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1 LICEO GINNASIO STATALE "R. L. SATRIANI Classe IIIF a.s. 2011/12 SEZIONE SCIENTIFICA CASSANO JONIO.

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1 1 LICEO GINNASIO STATALE "R. L. SATRIANI Classe IIIF a.s. 2011/12 SEZIONE SCIENTIFICA CASSANO JONIO

2 2 Esercizi guidati di Cinematica... Con illustrazioni

3 Fisic_A fumetti è un progetto didattico multimediale (no-profit) realizzato durante lanno scolastico 2011/12 nella classe IIIF del Liceo Classico Satriani -sez. Scientifica- di Cassano Jonio, su proposta della professoressa di Fisica e senza alcun tipo di copertura finanziaria da parte di terzi. Lidea di un DVD e di un libretto illustrato con esercizi guidati sugli argomenti di Cinematica studiati nella prima parte dellanno scolastico, è giustificata dal desiderio di valorizzare i talenti degli alunni (coloro che liberamente hanno scelto di partecipare al progetto e che hanno fatto firmare ai genitori una liberatoria per la tutela delle immagini e per la privacy), ponendoli al servizio di uno studio che prescinda dal mero nozionismo e faccia riferimento alla vita concreta ed ai suoi fenomeni fisici. Tale decisione è stata ben accolta dal Dirigente Scolastico, dal Consiglio di Classe e dal Collegio Docenti dellIstituto. Il video, girato a scuola dalla Prof.ssa Diana, vede come protagonisti quasi tutti gli alunni della classe ed è stato montato dallalunno Di Maria Giuseppe. Le illustrazioni a fumetti sono stati curati dallalunna Selvaggi Claudia, la quale ha inventato due personaggi che fanno da guida allanalisi dei problemi affrontati nel libro. I due personaggi a fumetti si chiamano Michele ed Elisa. 3

4 Alcuni esercizi sono stati scelti fra quelli proposti nel libro di testo: La Fisica di Amaldi- Idee ed esperimenti (Ed. Zanichelli) e sono stati svolti e descritti dai seguenti alunni: Laura Mancuso - Martina Cirone- Gianmarco Pio Aita Ilaria Oriolo - Federica Furiato Si precisa che il lavoro è stato svolto in orario extracurriculare, con invio dei lavori svolti, mediante e- mail, senza ridurre il tempo-scuola di mattina; due sole lezioni sono state dedicate alla realizzazione del video nellIstituto. Hanno partecipato al video i seguenti alunni: Gianmarco P.Aita- Martina Cirone– Danilo De Vivo– Salvatore P.Di Maria– Federica Furiato- Danilo A.Gallo– Giovanni Graniti– Laura Iannicelli– Giulio M.Lanzillotta– Marina Lo Passo– Erica Mancuso– Laura Mancuso– Ilaria Oriolo– Giovanni B.Romio– Claudia Selvaggi– Cristian Sposato Si ringrazia il Dirigente Prof.ssa Agata Foti. Il progetto è stato curato dalla prof.ssa Anna Rita Diana 4

5 La CINEMATICA, in Fisica, è quella parte della Meccanica che ha lobiettivo di descrivere come si muovono gli oggetti, senza indagare sulle cause che hanno prodotto il moto. Gli esempi di cui ci occupiamo in questo progetto riguardano moti unidimensionali, che avvengono sia parallelamente che perpendicolarmente alla Terra (trascurando le forze dattrito). Lo studio introdotto allinizio dellanno scolastico ha visto le accurate definizioni di unità e strumenti di misura, unitamente ad un riferimento sulla gestione di numeri in notazione esponenziale e sulla possibilità di errori che spesso si verificano per cause accidentali o sistematiche. Tali nozioni non le vogliamo riportare in modo teorico nel nostro libro, ma ci serviranno per affrontare i problemi da noi scelti, facendoci da supporto ai calcoli. 5

6 con i due compagni di studio: Michele ed Elisa …. Inizia dunque il nostro viaggio 6

7 Ciao Elisa! Ciao, Michele! … Cominciamo? 7

8 Lo studio della FISICA ci ha appassionato e vogliamo svolgere degli esercizi, condividendoli con voi…. 8

9 Michele, cominciamo ad elencare le formule : Ecco le formule che useremo per il moto rettilineo uniforme a velocità costante: 9 OK!

