Risposte Tipiche Questionario Moto e Forza VII ciclo - DF1 2006-2007

Domanda 1 Risposta corretta: A Possibile ragionamento corretto: La forza agente sul sasso e’ la forza peso, che e’ uguale in tutti i punti e diretta sempre verso il basso. Risposta errata Possibile ragionamento Difficoltà/confusione sottesa La forza di spinta si “consuma” durante il moto di salita e nel punto più alto equilibra la forza peso La velocità iniziale e’ assimilata ad una forza C Proporzionalità tra forza e velocità (schema aristotelico) invece che tra forza ed accelerazione (schema newtoniano) Nel punto più alto la velocità è zero e quindi è zero anche la forza Tenere conto della variazione di g con l’altezza e dell’attrito dell’aria è qui didatticamente inopportuno La gravità decresce con l’altezza VII ciclo - DF1 2006-2007

Domanda 2 Risposta corretta: A Possibile ragionamento corretto: Se si fa l’ipotesi, molto ragionevole, che le palle abbiano uguale dimensione, l’unica forza che agisce e’ la forza peso che e’ uguale in tutti i punti della traiettoria. Risposta errata Possibile ragionamento Difficoltà/confusione sottesa Le velocità sono diverse Relazione tra velocità e forza C Significato di traiettoria e suo legame con la legge del moto s(t) che e’ determinata dalle forze in gioco; in questo caso l’attenzione si concentra sulla forma della traiettoria, invece che sull’analisi delle forze in gioco Le traiettorie sono diverse VII ciclo - DF1 2006-2007

Domanda 3 Risposta corretta: D Possibile ragionamento corretto: L’energia cinetica della palla diminuisce per dissipazione di energia dovuta sia alla resistenza dell’aria, che all’urto con il pavimento. Risposta errata Possibile ragionamento Difficoltà/confusione sottesa A La forza di spinta si “consuma” durante il moto di salita e discesa La velocità iniziale e’ assimilata ad una forza Oltre alla gravità, la pallina è sottoposta anche al peso dell’aria Relazione pressione – forza. Dipendenza della pressione in un fluido dal peso del fluido sovrastante C VII ciclo - DF1 2006-2007

Domanda 4 Risposta corretta: A Possibile ragionamento corretto: Il moto di un “punto materiale” in presenza della sola forza peso e’ uniformemente accelerato; in salita la v(t) decresce, in discesa essa cresce. La quota raggiunta dipende solo dalla velocità iniziale ed e’ indipendente dalla massa. Se si prendesse in considerazione la resistenza del mezzo, avendo i 2 corpi forma uguale, l’effetto di frenamento risulta uguale e quindi essi raggiungono la stessa quota. Risposta errata Possibile ragionamento Difficoltà/confusione sottesa Il corpo con massa minore risente di una forza minore perché F = ma, a = g = costante e quindi F è minore per il corpo con massa minore F = ma intesa come definizione di forza B La forza di spinta si esaurisce prima per il corpo di forza maggiore La velocità iniziale e’ assimilata ad una forza che si oppone alla forza peso. VII ciclo - DF1 2006-2007

Domanda 5 Risposta corretta: B Possibile ragionamento corretto: Nel moto di un grave che percorre una traiettoria parabolica il moto accelerato lungo la direzione verticale è indipendente da quello lungo la direzione orizzontale; pertanto sia la sfera che il proiettile, partiti dalla stessa quota, raggiungono il suolo nello stesso istante. Risposta errata Possibile ragionamento Difficoltà/confusione sottesa A traiettoria più breve corrisponde sempre tempo di percorrenza minore (schema di ragionamento corretto solo per moti in assenza di forze). La traiettoria percorsa è minore Risposte errate e possibili indicazioni di ragionamenti non corretti. 1) la risposta per cui la sfera che ha traiettoria verticale arriva prima al suolo puo’ indicare: a) una, b) una predominanza (come nel caso della domanda 2) della 2) e’ possibile che, anche in questa situazione, le risposte siano motivate da un ragionamento errato basato sulla "forza di lancio" del proiettile da parte del fucile. La creazione della condizione iniziale v(0) viene confusa con una specie di "memoria" che rimane nel corpo in termini di "forza di lancio" o "forza impulsiva" a seconda delle espressioni dello studente. N. In questa domanda, cosi’ come in quelle precedenti 1, 2, e 4 il fenomeno da studiare parte con un "lancio"; la mancanza di chiarezza sulla differenza tra "transiente" (in questo caso il processo molto veloce che produce la condizione iniziale v(0)) e A Il proiettile ha una forza di spinta che la sfera non ha La velocità iniziale e’ assimilata ad una forza. Difficoltà nella comprensione della composizione di moti indipendenti VII ciclo - DF1 2006-2007

