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Forze a distanza Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica - classe A059 Consegna: tutto quello che si può fare con magnetini, fermagli metallici,

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Presentazione sul tema: "Forze a distanza Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica - classe A059 Consegna: tutto quello che si può fare con magnetini, fermagli metallici,"— Transcript della presentazione:

1 Forze a distanza Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica - classe A059 Consegna: tutto quello che si può fare con magnetini, fermagli metallici, bilancia e un dinamometro MEMO 6/11/03 Memo-f-mag1 Occhiello forze a distanza una calamita è capace di attrarre piccoli oggetti vicini; la calamita esercita sugli oggetti vicini una forza attrattiva, detta forza magnetica, che è diretta lungo la retta che li congiunge; non tutti gli oggetti possono sentire una forte attrazione magnetica, solo quelli che contengono certi tipi di metallo come il ferro e che pertanto vengono chiamati materiali ferromagnetici; un oggetto magnetizzato da una calamita si comporta come se fosse a sua volta magnetico, cioè diventa capace di attirare altri oggetti di ferro. Forze attrattive o repulsive avvicinando fra di loro due calamite si può osservare che si attirano oppure che si respingono; ogni calamita, qualunque sia la sua forma e dimensione, ha sempre due poli magnetici di segno diverso, che indicano zone di azione magnetica particolarmente intensa e che sono presenti agli estremi opposti: poli dello stesso segno si respingono, mentre poli di segno diverso si attirano; ai due poli magnetici viene dato convenzionalmente il nome di polo Nord e polo Sud; i due poli non possono essere separati: spezzando in due una calamita, si riformano i due poli agli estremi opposti di ciascuna parte; la forza di attrazione o di repulsione fra calamite è reciproca: se la calamita 1 attira la calamita 2, anche la calamita 2, a sua volta, attira la calamita 1. La forza magnetica e il campo in corrispondenza dei poli magnetici la forza magnetica di attrazione o repulsione è molto intensa; nelle zone più lontane dai poli lattrazione e la repulsione diminuiscono interporre carta o plastica tra le calamite o tra la calamita e un oggetto contenente ferro non impedisce lazione reciproca dei due oggetti

2 Forze a distanza: laquilone magnetico La fisica: forze a distanza: la forza di attrazione o di repulsione magnetica agisce a distanza e cresce col diminuire della distanza composizione di forze e forze in equilibrio nota bene Equilibrio delle forze La calamita attira il fermaglio con la forza F calamita-fermaglio che è diretta verso lalto e permette al fermaglio di levitare, cioè di non cadere sotto lazione della forza di gravità F Terra-fermaglio. Il ruolo del filo è di aggiungere la piccola forza laterale F filo-fermaglio in modo da equilibrare in direzione e intensità F calamita-fermaglio. In verticale, F calamita-fermaglio è minima perché F filo-fermaglio è nulla. Azione e reazione Anche in fermaglio esercita sulla calamita una forza F fermaglio-calamita, diretta verso il basso, che deve essere equilbrata dalla mano che sostiene la calamita (è così piccola rispetto alla forza peso della calamita che non viene percepita). Gruppi: C, D Attività introduttive: - esplorare in vari modi come è fatta una calamita e lattrazione o repulsione che avviene fra poli eguali e poli opposti di due calamite - esplorare la magnetizzazione di oggetti metallici, come una clips, quando sono avvicinati a una calamita - verificare che la clips magnetizzata si comporta come un vero e proprio magnete, con poli opposti agli estremi - individuare sempre le forze in gioco indicandole con il nome degli oggetti in interazione Un gioco per esplorare linterazione a distanza. Attaccare un cordino leggero alla base del fermaglio metallico, che fungerà da aquilone. Appoggiare cordino e fermaglio su un tavolo e, tenendo fermo con un dito lestremo libero del cordino, avvicinare una calamita al fermaglio, facendo in modo che la calamita lo attiri senza tuttavia toccarlo fino a quando il cordino risulti ben teso. A questo punto cominciare a sollevare la calamita badando di tirarsi dietro il fermaglio. Con il righello fissato alle calamite evidenziare la distanza massima che si può lasciare fra la calamita e lestremo del fermaglio senza che il fermaglio cada. Confrontare la distanza massima quando il filo è verticale con quella che si riesce ad avere con inclinazione obliqua. Ripetere la prova con più fermagli appesi oppure con più calamite Memo-f-mag2 F calamita-fermaglio F fermaglio-calamita F calamita-fermaglio F Terra-fermaglio F filo-fermaglio

