Fondamenti e didattica della Fisica Corso di Laurea Magistrale in Scienze della Formazione Primaria A.A. 2014/2015 Fondamenti e didattica della Fisica Studentessa De Fazio Federica Matricola 159396 Prof.ssa Bonanno Assunta

LA TENSIONE SUPERFICIALE

la tensione superficiale. INTRODUZIONE I bambini della III classe primaria, dove ho svolto le attività di tirocinio diretto, hanno affrontato l’argomento riguardante la materia e i suoi tre stati: liquido, solido e gassoso, in particolare l’acqua, come da programmazione. Ho voluto approfondire, dunque, una proprietà importante dell’acqua e dei liquidi: la tensione superficiale.

della tensione superficiale Verifichiamo insieme la presenza della tensione superficiale

Scuola Primaria : Sant’Agostino, Rende Centro Classe: 3 B Numero bambini: 14 Ambito disciplinare: Scienze Contenuto: La tensione superficiale Durata: 3 h

I prerequisiti sono stati accertarti attraverso una conversazione guidata all’inizio della lezione, ascoltando le risposte dei bambini, pronti ad esporre le proprie conoscenze sull’ acqua. Per raggiungere l’obiettivo prestabilito sono stati effettuati alcuni esperimenti. Prerequisiti: Conoscere l’acqua, la struttura e le sue principali caratteristiche. Obiettivo: Acquisire la consapevolezza della presenza della tensione superficiale dell’acqua.

Cosa sapete sull’ ACQUA? ANALISI DEI PREREQUISITI A: “ si ma lo vediamo sottoforma di liquido soprattutto!” N: “ Con l’acqua si ci può cucinare, si possono lavare le cose” Cosa sapete sull’ ACQUA? A: “ se la sottoponi al calore diventa vapore acqueo, e se viene sottoposta al freddo diventa ghiaccio” T: “ E’ un liquido!” F: “ l’acqua è un liquido che è insapore, inodore e incolore” T: “prende la forma del contenitore che lo contiene” A: “non ha una forma propria!”

… da che cosa è formata l’acqua? F: “ dal carbonio?” S:” io sì! La H l’idrogeno e la O l’ossigeno!” … da che cosa è formata l’acqua? Tutti: “ ma no!!!” La maestra: “vi ricordate cosa indica?” T: “ è formata, da particelle, le molecole!” A: “ abbiamo fatto la molecola dell’acqua, H2O”

L’acqua viene considerata generalmente allo stato liquido perché è più facile osservarla sotto questa forma nei mari, fiumi, laghi o quando esce dal rubinetto nelle nostre case. Ma l’acqua può trovarsi anche allo stato solido formando per esempio il ghiaccio e allo stato gassoso sotto forma di vapore acqueo. Perché? L’acqua si trasforma al variare della temperatura. Le sue particelle, chiamate molecole, sono particolari e sono formate da idrogeno e da ossigeno. L’idrogeno si lega all’ossigeno formando un legame non molto forte ma che permette alle molecole dell’acqua di stare vicine. Queste inoltre si attirano a vicenda e ciò permette loro di muoversi senza separarsi. Al variare della temperatura questi legami possono indebolirsi o rafforzarsi e quindi le molecole possono allontanarsi o avvicinarsi ancora di più. Questo particolare legame che si crea tra le molecole conferisce all’acqua alcune caratteristiche …

Visione dei video “Correre sull’acqua” e “Insetti sull’acqua”. OSSERVAZIONI: T: “ guarda che fa!” T:” non li ho mai visti, spero di vederli quando poi vado con papà a pescare!” N: “È bellissimo non va giù!” M:” ma devono essere super leggeri sennò vanno giù!” S:” Sembra che sta camminando sull’acqua senza cadere!”