Domanda 6 Risposta corretta: E Possibile ragionamento corretto: in tutte le situazioni la forza esercitata dal camion è uguale a quella esercitata dall’automobile Risposta errata Possibile ragionamento Difficoltà/confusione sottesa Il camion ha massa maggiore e quindi esercita forza maggiore F = ma intesa come definizione di forza (aumenta m, aumenta F) Situazione 1: A Situazione 2: B L’auto ha una forza di spinta che supera la forza esercitata dal camion Proporzionalità tra F e v (aumenta v, aumenta F) Situazione 3: B VII ciclo - DF1 2006-2007

Domanda 7 Risposta corretta: A Possibile ragionamento corretto: in tutte le situazioni la forza esercitata dal camion è uguale a quella esercitata dall’automobile Risposta errata Possibile ragionamento Difficoltà/confusione sottesa Il camion ha massa maggiore quindi esercita forza maggiore fin quando la macchina non raggiunge una forza di spinta sufficiente a superarla Situazione 1: B F = ma intesa come definizione di forza (aumenta m, aumenta F). La velocità iniziale e’ assimilata ad una forza. L’auto ha una forza di spinta che supera la forza esercitata dal camion Proporzionalità tra F e v (aumenta v, aumenta F) Situazione 2: C L’auto non sta accelerando quindi non esercita forza Situazione 3: E F = ma intesa come definizione di forza (a = 0 => F = 0). VII ciclo - DF1 2006-2007

Domanda 8 Risposta corretta: A Possibile ragionamento corretto: Poiché le masse dei due mattoni sono uguali e si considera trascurabile la massa della fune, i mattoni in A sono in equilibrio e vi restano. Risposta errata Possibile ragionamento Difficoltà/confusione sottesa L’uguaglianza delle masse implica l’uguaglianza delle forze agenti e quindi il raggiungimento della stessa quota All’equilibrio raggiungono la stessa quota B Il dislivello iniziale comporta un moto del sistema nella direzione del mattone più vicino al suolo La forza di gravità agisce di più sul mattone più vicino al suolo C VII ciclo - DF1 2006-2007

Domanda 9 Risposta corretta: D Risposta errata Possibile ragionamento Possibile ragionamento corretto: La figura data si riferisce all’osservazione del moto nel sistema di laboratorio, in cui il corridore si muove verso destra con velocità costante. La traiettoria descritta dal peso e’ il risultato della composizione del moto orizzontale a velocità costante (velocità del peso uguale a quella dell’uomo nell’istante in cui questo lascia cadere il peso), e del moto lungo la verticale ad accelerazione costante. La traiettoria e’ dunque una parabola tangente alla velocità iniziale. Nel sistema di riferimento del corridore, il peso, inizialmente fermo, cade con traiettoria verticale e non c’e’ moto relativo orizzontale tra peso e corridore. Nella figura data il peso lascia la mano quando questo e’ lungo la verticale che passa per il calcagno del corridore, quindi il peso, nel cadere a terra, cadrà vicino al calcagno del corridore Risposta errata Possibile ragionamento Difficoltà/confusione sottesa Viene trascurata la velocità iniziale del peso, che è solidale al corridore quando viene lasciato Il peso è sottoposto solo alla forza di gravità A VII ciclo - DF1 2006-2007

