de su masa y tamaño. Saturno es grande en tamaño, pero no tiene ni de lejos tanta masa empaquetada en su volumen como Júpiter.

8. Invite a los grupos a experimentar dejando caer las canicas en diferentes lugares, y con diferentes cantidades de Play-Doh o la bola de espuma de poliestireno, en varios lugares de su campo gravitatorio.

• ¿Las canicas rodean alguna vez brevemente el planeta?
• ¿Evitan alguna vez el planeta?
• ¿Experimentan la gravedad los pequeños asteroides? Los asteroides y otros cuerpos pequeños, como los cometas, también se mantienen en órbita alrededor del Sol por la gran atracción gravitatoria de éste, incluso cuando se encuentran a grandes distancias del Sol. También pueden ser atraídos a la órbita de un planeta -como las dos lunas de Marte- o impactar contra una luna o un planeta.

9. Cuando los niños hayan terminado de experimentar, discuta sus hallazgos.

• ¿Cómo se comportaron las canicas hacia el planeta de plastilina más grande? Rodaron directamente hacia él. ¿En qué se parece esto a la gravedad? El planeta grande tenía mucha masa y, en nuestro modelo, mucha gravedad.
• ¿Cómo se comportaron las canicas con el planeta de poliestireno? Puede que lo ignoraran por completo. ¿Por qué? La bola no tenía mucha masa, por lo que tenía muy poca gravedad en este modelo.
• ¿Un objeto grande tiene siempre mucha masa? No.
• Si podemos medir la gravedad de un planeta, y su tamaño, ¿qué puede decirnos eso sobre ese planeta? La atracción gravitatoria del planeta puede decirnos más sobre la masa de ese planeta, lo que nos ayuda a determinar su densidad y cómo es su interior.

Pida a los niños que dibujen en sus diarios, basándose en sus modelos, la profundidad del pozo gravitatorio que crean la Luna, la Tierra y Júpiter en el espacio. Pídales que describan cómo sus diferencias de gravedad se relacionan con el tamaño y la masa de cada objeto.

10. Invite a los niños a describir cómo este modelo de gravedad se asemeja a la gravedad real y cómo falla.

• ¿Se mueven los objetos del sistema solar unos hacia otros con la gravedad real, como lo hicieron en el modelo? Sí.
• ¿Rodan los objetos unos hacia otros en el espacio debido a la gravedad? No, son arrastrados pero no ruedan.
• ¿Los planetas de nuestro sistema solar suelen chocar entre sí? No, están muy separados y orbitan alrededor del Sol. Sin embargo, a veces los cometas y asteroides chocan con los planetas.

Conclusión

Explique que la misión Juno a Júpiter experimentará la gravedad de Júpiter de forma muy parecida a como lo haría una canica muy, muy pequeña en nuestro modelo. Muestra una imagen o un vídeo de animación de Juno orbitando Júpiter. (Sin embargo, Juno orbitará alrededor de Júpiter, en lugar de caer en él). Los instrumentos de Juno harán un seguimiento cuidadoso de cómo cambia la atracción de Júpiter sobre la nave a medida que ésta pasa por la superficie del planeta. De este modo, Juno podrá medir cómo la gravedad de Júpiter es diferente de un lugar a otro. Midiendo los ligeros cambios en la trayectoria de Juno, los científicos sabrán dónde guarda exactamente Júpiter la mayor parte de su masa en su interior profundo. Los científicos podrán entonces inferir detalles sobre la composición de las capas inferiores y el núcleo de Júpiter que no se ven.

• ¿Qué tan fuerte será la atracción que sentirá Juno al orbitar Júpiter? ¡Un tirón muy fuerte!

Si es posible, aproveche los conocimientos de los niños ofreciéndoles una futura actividad de Los secretos de la familia de Júpiter. Invite a los niños a volver para concluir sus investigaciones sobre Júpiter asistiendo a la actividad final, Mi viaje a Júpiter, en la que crearán álbumes de recortes para documentar sus propios viajes a los misterios más profundos de Júpiter.

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