10 Invece per il moto rettilineo uniformemente accelerato useremo le seguenti formule: Nel caso in cui si tratti di un moto in frenata laccelerazione avrà segno negativo. 10

11 MOTO IN VERTICALE CON LANCIO INIZIALE Esercizio N°1 Con una fionda, Michele lancia un sasso verticalmente verso l alto dall'altezza di 1 m dal suolo. La velocità iniziale del sasso è 10 m/s. - In quanto tempo il sasso raggiunge laltezza massima? - Quanto vale laltezza massima raggiunta? - Dopo quanto tempo dal lancio, il sasso tocca il suolo? Dati: So= 1 m Vo= 10 m/s Incognite: t1=? S=? t2=? Allora, ecco il primo esercizio…. 11

12 Lancio il sasso da una distanza di un metro dal suolo 12

13 Le formule che descrivono questo moto sono: Per lo spazio Per la velocità V= Vo+(-g)t L accelerazione è negativa perché il verso di percorrenza del sasso è opposto al moto in caduta libera sottoposto allaccelerazione di gravità (si tratta infatti di un moto in frenata, verso lalto), pertanto si ha : - g= - 9,81m/s². 13

14 Per calcolare il tempo che occorre per raggiungere laltezza massima dobbiamo utilizzare questa formula: V= Vo+(-g)t In cima, quando il sasso raggiunge laltezza massima, la velocità è uguale a 0 e quindi, sostituendo i dati, sarà : 0= 10m/s -9,81m/s² *t1 Siccome ci occorre il calcolo del tempo, dobbiamo ricavare la formula inversa (spostando Vo a sinistra e cambiando segno, inoltre dividendo per laccelerazione -g, si ottiene il tempo in cui il sasso raggiunge laltezza massima): 14

15 Avendo calcolato il tempo, si può determinare lo spazio percorso (altezza massima raggiunta) mediante la seguente formula : S= 1m +10,2 - 5,10m (nelle unità di misura, i secondi sono stati semplificati e restano solo i metri) S= 6,1 m (altezza massima raggiunta) Ora per determinare il tempo finale, in cui il sasso tocca il suolo, dobbiamo considerare la formula seguente (con accelerazione di gravità g positiva, rivolta verso il basso): 15

16 Sapendo che in questo caso la velocità e lo spazio iniziali saranno considerati con valore nullo perché il sasso riparte da fermo, sarà: Pertanto t2²= 1,243s 2 da cui, approssimando e ricavando la radice quadrata, A questo punto per ottenere il tempo totale dobbiamo sommare i due valori ottenuti: il tempo per raggiungere laltezza massima t1 1,02s + il tempo per cadere al suolo t2 1.12s = tempo totale 2,14 s In conclusione possiamo affermare che il sasso lanciato da Michele da un metro di altezza ha raggiunto unaltezza massima di 6,1 metri dopo 1,02 secondi dal lancio; inoltre il sasso è caduto, giungendo al suolo, dopo un tempo di 2,14 secondi, rispetto a quando è stato lanciato. Occorre sottolineare che i dati ricavati sono stati in parte arrotondati e quindi vanno considerati come approssimati. Svolgimento di LAURA MANCUSO 16

17 Moto uniformemente accelerato Esercizio N° 2 Elisa osserva unautomobile che parte da ferma con unaccelerazione a = 4 m/s 2. Vuole determinare quanto tempo impiega a raggiungere la velocità di 32 km/h e quanto spazio percorre durante la fase di accelerazione. 17

