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Luce e ombre

Scuola primariaFisicaLa luce viaggia in linea retta da una sorgente piccola; il Sole è molto lontano, quindi i suoi raggi sono paralleli.

Informazioni su questo esperimento

Un’ombra si forma dove un oggetto blocca la luce. Poiché la luce viaggia in linea retta, puoi prevedere esattamente dove si formerà un’ombra e quanto sarà grande. Sposta una torcia e una sagoma ritagliata in una stanza e osserva l’ombra ingrandirsi e rimpicciolirsi sul pavimento e sulla parete. Poi esci: pianta un bastone di 1 m nel cortile della scuola e osserva la sua ombra ruotare e cambiare lunghezza mentre il Sole attraversa il cielo, sia in estate sia in inverno.

Obiettivi di apprendimento

  • Spiegare che un’ombra è la zona scura in cui un oggetto blocca la luce
  • Usare raggi luminosi rettilinei per prevedere la dimensione e la posizione di un’ombra
  • Descrivere come un’ombra diventa più grande quando l’oggetto si avvicina alla luce
  • Classificare i materiali in opachi, traslucidi e trasparenti in base alle ombre che producono
  • Descrivere come cambiano la lunghezza e la direzione dell’ombra del Sole durante il giorno e nel corso dell’anno

Come si usa

  1. 1Inizia con la torcia in basso e la figura molto vicina. Guarda l’ombra sulla parete. Trascina lentamente la figura verso la parete e descrivi cosa succede all’ombra.
  2. 2Rimetti la figura a 1,2 m. Alza la torcia e osserva l’ombra scendere lungo la parete e arrivare sul pavimento. Quando l’ombra smette di raggiungere la parete?
  3. 3Attiva i raggi luminosi. Segui il raggio che sfiora la sommità della testa: il bordo dell’ombra si trova nel punto in cui arriva quel raggio.
  4. 4Imposta il materiale su traslucido e poi su trasparente. Confronta quanto è scura l’ombra nei due casi.
  5. 5Passa a «Sole e bastone». Premi «Riproduci la giornata» e osserva l’ombra del bastone. A che ora è più corta? In che direzione punta a mezzogiorno?
  6. 6Confronta giugno e dicembre alle 9:00 e alle 12:00. In quale mese le ombre di mezzogiorno sono più lunghe?

Il modello

I raggi si propagano da un punto, quindi ogni parte dell’ombra sulla parete viene ingrandita secondo lo stesso rapporto tra le distanze.
Più basso è il Sole, più lunga è l’ombra (per gli alunni più grandi).

Ipotesi

  • La torcia è una sorgente luminosa puntiforme, quindi le ombre hanno bordi netti. Una torcia vera ha una lampadina grande e produce un bordo morbido e sfumato chiamato penombra.
  • La figura è una sagoma piatta ritagliata, rivolta verso la parete, che si trova a 3 m dalla torcia.
  • La vista del Sole si riferisce a un luogo a 40° di latitudine nord (per esempio Madrid, Pechino o New York) e usa l’ora solare locale, quindi a mezzogiorno il Sole è nel punto più alto. A sud dell’equatore, a mezzogiorno il Sole si trova a nord.
  • I materiali traslucidi e trasparenti sono rappresentati con una quantità fissa di luce che li attraversa. Nei materiali reali, questa quantità varia.

Provalo in classe

  1. Q1Per uno spettacolo di ombre cinesi, vuoi proiettare sulla parete un’enorme ombra della tua mano. Dove dovresti metterla?
  2. Q2Perché nel pomeriggio l’ombra di un albero punta nella direzione opposta rispetto al mattino?
  3. Q3Un amico dice che l’ombra è più grande perché la torcia è più luminosa. Ha ragione? Come potresti verificarlo?
  4. Q4Perché un’ombra a mezzogiorno di giugno è più corta di un’ombra a mezzogiorno di dicembre?
  5. Q5Quale materiale sarebbe più adatto per le tende di una camera da letto: opaco, traslucido o trasparente? Perché?

Domande frequenti

Perché un’ombra ha la stessa forma dell’oggetto?

La luce viaggia in linea retta, quindi quella che sarebbe passata oltre i bordi dell’oggetto continua in linea retta fino alla parete. Il bordo dell’ombra ricalca il contorno dell’oggetto, allungato o ridotto a seconda delle distanze.

Perché l’ombra diventa più grande quando l’oggetto è più vicino alla torcia?

Vicino alla torcia, l’oggetto blocca un ventaglio più ampio di raggi luminosi. Questi continuano a divergere mentre raggiungono la parete, perciò la macchia scura che lasciano è più grande.

La mia ombra è più corta alle 12?

È più corta quando il Sole è più alto nel cielo, un momento chiamato mezzogiorno solare. A causa dei fusi orari e dell’ora legale, sull’orologio può essere all’incirca tra le 11:30 e le 13:30.

Perché un’ombra non è completamente nera?

La luce rimbalza sulle pareti, sul pavimento e sul cielo, e una parte raggiunge l’ombra da altre direzioni. Ecco perché si riescono ancora a vedere delle cose dentro un’ombra.