GRANDEZZE FISICHE E MISURA

Ogni volta che analizziamo un fenomeno fisico percorriamo i passi… Una grandezza fisica viene definita operativamente tramite le operazioni che facciamo per misurarla Ogni volta che analizziamo un fenomeno fisico percorriamo i passi…

Primo passo: la premisura, che ci porta a individuare le grandezze fisiche; Secondo passo: la misura, che ci permette di trasformare la grandezza fisica in numero; Terzo passo: l'indagine sulle relazioni fra le grandezze fisiche.

PRE-MISURA : i passaggi Confrontare e ordinare grandezze Siamo di fronte ad una grandezza fisica quando possiamo trovare una procedura per il confronto

Esempio: la sabbia

GLI OBIETTIVI SPECIFICI individuare grandezze mediante aggettivi o avverbi, arrivare a eseguire con sicurezza il confronto e l'ordinamento di oggetti sulla base di grandezze fisiche chiaramente individuate, saper osservare e saper descrivere.

Travasiamo la sabbia La consegna: hai tre bicchieri che devi riempire parzialmente, quindi confrontarli e metterli in ordine. Il problema: l’identificazione della grandezza fisica che si sta esaminando

Potremmo metterli accanto e osservarli…

Pieno o vuoto? Più o meno? Alto o basso?

quale è la grandezza fisica su cui si basa il confronto? Quanto è alta la sabbia dal fondo del bicchiere Quanto è bassa la sabbia dal bordo del bicchiere

E se cambiamo contenitore? Il metodo di osservazione funziona ancora?

Travasiamo il contenuto del primo bicchiere Confrontiamolo con gli altri bicchieri Qual è il recipiente che contiene più sabbia? Il problema è sulla comprensione della conservazione della materia

IL PASSO SUCCESSIVO: LA MISURA Misurare significa tradurre la grandezza fisica in numero, con i numeri: il confronto e l’ordinamento saranno semplificati si può: rappresentare graficamente, effettuare operazioni, trovare relazioni Attenzione! Per confrontare od operare su più misure, è essenziale esprimerle tutte con le stesse unità di misura

L’UNITA’ DI MISURA deve essere omogenea alla grandezza da misurare e più piccola di essa deve avere dei sottomultipli e/o dei multipli deve essere costante, riproducibile, universale può essere arbitraria oppure convenzionale

LA MISURA: i passi Individuo l’unità di misura appropriata Riporto l'unità di misura sulla grandezza da misurare Esprimo la grandezza con un numero e l’unità di misura: L=3,3 cm

I VANTAGGI DELLA MISURA SULLA PREMISURA Migliore definizione della procedura di identificazione delle grandezze fisiche Confronto più sicuro tra grandezze fisiche perché confronto tra numeri   Facilitazione nel processo di individuazione delle relazioni tra grandezze

Ricapitoliamo…una Grandezza Fisica… Come si definisce? Cos’è? È una caratteristica di un corpo o di un fenomeno che può essere misurata In modo da fornire tutte le informazioni necessarie per poterla misurare (definizione operativa)

Conflitti generazionali Riusciranno mai a capirsi? Ciao Nonna!! Oggi a scuola ci siamo misurati per vedere quanto saremo cresciuti alla fine dell’anno! Io sono alto 9 matite e mezza… e tu Nonna, quante matite sei alta? Matite? Ma cosa gli insegnano questi professori moderni? Benedetto ragazzo! Dimmi tu, piuttosto, quanti ferri deve essere lunga la sciarpa che ti sto facendo!

Grandezza Unità di misura Strumento di misura Lunghezza Metro m Massa IL SISTEMA INTERNAZIONALE DI UNITÀ DI MISURA Grandezza Unità di misura Strumento di misura Nome Simbolo Lunghezza Metro m Massa Chilogrammo kg Tempo Secondo s Temperatura Kelvin K Intensità di corrente Ampere A Intensità luminosa Lux cd Quantità di materia Mole mol

COMPETENZE collegate alla misura RICONOSCERE le grandezze fisiche che caratterizzano i corpi, esprimendone la misura ed effettuando conversioni di unita’ di misura RAPPRESENTARE Le leggi fisiche utilizzando gli opportuni metodi di rappresentazione, individuando il tipo di relazione che lega le grandezze che entrano in gioco nella legge INDIVIDUARE Le grandezze fisiche utili per la descrizione di un fenomeno sulla base di semplici osservazioni, formulando ipotesi circa le relazioni che intercorrono tra esse