18 RISOLUZIONE es. N°2 Poiché il moto è uniformemente accelerato, la velocità è regolata dalla legge v=vo+at, dove vo=0 perché lauto parte da ferma (cioè con velocità iniziale nulla). v=vo+at da questa formula si ricava poi il tempo impiegato, con una formula inversa (dividendo per a) v = at t = v/a Siccome la velocità è espressa in km/h bisogna effettuare lequivalenza in m/s dividendo il valore 32 per 3,6 (fattore di conversione fra km/h a m/s) quindi: (32/3,6 = 8,888 vale circa 8,89) 18

19 0 m9,86 m 19

20 Il grafico che otterremo sarà una parabola con concavità rivolta verso lalto. ts 00m 12m 2,229,86m 20

21 Spazio percorso in metri Tempo In secondi 21

22 MOTO RETTILINEO UNIFORME Esercizio N°3 I tre cannoni di Roma Nella città di Roma il mezzogiorno era segnalato dallo sparo di un colpo di cannone sul colle Gianicolo. In una ricostruzione ispirata a questo fatto storico, sono posizionati tre cannoni sulla cima di altrettanti colli Aventino (A), Campidoglio (B) ed Esquilino (C) e situati alle distanze : 12 km, 16 km e 20 km. 22

23 Alle 12:00 in punto, il cannone A spara un colpo. Il cannone B spara a sua volta appena udito il colpo proveniente dal colle A, e il cannone C spara dopo aver udito i colpi provenienti dai colli A e B. La rievocazione si conclude quando, sentiti i colpi provenienti dai colli B e C, il cannone A spara per la seconda volta. La velocità del suono in aria è di circa 3,32x 10 2 m/s. 23

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26 Esercizio svolto da Aita Gianmarco Pio 26

27 Moto in caduta libera Michele lascia cadere un sasso in un pozzo profondo 50 m 27

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33 Tempo in secondi spazio in metri ,89 215,78 2,31516,08 Esercizio svolto da Federica Furiato 33 Perché lo spazio a disposizione per frenare era di 20 metri, ma a Michele ne occorrono 16,08 per fermarsi!

34 Che te ne pare, Elisa? A A me è sembrato interessante! Ma ora è arrivato il momento di salutare tutti coloro che ci hanno seguito! salutiamo tutti e... raccomandiamo agli alunni di STUDIARE!

35 Il lavoro svolto dagli allievi, con laiuto delle illustrazioni di Claudia Selvaggi, con la presentazione in PowerPoint creata, corretta e organizzata dalla Prof.ssa Anna Rita Diana, sembra che abbia avuto esiti positivi a livello di didattica partecipata. Si spera dunque che possa avere la stessa utilità per coloro che potranno e vorranno analizzarlo. E superfluo sottolineare il fatto che non si tratti di un lavoro esaustivo sugli argomenti, ma che si è scelto di analizzare solo alcuni aspetti della Cinematica studiata. Pertanto si rimanda ad un buon utilizzo del libro di testo per tutti gli approfondimenti opportuni che gli alunni sono tenuti a fare nel corso di studi scolastico. Dopo il lavoro scritto nel presente formato (cartaceo e in presentazione PowerPoint) gli alunni hanno voluto cimentarsi in una presentazione video, per ripercorrere a grandi linee le argomentazioni di Cinematica studiate. Tale video, girato dalla stessa professoressa, riportato su DVD e montato dallalunno Giuseppe Di Maria, ha visto limpegno e la partecipazione di quasi tutta la classe. 35

36 La professoressa Diana coglie loccasione per ringraziare : Il Dirigente scolastico, prof.ssa Agata Foti per lapprovazione e la partecipazione nel video Gli alunni della classe III F del Liceo Il consiglio di classe e il collegio docenti I genitori degli alunni, per la loro adesione e disponibilità Il personale, docente e non docente e tutti coloro che hanno partecipato alla presentazione del lavoro. <> (Anna Rita Diana) 36


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