ESPERIMENTO MATERIALI UTILIZZATI: un piatto acqua un bicchiere di plastica piccolo forbici PROCEDIMENTO: ritagliare dal bicchiere una sagoma di un “animaletto plastificato” riempire il piatto con acqua poggiare l’animaletto sulla superficie dell’acqua

Cosa succede sotto le zampette del nostro animaletto plastificato? OSSERVAZIONI: N: “ l’acqua le tiene su come se fosse un cuscino!” S:” L’acqua si curva sotto le zampe, l’animaletto riesce a stare in superficie e scivola sull’acqua.” A: “Sembra che l’animaletto vuole andare giù, ma l’acqua invece di farlo affondare lo tiene su.” M:” l’acqua non rimane piatta! Si curva per sostenere le zampe.”

le particelle dell’acqua, chiamate anche molecole, si attraggono tra Spiegazione: le particelle dell’acqua, chiamate anche molecole, si attraggono tra loro e tendono a rimanere vicine, mano per la mano. Una molecola che si trova all’interno del liquido è attratta in tutte le direzioni allo stesso modo dalle molecole che la circondano, mentre una molecola in superficie viene attratta solo verso il basso dalle molecole sottostanti e laterali. Le molecole in superficie sono a contatto solo con l’aria, le cui molecole non sono così forti da bilanciare questa forza. Le molecole in superficie quindi si tengono ancor più strette formando così una sorta di pellicola in superficie, chiamata tensione superficiale, capace di sostenere alcuni oggetti leggeri senza farli affondare.

ESPERIMENTO MATERIALE UTILIZZATO: un bicchiere acqua graffette PROCEDIMENTO: riempire il bicchiere con l’acqua fino all’orlo poggiare delicatamente le graffette sulla superficie dell’acqua

Prima di effettuare l’esperimento, ho chiesto ai bambini di osservare da vicino la superficie dell’acqua. OSSERVAZIONI: T:” È come se ci fosse un coperchio.” N:” attenta! Se metti ancora l’acqua esce fuori dal bicchiere!” C:” se la guardi di lato si vede proprio che si curva!” M: “ sembra che l’acqua sta per uscire dal bicchiere!” M:” ma è una magia? Se lo faccio io l’acqua cade!” L:” l’acqua arriva al limite e si ferma!”

l’acqua assume una forma a cupola nella zona SPIEGAZIONE: l’acqua assume una forma a cupola nella zona di contatto con l’aria per effetto della tensione superficiale. Le molecole infatti vengono attratte verso l’interno e non verso l’esterno e questo fa si che la tensione diventi come una membrana che racchiude l’acqua come in un sacchetto e se l’acqua è poca la chiude in una forma rotonda, la goccia.

Una volta effettuato l’esperimento, i bambini hanno fatto delle osservazioni: la graffetta è un oggetto che affonda nell’acqua, ma se viene poggiata delicatamente sulla superficie, la tensione superficiale la sostiene non facendola affondare. Appena però si tocca con un dito, la graffetta va giù, poiché i legami vengono spezzati e la tensione superficiale diminuisce.

Preso un altro bicchiere, l’ho ricoperto di pellicola da cucina e vi ho poggiato sopra un’altra graffetta.

In tutte e due le situazioni la graffetta rimane in superficie, Spiegazione: In tutte e due le situazioni la graffetta rimane in superficie, come se fosse poggiata. L’acqua crea una sorta di pellicola, così come la pellicola sostiene la graffetta anche l’acqua sostiene la graffetta. FOTO

“una barriera di tessuto?” ESPERIMENTO : “una barriera di tessuto?” MATERIALI UTILIZZATI: un fazzoletto un bicchiere acqua PROCEDIMENTO: sistemare il fazzoletto nel bicchiere versare dell’acqua nel bicchiere sollevare il fazzoletto fino a ricoprire la superficie del bicchiere capovolgere il bicchiere

OSSERVAZIONI: Cosa succede se si capovolge il bicchiere? N: ”il fazzoletto blocca l’acqua e non la fa cadere” M:” non metti niente sotto? E se poi l’acqua cade?” T: “Cadono poche gocce d’acqua perché il fazzoletto è formato da buchi” M:” secondo me cade perché non è un coperchio! Ci sono i buchi!”

