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17 diciembre 2018

El año al que le faltaron diez días

Las Matemáticas de la reforma gregoriana del calendario


"Los calendarios no son sólo un juego de relación entre
el cálculo de fechas y ciertos fenómenos astronómicos.
Reflejan las pasiones, creencias y tradiciones
que animan la vida de los pueblos."
Eduardo Wolovelsky,“El año al que le faltaron diez días”

Un sistema de calendario es un conjunto de reglas para llevar la cuenta del paso del tiempo organizándolo en periodos que se repiten de forma cíclica. El calendario, organizador del tiempo, al igual que los mapas, que organizan el espacio, tiene un atractivo fascinante. Es una creación del ser humano que lleva incorporada una gran cantidad de matemáticas.  Que lo utilicemos diariamente de forma natural hace que pasemos por alto su complejidad y la riqueza que encierra.
 
Divad [Public domain], from Wikimedia Commons
Los calendarios contienen la relación del ser humano con la razón, la naturaleza y la divinidad. Todas las culturas han tenido la necesidad de llevar cuenta del paso del tiempo, de estructurarlo en distintos intervalos y ciclos, y de ajustar estas divisiones con los fenómenos periódicos observables en el cielo. Las motivaciones que les han impulsado a ello han sido muy distintas; unas de carácter práctico, como las relacionadas con el ciclo de las estaciones y la evolución de las cosechas, o con la sincronización de los vínculos sociales, comerciales y políticos; otras, más trascendentes, relacionadas con la divinidad.

Los distintos sistemas de calendario y sus reformas ponen de manifiesto la ardua labor del ser humano persiguiendo la exactitud, tratando continuamente de acercar un poco más el calendario al ciclo natural de la Tierra alrededor del Sol. Hasta que, paradójicamente, con los relojes atómicos, ha llegado a un sistema de medida del tiempo más regular y preciso que el movimiento de la misma Tierra.


El calendario, sus fundamentos e historia, es un tema extraordinariamente rico que permite desarrollar actividades didácticas con contenidos de distintas materias, como Matemáticas, Astronomía, Geografía, Historia y Lenguas. Sirvan como ejemplos los siguientes contenidos:
  • Magnitudes, unidades de medida y escalas.
  • Sistemas decimal y sexagesimal.
  • Números enteros, divisibilidad, múltiplos y divisores, máximo común divisor, mínimo común múltiplo.
  • Números decimales, cifras significativas, aproximaciones, errores absoluto y relativo.
  • Inconmensurabilidad.
  • Funciones periódicas.
  • El tiempo y su medida.
  • Esferas terrestre y celeste.
  • Movimientos de rotación y traslación de la Tierra y de la Luna.
  • Historia de la antigua Roma.
  • Historia de las religiones.
  • Etimología de los nombres de los meses y de los días de la semana en distintos idiomas.

 “El año al que le faltaron diez días”


Magini. "Ephemerides Coelestium Motuum"
Octubre de 1582, con 21 días
La lectura del relato “El año al que le faltaron diez días”, escrito por el biólogo y divulgador científico argentino Eduardo Wolovelsky, nos ha llevado a interesarnos y profundizar en la reforma gregoriana del calendario juliano y en el propio concepto de calendario y su evolución histórica. Todo ello ha propiciado el desarrollo de unas actividades para el alumnado de 4º de la ESO. 

El mencionado relato forma parte de la publicación “Los grandes números y el ajedrez y otros relatos matemáticos” descargable en la web del Ministerio de Educación de Argentina.


Al leer el relato de Wolovelsky es difícil no hacerse numerosas preguntas sobre nuestro calendario y su evolución; y también sobre los calendarios utilizados por otras culturas.

  • ¿Por qué es tan complejo fijar las reglas que definen y organizan un sistema de calendario?
  • ¿Por qué es tan importante que el calendario sea muy preciso y no sufra desajustes?
  • ¿Cuáles fueron las causas que motivaron la necesidad de la reforma del calendario en el año 1582? De qué tipo fueron las causas más determinantes ¿religioso, político, social o económico?
  • ¿Cuál fue el principal objetivo del Papa Gregorio XIII con su reforma del calendario?
  • ¿Qué papeles jugaron los distintos poderes religiosos políticos en la implantación de la reforma? ¿Por qué algunos países prefirieron durante muchos años "estar en desacuerdo con los astros antes que estar de acuerdo con el Papa"?
  • ¿Por qué no coincide el número de días de desfase producidos en los años de vigencia del calendario juliano con el número de fechas suprimidas por la reforma gregoriana?
  • ¿Por qué usamos un calendario organizado en años de doce meses con una cantidad desigual de días?¿Por qué no un calendario basado en el sistema decimal? ¿No se le habrá ocurrido a nadie definir uno?

