OGGETTI E CONCETTI: forza e interazione Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica - classe A059 forza e interazione direzione delle forze: il vettore forza Lanciare piccoli oggetti La fionda l’interazione Terra-oggetto forza di gravità e forza peso massa e forza peso Scoprire la forza di gravità La bottiglia e la gravità Il dinamometro Tarare un elastico misura di una forza dai suoi effetti elasticità Una bilancia che funziona in uno strano modo Far cambiare il “peso” massa e forza peso Giochi su una bilancia da bagno azione e reazione trasmissione delle forze Pesare “di meno” o “di più” Tiro alla fune Tirare per vincere azione e reazione attrito D. Allasia, V. Montel, G. Rinaudo, Dipartimento di Fisica Sperimentale, Università di Torino “S.I.S. – Indirizzo Scienze Naturali e Indirizzo Fisico - Matematico - A. A. 2003 – 2004” F-1

Forza e interazione: la fionda Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica - classe A059 Forza e interazione: la fionda Forzadito-elastico Oggetti: un bastoncino robusto a forma di Y, un elastico, alcune palline (di plastica leggera o di carta appallottolata) Attività: tenere il manico della fionda con una mano con l’altra tirare l’elastico stringendo la pallina tra le dita individuare i soggetti/oggetti dell’interazione scegliere la giusta orientazione prima di lasciare andare la pallina Forzamano-bstoncino Concetti: la forza è una grandezza fisica che caratterizza non un oggetto, ma una interazione il "nome" della forza deve rispecchiare il nome dei due oggetti che interagiscono per individuare completamente la forza occorre definirne anche la direzione e il punto di applicazione la forza è un vettore e si rappresenta con una freccia avente la “coda” nel punto di applicazione riconosciamo le forze dai loro effetti: mettere in moto, accelerare, rallentare, fermare, allungare, deformare, ecc., Attacco (spunti e continuità): - gare di lanci Sicurezza Utilizzando gli elastici, si presti particolare attenzione nella eventuale presenza di ragazzi non ancora rispettosi delle regole e/o di certi tipi di handicap Riferimenti (dove, come e per chi): - G. Meraviglia, A. Pallotti – Tirare, spingere, sollevare – Laboratorio minimo di Mario Lodi - Editoriale Scienza, Trieste, 1998 (C) - B. Knapp – Quanto misura? – Osservatorio, Editoriale Scienza, Trieste, 1994 (C) www.iapht.unito.it (L) www.funsci.com (L) Aspetti didattici: - per far forza occorre essere in due ci sono diversi tipi di forze, cioè diversi modi di interagire (muscolare, elastica, forza-peso) relazione tra le distanze di lancio e la forza, l’allungamento dell’elastico e il tipo di pallina F-2

Forza e interazione: la bottiglia e la gravità Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica - classe A059 Forza e interazione: la bottiglia e la gravità Oggetti: un elastico, una bottiglia di plastica o altri oggetti pesanti, un gancio a S Attività: mettere acqua nella bottiglia per appesantirla appenderla all’elastico con il gancio a S osservare l’allungamento dell’elastico in relazione alla quantità di acqua Forzabottiglia-elastico ForzaTerra-bottiglia Concetti: la forza è una grandezza fisica che caratterizza non un oggetto, ma una interazione tutti i corpi, lasciati liberi, cadono verso il basso a causa dell’interazione con la Terra la forza di gravità o forza-peso è appunto la forza che caratterizza l’interazione fra l’oggetto e la Terra (FTerra-oggetto ) la forza di gravità o forza-peso non è una proprietà dell’oggetto ma della sua interazione con la Terra per riferirsi a tale interazione, la parola “peso” è ambigua, è meglio usare l’espressione “forza-peso” per riferirsi invece alla quantità di materia che costituisce il corpo, occorre usare la parola “massa” per evitare l’ambiguità della parola “peso” Attacco (spunti e continuità): - quella attrazione misteriosa verso il basso …. Sicurezza Utilizzando gli elastici, si presti particolare attenzione nella eventuale presenza di ragazzi non ancora rispettosi delle regole e/o di certi tipi di handicap Riferimenti (dove, come e per chi): - G. Meraviglia, A. Pallotti – Tirare, spingere, sollevare – Laboratorio minimo di Mario Lodi - Editoriale Scienza, Trieste, 1998 (C) - B. Knapp – Quanto misura? – Osservatorio, Editoriale Scienza, Trieste, 1994 (C) www.iapht.unito.it (L) www.funsci.com (L) Aspetti didattici: - anche la forza di gravità è l’espressione di un’interazione fra due corpi, uno dei quali è la Terra - evitare possibilmente la parola “peso” F-3