Domanda 10 Risposta corretta: A Possibile ragionamento corretto: Dato che le molle mostrate sono identiche (stessa costante elastica) e la elongazione delle molle e’ la stessa, la forza elastica e’ la stessa in tutte le situazioni mostrate. Essendo anche la forza di gravità uguale, le forze che agiscono sulle masse sono uguali Risposta errata Possibile ragionamento Difficoltà/confusione sottesa Le velocità sono tutte diverse quindi lo sono anche le accelerazioni e le forze agenti Proporzionalità tra F e v (diversa v, diversa F) B VII ciclo - DF1 2006-2007

Domanda 11 Risposta corretta: la traiettoria d’uscita è tangente alla spirale nel punto d’uscita e rimane poi rettilinea. Possibile ragionamento corretto: in assenza di vincoli, il corpo sul piano continua a muoversi di moto rettilineo uniforme con velocità pari a quella con cui esce dalla spirale Risposta errata Possibile ragionamento Difficoltà/confusione sottesa La velocità di rotazione nel tubo crea una forza. Quando la pallina esce dal tubo questa forza dopo un po’ si esaurisce Traiettoria curva. La pallina dopo un po’ si ferma La velocità iniziale e’ assimilata ad una forza. VII ciclo - DF1 2006-2007

Domanda 12 Risposta corretta: C Possibile ragionamento corretto: mentre il satellite è in orbita parte della sua energia può essere dissipata a causa dell’attrito con i gas presenti in atmosfera. La concentrazione di tali gas diminuisce con l’aumentare della quota. Maggiore è quindi il raggio dell’orbita, minore sarà la dissipazione dell’energia del satellite. Risposta errata Possibile ragionamento Difficoltà/confusione sottesa Nel vuoto non vi è attrazione della Terra A La gravità agisce solo sulla Terra VII ciclo - DF1 2006-2007

Domanda 13 Risposta corretta: C Possibile ragionamento corretto: in assenza di vincoli, la pallina si comporta come un proiettile sparato con velocità iniziale tangente alla traiettoria seguita fino al momento del taglio del filo, quindi la traiettoria sarà una parabola Risposta errata Possibile ragionamento Difficoltà/confusione sottesa Viene trascurata la velocità iniziale della pallina determinata dal moto del sistema fino al taglio del filo La pallina è sottoposta solo alla forza di gravità A VII ciclo - DF1 2006-2007

Domanda 14 Risposta corretta: B Possibile ragionamento corretto: il colpo fornisce al dischetto una velocità lungo l’asse delle ordinate che si compone con la velocità lungo l’asse delle ascisse. Poiché il dischetto si muove su un piano, ne risulta quindi un moto rettilineo uniforme con velocità data composizione vettoriale delle due velocità Risposta errata Possibile ragionamento Difficoltà/confusione sottesa Il dischetto in B riceve una forza di spinta che composto con il moto precedente provoca un moto parabolico come quello di un proiettile La velocità iniziale e’ assimilata ad una forza. D, E Il dischetto in B riceve una forza di spinta che lo fa muovere nella direzione del colpo La velocità iniziale e’ assimilata ad una forza. Non si tiene conto del moto precedente al colpo A VII ciclo - DF1 2006-2007

Domanda 15 Risposta corretta: E Possibile ragionamento corretto: la velocità V del discetto dopo il colpo ha una componente sia lungo l’asse delle ascisse che lungo l’asse delle ordinate, per cui il suo modulo non potrà essere pari alla somma dei moduli delle due velocità V0 e VC Risposta errata Possibile ragionamento Difficoltà/confusione sottesa Il dischetto in B riceve una forza di spinta che lo fa muovere nella direzione del colpo La velocità iniziale e’ assimilata ad una forza. Proporzionalità tra F e v. Non si tiene conto del moto precedente al colpo B VII ciclo - DF1 2006-2007