Algunas de estas preguntas encuentran respuesta en las raíces matemáticas en las que se basa un calendario


Actividades desarrolladas

Se ha desarrollado un conjunto de tres actividades que tratan de poner de manifiesto el importante papel de las Matemáticas en la construcción de un instrumento tan cotidiano para nosotros y con tanta trascendencia en nuestras vidas, como es el calendario.
Además de trabajar contenidos matemáticos como los sistemas decimal y sexagesimal y los errores cometidos al utilizar aproximaciones, pretenden ejercitar la lectura comprensiva, la escritura y la competencia digital del alumnado.

Actividad 1: Redactar un resumen del relato “El año al que le faltaron diez días”, escrito por Eduardo Wolovelsky.
En la guía de realización de las actividades se propone al alumnado una serie de preguntas que deben quedar contestadas en el texto redactado como resumen, además de solicitar una breve valoración personal del texto.
- Actividad 2: Completar una hoja de cálculo.
En ella se trabaja la conversión del sistema decimal al sexagesimal y los errores absolutos y relativos, utilizando el año trópico como valor exacto y los años medios julianos y gregorianos como valores aproximados.

- Actividad 3: Contestar unas preguntas utilizando la información obtenida en la actividad 2.
Algunas de las preguntas propuestas se contestan directamente con los cálculos realizados; otras necesitan relacionar y deducir; alguna, totalmente abierta, solicita hacer conjeturas y aportar opiniones personales.

Se ha utilizado Google Classroom como herramienta que facilita enormemente la distribución entre el alumnado de los documentos con la información, instrucciones y plantillas a cumplimentar, así como la entrega de los trabajos realizados. También agiliza la evaluación y devolución de los trabajos corregidos y calificados.

"este objeto que es a la vez una herramienta milagrosa y
una jaula de momentos finitos que nos obliga a ir corriendo de un lado para otro,
intentando sacar el máximo partido del breve tiempo que nos ha tocado"
David Ewing Duncan, “El calendario”


Descarga de documentos de la actividad:

- Relato "El año al que le faltaron diez días", de Eduardo Wolovelsky. En formato PDF aquí.
- Guía con las instrucciones detalladas e información para la realización de la actividad. En formato MS Word aquí. Y en formato PDF aquí.
- Plantilla vacía para la redacción del resumen. En formato MS Word aquí.
- Hoja de cálculo Excel a completar en la actividad 2. Puedes descargarla aquí.
- Cuestionario a contestar en la actividad 3. En formato MS Word aquí. Y en formato PDF aquí.


Para saber más:

- Marqués González, Néstor F. "Un año en la Antigua Roma. La vida cotidiana de los romanos a través de su calendario". Ed. Espasa. Barcelona. 2018.

- Duncan, David Ewing. "El calendario". Ed. Emecé. Barcelona. 1999.

- Grupo Azarquiel. “Matemáticas desde la Astronomía”. M.E.C. Vicens Vives. Madrid, Barcelona. 1987.

- de Orús Navarro, Juan José y otros. “Astronomía esférica y mecánica celeste”. Publicacions i Edicions de la Universitat de Barcelona. Barcelona. 2007.
  http://www.publicacions.ub.edu/liberweb/astronomia_esferica/

- Cambio al calendario gregoriano. Wikipedia.
  https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Cambio_al_calendario_gregoriano&oldid=111596719

- Length of Tropical Years 1900–2100:
  https://www.timeanddate.com/astronomy/tropicalyearlength.html

- Fourmilab's Calendar Converter - Equivalencia de fechas en distintos calendarios
http://www.fourmilab.ch/documents/calendar

- “El Astrolabio Universal GeoGebra” Libro Geogebra creado por Manuel García Piqueras

- Documentación sobre la creación y manejo del Astrolabio Universal GeoGebra (en inglés)
  http://www.sociedadelainformacion.com/57/ManuelGPiqueras.pdf

- “La Tierra y el Sol” Libro GeoGebra creado por Rafael Losada Liste

12 octubre 2017

Con Phi (Φ) de Phidias

Actividades entorno a la “divina proporción”


¿Qué tienen en común la disposición de los pétalos de una rosa, la famosa pintura de Salvador Dalí “Sacramento de la Última Cena”, las conchas de algunos moluscos,  la cría de conejos y los brazos en espiral de cierto tipo de galaxias como nuestra Vía Láctea?