Forza e interazione: il dinamometro Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica - classe A059 Forza e interazione: il dinamometro Oggetti: un elastico, un metro a nastro di carta e una serie di oggetti tutti uguali che si possano appendere facilmente Attività: quando l'elastico è scarico, segnare sul nastro lo "zero" in corrispondenza della sua fine appendere poi un oggetto (ad esempio, una bottiglietta piena d’acqua) e segnare una prima tacca in corrispondenza della fine dell'elastico, una seconda tacca in corrispondenza di due oggetti appesi, e così via ricordare di indicare sempre l'unità di misura usata organizzare i dati in una tabella e costruire il grafico di taratura Attacco (spunti e continuità): quanto forte è “braccio di ferro”? Sicurezza Utilizzando gli elastici, si presti particolare attenzione nella eventuale presenza di ragazzi non ancora rispettosi delle regole e/o di certi tipi di handicap Concetti: ·  forze uguali producono effetti uguali per confrontare/misurare le forze confrontiamo/misuriamo i loro effetti · con il dinamometro si misura una forza misurando l'allungamento che essa produce quando è applicata a una molla o a un elastico ·  nel SI, l'unità di misura della forza è il newton (N), che è circa pari alla forza-peso di un oggetto di massa 1 hg sovente viene usata l’unità “chilogrammo-peso” (simbolo kgp) che però andrebbe evitata con gli allievi perché può essere confusa con l’unità di misura della massa (kg) Riferimenti (dove, come e per chi): - G. Meraviglia, A. Pallotti – Tirare, spingere, sollevare – Laboratorio minimo di Mario Lodi - Editoriale Scienza, Trieste, 1998 (C) - B. Knapp – Quanto misura? – Osservatorio, Editoriale Scienza, Trieste, 1994 (C) - S.M.S. “E. Fermi” di Burolo - Attività di Laboratorio Scientifico (A) www.iapht.unito.it (L) Aspetti didattici: con la taratura l'elastico diventa un dinamometro, tarato in unità di forza-peso degli oggetti appesi unità di misura di una forza arbitrarie (numero di bottigliette appese, …) e convenzionali (sistema SI) F-4

Forza e interazione: una bilancia che funziona in uno strano modo FTerra-bottiglia Fdita-bottiglia Forza e interazione: una bilancia che funziona in uno strano modo Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica - classe A059 Oggetti: una bilancia da cucina, una bottiglietta, un dinamometro Attività: mettere la bottiglietta contenente acqua sulla bilancia e pesarla sollevarla lentamente tenendola per la cima e osservare come cambia il “peso” eventualmente sollevarla tenendola con un dinamometro e misurare contemporaneamente la forza che il dinamometro registra e la variazione di forza peso individuare tutte le forze che agiscono sulla bottiglietta mentre la si solleva Concetti: massa e forza peso la massa della bottiglietta non cambia quando la si solleva, cambia invece la forza peso perché la bottiglietta si trova a “interagire” con le dita che la sollevano (Fdita-bottiglia ) oltre che con la Terra (FTerra-bottiglia ) Attacco (spunti e continuità): - gare di forza Riferimenti (dove, come e per chi): - G. Meraviglia, A. Pallotti – Tirare, spingere, sollevare – Laboratorio minimo di Mario Lodi - Editoriale Scienza, Trieste, 1998 (C) - B. Knapp – Quanto misura? – Osservatorio, Editoriale Scienza, Trieste, 1994 (C) www.iapht.unito.it (L) Aspetti didattici: individuare tutte le forze distinguere fra massa e forza peso F-5

Forza e interazione: giochi su una bilancia da bagno Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica - classe A059 Felastico-ragazzo F……. Oggetti: due bilance da bagno, un elastico tarato, una riga pieghevole FTerra-ragazzo Attività: chiedere a due studenti di salire ciascuno su una bilancia da bagno e di “leggere” la propria massa e convertirla in unità di forza a uno di loro di tirare verso il basso l’elastico, che l’altro sta invece tirando verso l'alto di leggere nuovamente la propria massa e convertirla in unità di forza confrontare la variazione con la forza applicata dall’elastico Attacco (spunti e e continuità): attività ludiche in coppia Sicurezza Utilizzando gli elastici, si presti particolare attenzione nella eventuale presenza di ragazzi non ancora rispettosi delle regole e/o di certi tipi di handicap Concetti: in un oggetto solido le forze si trasmettono da un punto all'altro mantenendo la loro direzione azione e reazione Riferimenti (dove, come e per chi): - G. Meraviglia, A. Pallotti – Tirare, spingere, sollevare – Laboratorio minimo di Mario Lodi - Editoriale Scienza, Trieste, 1998 (C) - B. Knapp – Quanto misura? – Osservatorio, Editoriale Scienza, Trieste, 1994 (C) - www.iapht.unito.it (L) Aspetti didattici: nel rappresentare mediante frecce le forze che si trasmettono, prestare molta attenzione a indicare correttamente i punti di applicazione, la direzione, l‘ origine e il destinatario di ciascuna forza F-6

Forza e interazione: tiro alla fune Preparazione di Esperienze Didattiche di Fisica - classe A059 Forza e interazione: tiro alla fune Oggetti: una lunga fune, una bandierina, una stuoia antiscivolo FMonica-fune Attività: fissare la bandierina a metà della fune chiedere a due studenti di afferrare le due estremità, poi di allungarla e tirarla in direzioni opposte lasciare che tirino la fune restando sul pavimento liscio poi fare ripetere l’esercizio dopo avere messo la stuoia sotto i piedi di uno di loro (possibilmente il “più debole” Attacco (spunti e continuità): - gare di forza Sicurezza Utilizzando funi od elastici, si presti particolare attenzione nella eventuale presenza di ragazzi non ancora rispettosi delle regole e/o di certi tipi di handicap Concetti: direzione delle forze azione e reazione attrito Riferimenti (dove, come e per chi): - G. Meraviglia, A. Pallotti – Tirare, spingere, sollevare – Laboratorio minimo di Mario Lodi - Editoriale Scienza, Trieste, 1998 (C) - B. Knapp – Quanto misura? – Osservatorio, Editoriale Scienza, Trieste, 1994 (C) www.iapht.unito.it (L) Aspetti didattici: forze “visibili” (muscolari degli studenti) e “non visibili” (elastica, di gravità, studente-pavimento, pavimento-studente…) F-7