Vés al contingut (premeu Retorn)

E7: La llum de les estacions

EXPERIMENT 7: La llum de les quatre estacions

Les estacions són una casualitat! Per alguna raó, l'eix amb què gira la terra al voltant de si mateixa (eix de rotació) no és paral·lel a l'eix amb què gira al voltant del sol (eix de translació). Això fa que la llum del sol que ens arriba a l'hemisferi nord caigui més vertical a l'estiu i més obliqua a l'hivern. Les quatre estacions de Vivaldi són, per tant, una peça musical dedicada a la inclinació de l'eix terrestre:

 

pick Quatre estacions 

 

De totes maneres: tan extrem és el canvi de la quantitat de llum que ens arriba a causa de la seva inclinació? Tant com per provocar uns canvis tan grans entre estiu i hivern? En l'experiment que us proposem ho investigarem: variarem l'orientació del nostre telèfon (un lloc de la terra) respecte d'un punt de llum (el sol), i mesurarem com varia la intensitat de la llum que arriba al nostre dispositiu.

1.- Ens preparem!

Per fer aquest experiment necessitarem utilitzar l'app "Science Journal" del vostre mòbil. També necessitarem mesurar la inclinació del vostre mòbil, ho podeu fer amb un semicercle graduat o amb l'app multiclinometer. Per fer servir "Science Journal" i el seu luxímetre (detector de flux de llum) que té incorporat, marcat en el menú de sensors de l'app amb una bombeta,  us proposem llegir els següents documents:

 

 pick instruccions science journal                                                  pick iluminacio

Material:

El material que necessitarem per fer l'experiment és el següent:

  • Un regle
  • Un objecte pesant per recolzar el mòbil (una llauna de conserves o un llibre)
  • El nostre telèfon mòbil.
  • Una làmpada o una llanterna
  • Una habitació, com més fosca millor!
Fixarem el llum (una làmpada o una llanterna) a l'extrem de la taula. El regle el posarem el més perpendicular i centrat possible al vostre focus de llum. Nosaltres l'hem posat de forma que il·lumina parcialment la taula, i això ens ajuda a centrar el regle. A una distància de mig metre (aproximadament) posarem el nostre mòbil recolzat verticalment de forma que la càmera estigui el més alineada possible amb el focus de llum. I ja estem preparades i preparats per començar a mesurar!

 

Et: muntatge experimental llum i estacions

 

2.- Experimentem!

Per tal de fer les mesures de la il·luminació en funció de l'angle farem el següent:

  • Posarem el suport (una llauna de salsa de tomàquet en el nostre cas) a una distància de 50cm de la font de llum
  • Recolzarem el nostre mòbil amb la pantalla inclinada 90º respecte al terra (és a dir vertical)
  • Per mesurar l'angle exacte utilitzarem l'app multiclinometer (o un semicercle graduat). Apuntem l'angle.
  • Engeguem l'app science journal i mesurem el flux de llum que estem rebent en el nostre mòbil. Ho apuntem també.
  • Tornem a engegar l'inclinòmetre i inclinem el telèfon fins que formi 80º amb l'horitzontal. Apuntem l'angle
  • Canviem a Science Journal, i mesurem el flux de llum de nou, escrivim la mesura...
  • I així anem fent fins que l'angle del telèfon sigui de 0º , és a dir, fins que estigui horitzontal.

 

 

gif llum estacions

 

3.- Analitzem!

Per tal d'analitzar els resultats farem una gràfica del flux d'intensitat lumínica en funció de l'angle d'inclinació del nostre telèfon mòbil... però si encara voleu ser més acurades i acurats, el millor és fer una gràfica del tant per cent que ha disminuït la quantitat de llum que incideix sobre el nostre mòbil en funció de l'angle.

Per fer això ens fixarem en quin és el flux màxim (Lmax ) i mínim (Lmin) que hem mesurat. Si per cada angle hem mesurat L lux, la disminució relativa d'il·luminació serà:

Lrel = (L - Lmin) / (Lmax - Lmin)

Si voleu la mesura en tant per cent, només cal multiplicar el número que heu obtingut per cent. Feu ara la gràfica utilitzant el paper mil·limetrat que us hem preparat:

pick milimetrat

 

 

També podeu utilitzar algun programa com excel, origin, geogebra, matlab o podeu utilitzar també una plataforma web com codap que us permet generar gràfics de molta qualitat d'una forma molt senzilla. Mirant la gràfica que heu obtingut

  • Quant varia el flux de llum en inclinar el mòbil 45º?
  • A Catalunya l'alçada màxima del sol a l'estiu és d'uns 70º i a l'hivern de 25º. Quina és la diferència entre el flux de llum solar que ens arriba entre estiu i hivern*?
  • Creus que això pot explicar la diferència de temperatures entre estiu i hivern? Hi ha algun altre efecte que pot afectar també?
* L'alçada màxima a l'estiu correspon al solstici d'estiu (21 de juny) , i l'alçada màxima del sol a l'hivern al solstici d'hivern (21 de desembre).

  

4.- Compartim!

Les quatre estacions han passat volant davant el nostre telèfon mòbil! Després de fer l'experiment ens hem adonat que realment el canvi en la il·luminació en canviar la inclinació de la superfície que estàs il·luminat és molt gran... Però encara falta un altre efecte per explicar les diferències de temperatura entre les estacions. Si voleu saber quin podeu mirar els nostres resultats en aquest document:

Ens pots deixar els teus comentaris sobre aquesta iniciativa aquí 

pick solucio estacions

 

 Ens pots deixar els teus comentaris sobre aquesta iniciativa aquí