Todos estos ejemplos dispares están unidos por un número conocido desde la Antigüedad, que a principios del siglo XVI, en Italia, fue denominado «Divina Proporción» y que en el siglo XIX recibió la distinción de «Número de Oro o Áureo», «Proporción Áurea» y «Sección Áurea».

Phi (Φ o φ) es un número menos conocido que otros con nombre propio como Pi (π) o e, pero mucho más fascinante en numerosos aspectos; ha seducido a lo largo de la historia a muchas de las mentes más brillantes..

Además de tener propiedades numéricas sorprendentes o expresar relaciones geométricas asombrosas, Φ aparece, relacionado con la belleza, la perfección y el caos, como conexión insospechada entre la naturaleza y las creaciones humanas.

Cotidianamente utilizamos la palabra “proporción” para expresar la relación comparativa respecto al tamaño o la cantidad que se establece entre las partes de las cosas; y para  describir una relación armónica entre diferentes partes.

En Matemáticas, la palabra “proporción” se utiliza para indicar la igualdad entre dos razones: “nueve es a tres como seis es a dos”.

La proporción áurea ofrece una mezcla intrigante de ambas definiciones.

Actividades

Comparto aquí las actividades entorno a la “divina proporción” que vengo utilizando desde hace algunos cursos con alumnado de 3º y 4º ESO, y 1º Bachiller.
0.- “Nature by Numbers” de Cristóbal Vila. Las Matemáticas ayudan a entender la conexión entre Arte y Naturaleza.
1.- Cociente entre un término y su anterior en sucesiones tipo Fibonacci a partir de dos números cualquiera.
2.- Definición de proporción áurea.
3.- División, con regla y compás, de un segmento en razón media y extrema.
4.- Rectángulos áureos.
5.- La ecuación de  Φ. Representación de Φ sobre la recta real utilizando regla y compás.
6.- Algunas propiedades de Φ.
7.- Cálculo Φ por medio de Raíces anidadas.
8.- Cálculo Φ por medio de fracciones continuas.


La proporción áurea es un concepto a la vez que simple en su definición, muy rico; aparece recurrentemente en múltiples campos matemáticos. Ello permite desarrollar actividades de distintos bloques de los currículos de Matemáticas de ESO y Bachillerato, que incluyen cálculos aritméticos, construcciones y razonamientos geométricos, trabajo con sucesiones, límites, … También permite trabajar de forma interdisciplinar relacionando las Matemáticas con los contenidos de otras materias.

Las actividades compartidas permiten practicar la utilización de la calculadora y de aplicaciones de “hojas de cálculo”; también realizar construcciones con regla y compás y con GeoGebra. Algunas de ellas, especialmente a las dos últimas, son fácilmente enfocables de forma que desarrollen el “pensamiento computacional”. Otras, como la primera, pueden ser presentadas como un mero divertimento matemático.

- Puedes descargar las actividades en formato MS Word aquí. Y en formato PDF aquí.
- Puedes descargar una hoja MS Excel que facilita los cálculos aquí.
- Puedes abrir el libro GeoGebra relacionado aquí.


Para saber más:

- “Nature by Numbers” cortometraje de Cristóbal Vila, de una muy cuidada e impactante realización técnica. Las Matemáticas ayudan a entender la conexión entre Arte y Naturaleza.Una de las mejores formas de introducirse el tema de la razón áurea
- “La teoría tras la película” ofrece interesante información complementaria a la animación, para poder entender mejor la base teórica que se encierra detrás de ella.

- Corbalán, Fernando, “La proporción áurea. El lenguaje matemático de la belleza”. RBA Libros. Barcelona. 2010.

- Livio, Mario, “La proporción áurea: La historia de Phi, el número más sorprendente del mundo”. Ed Planeta. Barcelona. 2006.