L’acqua non cade, non perché è trattenuta dal fazzoletto, Spiegazione: L’acqua non cade, non perché è trattenuta dal fazzoletto, ma per effetto della coesione tra le molecole d’acqua della superficie, che formano una specie di pellicola che impedisce all’acqua di passare attraverso il tessuto del fazzoletto.

ESPERIMENTO MATERIALI UTILIZZATI: sapone stuzzicadenti borotalco un piatto acqua PROCEDIMENTO: versare l’acqua nel piatto poggiare gli stuzzicadenti sulla superficie al centro del piatto in un altro piatto versare altra acqua spolverare del borotalco con un dito far cadere una goccia di sapone al centro degli stuzzicadenti e sul borotalco

OSSERVAZIONI: M:” gli stuzzicadenti stanno su come le graffette!” C.” il borotalco ha ricoperto tutta la superficie dell’acqua!” T:” appena ho messo il sapone si sono spostati velocemente! Non stanno più al centro” T:” infatti si nota ancora di più la pellicola della tensione superficiale!” M:” con il sapone si è spezzata” M:” appena ho messo la goccia di sapone si sono allontanati, non sono più vicini!” N:” allora il sapone ha rotto la tensione superficiale.. Il borotalco sembra spezzato!” N:” ma sono velocissimi!!”

il sapone è costituito da due parti, una che ha paura dell’acqua Spiegazione: il sapone è costituito da due parti, una che ha paura dell’acqua ( idrofobica) e una parte che si lega con l’acqua ( idrofilica). E’ proprio la parte che ha paura dell’acqua che diminuisce la tensione superficiale. Il sapone è chiamato tensioattivo, perché agisce sulla tensione superficiale. I legami tra le molecole vengono spezzati e le molecole dell’acqua si allontanano tra loro. La tensione superficiale si comporta come un elastico, trascinando con se gli stuzzicadenti che si spostano rapidamente verso il bordo del piatto; la patina del borotalco sulla superficie dell’acqua si spezza.

Valutazione Finiti gli esperimenti, eseguiti dai bambini con molto entusiasmo, ho distribuito loro una scheda da completare. Oltre a verificare se ciò che avevamo precedentemente dimostrato era stato acquisito, ho fatto loro valutare l’intera lezione attraverso un questionario di gradimento.

Il primo esercizio è stato completato correttamente da 11 bambini su 14. I tre bambini che hanno sbagliato l’esercizio, mi hanno poi riferito di aver confuso e invertito le parole “interno” e “superficie”, riguardo la posizione delle molecole nel liquido. L’esercizio VERO o FALSO è stato svolto correttamente da tutti i bambini.

Per quanto riguarda il questionario di gradimento: 10 persone su 14 hanno affermato che la lezione è stata “ interessante”, mentre gli altri 4 hanno affermato che è stata un’esperienza “divertente”. Tutti i bambini hanno affermato che è piaciuta la modalità della lezione, a tutti piacerebbe ripetere l’esperienza e tutti hanno ritenuto utili gli esperimenti e l’intera lezione. Gli esperimenti che sono piaciuti di più sono stati quelli in cui sono stati utilizzati gli stuzzicadenti e il sapone e l’esperimento effettuato con gli “animaletti plastificati”, ritagliati dai bicchieri di plastica piccoli.

soddisfatta dei risultati e soprattutto dell’entusiasmo che hanno La maestra di classe è rimasta soddisfatta dei risultati e ha ritenuto utile la lezione da me tenuta, poiché è stato un argomento che, durante il corso dell’anno scolastico, non ha potuto approfondire e dimostrare attraverso esperimenti in classe. Per quanto mi riguarda è stata sicuramente una bella esperienza, sono rimasta soddisfatta dei risultati e soprattutto dell’entusiasmo che hanno mostrato i bambini durante la lezione e l’attenzione avuta durante lo svolgimento degli esperimenti.

FINE!