G. D'Agostini - Teaching: SSIS
SSIS,
Scuola di Specializzazione all'Insegnamento Secondario,
III ciclo, I anno (Primavera 2002)
Didattica della Fisica e Laboratorio di Sviluppo Curriculare
Primi due incontri (19 e 26 marzo): concetti di meccanica
- Parte ossservazionale e connessione con teoria.
- "Le tavolette"
- Caduta libera, "assenza di gravità",
l'"ascensore di Einstein"
- Sistemi di riferimento non inerziali
- "Lo scopettone"
- Forze di attrito, coefficiente di attrito statico e dinamico.
- Composizione delle forze, momenti delle forze, leve
- Centro di massa
-
- "La sedia girevole"
- Conservazione del momento della quantità di moto
- Momento di inerzia
- Tuffatore, ballerina, pattinatrice
- "La ruota di bicicletta" (appesantita)
- Giroscopio
- Momento delle forze e momento della quantità di moto
- Bicicletta
- Altri spunti di riflessione
- Veicoli in accelerazione e in frenata
- In quale caso si alza il muso (impennata) e in quale caso si abbassa?
- L'impennata dipende dal tipo di trazione (anteriore/posteriore)?
- Dipende dalla rotazione delle ruote? Immaginare al posto
delle ruote dei piccoli razzi che imprimono l'accelerazione
al veicolo. Nel caso di frenata è ancora più
semplice: basta pensare alle ruote (senza ABS) che si bloccano.
(Suggerimento -> ricontrollare quanto scritto nei portfolio...).
- Come mai nei veicoli i freni piu' importanti sono gli anteriori?
- Come mai le autovetture di grande potenza hanno la trazione posteriore?
- Andreste mai su una moto che ha soltanto i freni anteriori?
(A patto di non esagerare a inchiodare... Chiedete ai vostri amici
motociclisti - non "motorinisti")
- Andreste mai su una moto a trazione anteriore (sorvoliamo sui problemi
di trasmissione) e solo freni posteriori?
- Perche' i drugster hanno grandi ruote posteriore, rotelline anteriori
e musi molto lunghi?
- Il giroscopio nella valigia
- Quale sara' la reazione strana la prima volta che il fattorino
cambia direzione?
- Spiegazione intuitiva: flusso di massa in una ruota quadrata.
- Ruota girevole
- Come e' possibile spiegare, senza far ricorso alla conservazione
del momento della quantita' di moto, che riavvicinando le braccia al corpo
la velocità di rotazione aumenta?
- "Controesempi"
- Conservazione della quantità di moto
- Rattleback
- "Scopettone"
- Come e' possibile far scivolare per primo il dito vicino all'estremità
oiù pesante?
- Analogia con il foglio di carta che scivola sotto la bottiglia
Secondo e terzo incontro (26 marzo e 9 aprile): ancora meccanica
- Volano
- Acquisizione dati
- Dieci discese a volano vuoto
- Alcune discese con aggiunta di bulloni
(è sufficiente una discesa per configurazione)
- Una o più discese con palette
- Prime analisi grafiche
- Spazio in funzione del tempo
- Velocità media fra i traguardi in funzione
del tempo intermedio nell'intervallo
- Accelerazione media tra un tratto e l'altro.
- Linearizzazione spazio in funzione del quadrato del tempo.
Determinazione grafica dell'accelerazione
- Altre analisi grafiche
- Linearizzazione s/t Vs t: -> misura grafica di
accelerazione e velocità iniziale.
- Metodo del primo e dell'ultimo punto, confronto
con risultati ottenuti dalla retta miglioore
e applicazione alle
restanti serie di misure a volano scarico:
considerazioni su dispersione relativa di accelerazione
e di velocità iniziale.
- Discese con bulloni e palette: analisi a piacere,
cercando di arrivare a qualche conclusione quantitativa,
anche se approssimata.
- La trottolina dell'uovo di Pasqua:
spunti di riflessione
sulla conservazione dell'energia al di là della
non banale descrizione fenomenologica del fenomeno
(ma la trottolina non può essere di sola plastica!)
- Il problema del sasso nel pozzo
- soluzione di prima approssimazione trascurando ritardo del suono;
- soluzione "banale": come scegliere la soluzione giusta?
- soluzione approssimata per vfin <<
vsuono
- soluzione iterativa (programmino in C
e in Perl);
- quale problema fisico dà luogo alla seconda soluzione?
Quarto incontro (15 aprile): ottica geometrica
- Esperienza di laboratorio:
vedi promemoria dell'esercitazione,
prestando particolare attenzione a
- misura diretta di distanze focali di lenti divergenti e convergenti;
- esperienza del sollevamento del fondo dell'acqua;
- analogia fra esperienze sul banco di ottico e fotocamere/proiettori
Quinto incontro (23 aprile): ancora ottica
- Esperienze dimostrative con laser a molti fasci e kit di
lenti e specchi
- reticolo e interferenza di raggio laser
- reticolo e lavagna luminosa
- esperienza con le mezze lune di plexiglass (o scatole
della stessa forma riempite di acqua): verifica della
legge di rifrazione e misura di n e di angolo limite
Sesto incontro (7 maggio): circuiti
- Circuiti in corrente continua:
- uso dello strumento universale digitale per midure
di tensioni, resistenze e correnti elettriche;
- uso della piastra multifori;
- resistenze in serie e in parallelo;
- effetto del corpo umano nella misura di resistenze elevate;
- verifica della legge di Ohm;
- collanina di resistenze con estremi cortocircuitati;
- Legge di carica e scarica del condensatore:
- misure manuali di VC(t) (avendo scelto
grandi valori di R e di C): carica e scarica;
- perché il condensatore non si carica alla tensione della
batteria?
- misure con diversi valori di R
- con R grande provare a disconnettere il voltmetro,
attendere alcune decine di secondi e poi a riprendere le
misure: cosa succede?
- quale misura quantitativa si può effettuare dai diversi
valori di tensione asintotica di carica?
- grafico su carta lineare delle leggi di carica e scarica (usare lo
stesso grafico per entrambe le misure);
- linearizzazione dell'andamento mediante carta logaritmica
(vedi qui per informazioni
sul suo uso);
- misura di "tau" dal grafico "semilog" e confronto con
RC.
Settimo incontro (30 maggio): Esperienze dimostrative di elettrostatica
e magnetismo
- Per un inventario delle esperienze, vedi
sito Laboratorio
Esperienze Didattiche del Dipartimento di Fisica.
- Spunti per analisi quantitative:
- misura del campo magnetico terrestre usando "bussola delle tangenti";
- misura dell rapporto e/m fra carica e massa dell'elettrone
usando lo strumento dimostrativo della forza di Lorentz
- forza dovuta all'induzione nell'esperienza del
cilindretto magnetizzato che scende nel tubo di alluminio
- Visione filmato "L'atomo di Rutherford": uso di documentari
nella scuola; rivoluzione di "rutherfordiana" della visione atomica;
problemi d'urto per vari tipi di forze; modelli meccanici;
sussidi didattici dell'era pre-PC;
implicazione epistemologiche ("cosa vediamo? -- cosa inferiamo?
-- a quale ipotesi credere? -- ruolo della tecnologia").
Altro materiale di interesse può essere
trovato nella pagina web dei
corsi tenuti nel 2001
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