3 Forze a distanza: i magnetini infilzati sulla bilancia La fisica: attrazione e repulsione magnetica: poli opposti si attirano, poli eguali si respingono forze a distanza: la forza di attrazione o di repulsione magnetica agisce a distanza e cresce col diminuire della distanza composizione di forze e forze in equilibrio nota bene Azione e reazione Ogni calamita esercita sulla calamita vicina una forza uguale e contraria a quella che la calamita vicina le applica (es. F calamita3-calamita2 è applicata alla calamita 2 ed è diretta verso lalto, F calamita2-calamita3 è applicata alla calamita 3 ed è diretta verso il basso). Equilibrio delle forze La calamita 1 è in equilibrio perché alla forza F Terra-calamita1 diretta verso il basso, si oppone la forza F calamita2-calamita1 diretta verso lalto. Alla calamita 2 sono applicate due forze dirette verso il basso, F Terra-calamita2 e F calamita1-calamita2 che vanno equilibrate dalla forza F calamita3-calamita2 diretta verso lalto: le calamite 2 e 3 debbono perciò essere più vicine perché questa forza sia il doppio della forza F calamita1-calamita2 Gruppi: A, B, E, F, H Attività introduttive: esplorare in vari modi come è fatta una calamita e lattrazione o repulsione che avviene fra poli eguali e poli opposti di due calamite; - per farlo più facilmente, infilare i magnetini forati sullo stecchino piantato nel pongo per tenerlo verticale - individuare sempre le forze in gioco indicandole con il nome degli oggetti in interazione Attività per indagare linterazione a distanza. Mettere pongo, stecchino e un magnetino su una bilancia da cucina e pesarli. Infilare sullo stecchino un magnete forato facendo in modo che si trovino affacciati poli eguali. Osservare la variazione di peso. Tradurla in variazione di forza pesoesprimendola in newton - provare a spingere verso il basso il magnetino che levita e osservare la variazione di forza peso al variare della distanza - ripetere la prova allontanando verso lalto il magnetino che levita - ripetere le prove facendo affacciare le facce opposte dei magnetini - ripetere le prove frapponendo tra le calamite uno spessore di carta o di altro materiale non magnetizzabile Memo-f-mag F calamita2-calamita1 F calamita1-calamita2 F calamita3-calamita2 F calamita2-calamita3 3 4 F calamita2-calamita1 1 2 F calamita1-calamita2 F calamita3-calamita2 F Terra-calamita1 F Terra-calamita2

4 Forze a distanza: i magnetini appesi a un filo La fisica: attrazione e repulsione magnetica: poli opposti si attirano, poli eguali si respingono forze a distanza: la forza di attrazione o di repulsione magnetica agisce a distanza e cresce col diminuire della distanza composizione di forze e forze in equilibrio nota bene Composizione delle forze Quando è distante dalla calamita appoggiata al tavolo, il magnete a barretta è soggetto solo alla forza F Terra-magneteb che viene registrata dal dinamometro. Avvicinandolo alla calamita con i poli opposti affacciati, a questa forza si somma la forza di attrazione F calamita-magneteb, pure diretta verso il basso, per cui il dinamometro segna una forza maggiore. La forza aumenta man mano che i due magneti si avvicinano. Avvicinandolo invece alla calamita con i poli uguali affacciati, alla forza di gravità si deve sottrarre la forza di repulsione F calamita-magneteb diretta verso lalto, per cui il dinamometro segna una forza minore. La forza diminuisce man mano che i due magneti si avvicinano, finché, al limite, diventa nulla (levitazione magnetica). Gruppi: G Attività introduttive: esplorare in vari modi come è fatta una calamita e lattrazione o repulsione che avviene fra poli eguali e poli opposti di due calamite; - per farlo più facilmente, fissare il magnete piatto al piano del tavolo con dello scotch o del pongo, in modo che non muova e usare per lesplorazione il magnetino a barretta legato a un cordoncino; - individuare sempre le forze in gioco indicandole con il nome degli oggetti in interazione Attività per indagare linterazione a distanza. Attaccare il magnetino a barretta a un dinamometro e misurarne la forza peso. Avvicinarlo al magnete fissato al tavolo facendo in modo che si trovino affacciati poli eguali. Osservare la variazione di forza peso man mano che si avvicina al magnete fissato al piano. Per guidare il magnetino a barretta, conviene farlo scendere allinterno di un tubo di plastica o di carta trasparente - ripetere la prova avvicinando il magnetino dal lato con polarità opposta a quella del magnete fisso - ripetere la prova frapponendo tra le calamite uno spessore di materiale non magnetizzabile Memo-f-mag4 poli opposti F terra-magneteb F calamita- magneteb poli uguali F terra-magneteb F calamita- magneteb


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