ESEGUIRE Semplici misure dirette e indirette, valutando l’incertezza ed esprimendo correttamente i risultati RAPPRESENTARE I dati sperimentali tenendo conto degli errori di misura, interpretandoli sulla base di un’ipotesi e traendo conclusioni circa la legge fisica che regola il fenomeno APPLICARE Leggi fisiche e definizioni per ricavare le grandezze incognite di un problema

LA MISURA DELLE SUPERFICI

Definizione dell’unità di misura, il m2 Il metodo “classico”: Misura delle dimensioni lineari (base, altezza) Effettuazione di calcoli (base X altezza) Definizione dell’unità di misura, il m2

Applicazione di calcoli ad unità dirette Il m2, una unità di misura “derivata” Applicazione di calcoli ad unità dirette m2 = m X m

DUE PROBLEMI Non si capisce che l’unità di misura deve essere omogenea alla grandezza da misurare L’operazione di moltiplicazione non è di facile comprensione, tanto meno se è operata su quantità dimensionali

Definizione di una unità di misura “ad hoc” Una unità di misura che sia essa stessa una superficie

ESEMPI DI UNITÀ DI MISURA ADEGUATE: Tessere quadrate o rettangolari di puzzle Blocchetti del domino Fogli di formato A4 Quadretti ritagliati da un foglio quadrettato

ATTIVITA’ DA SVOLGERE: Riportare l’unità di misura sulla superficie da misurare fino a ricoprirla completamente Contare il numero di volte che ha riportato l’unità di misura Esprimere la misura come numero e unità di misura

Determinazione del numero di quadretti che stanno dentro un contorno

Ma la misura è precisa? Qual è l’ incertezza ? Misura per eccesso 71 cm2 Misura per difetto 42 cm2 L’area è compresa fra 42 e 71, a misura è affetta da una indeterminazione pari a (71 – 42) cm2 = 29 cm2

L’indeterminazione è strettamente legata alla dimensione dell’unità di misura: se dimezziamo il lato del quadrato unitario… La misura è affetta da una indeterminazione pari a 47 nuove unità, ovvero a circa 12 cm2

GLI OBIETTIVI A livello operativo A livello espressivo A livello logico scegliere una unità di misura registrare ed esprimere correttamente i risultati delle misure individuare grandezze fisiche omogenee eseguire i passaggi necessari alla quantificazione delle situazioni operative proposte. rappresentarli correttamente sia dal punto di vista simbolico che grafico confrontare diversi modi di eseguire la misura (diretta o indiretta) e riconoscerle simili

Esempio: l‘erbario

esercizio Quale area hanno le foglie dell’erbario? Quale metodo puoi utilizzare per misurarle? le foglie di uno stesso albero hanno tutte la stessa area?

LA MISURA DEI VOLUMI

Il metodo “classico”: Misura delle dimensioni lineari (base, altezza, profondità) Calcolo (base X altezza X profondità) Definizione dell’unità di misura, il m3 volume e capacità indicano al stessa grandezza fisica: lo spazio. Si può cercare una unità di misura omogenea al volume o alla “capacità”

Unità di misura omogena per il volume: il “blocchetto” per la capacità: il “bicchierino”

La taratura del recipiente: un concetto non banale La conservazione del volume nell’operazione di travaso

LA FORZA

IL CONCETTO DI FORZA E’ familiare a tutti spesso l’idea che se ne ha non coincide con la definizione che se ne dà in fisica ma…

Qualche concetto base Se la forza applicata ad un corpo è nulla, il corpo rimane fermo o si muove a velocità costante 1a legge della dinamica

La accelerazione è dovuta all’azione di una o più forze La somma di tutte le forze agenti su un corpo provoca in questo una variazione di velocità dipendente dalla massa del corpo stesso La accelerazione è dovuta all’azione di una o più forze 2a legge della dinamica

Introduzione alla forza Metodo statico Metodo dinamico

Analisi degli effetti delle forze statico Misura Confronti indiretti Analisi degli effetti delle forze Premisura Confronti diretti

La forza non è direttamente percepibile ma lo sono i suoi effetti. Note didattiche La forza non è direttamente percepibile ma lo sono i suoi effetti. Peso e forza-peso: due concetti comunemente percepiti come diversi

Massa e peso

Diversi modi di definire la massa Quantità di materia La massa inerziale La massa gravitazionale

Note didattiche massa volume Quanto è grosso Quantità di materia Spazio occupato

volume Quantità di materia massa Quanto pesa

massa volume Forza peso Sono facilmente confusi, si possono separare comprendendo che le operazioni per misurarli sono diverse Forza peso

La conservazione della massa Il concetto di massa è “più fondamentale” di quello di volume La massa si conserva in ogni trasformazione mentre il volume può cambiare perché

La massa totale si è conservata

Esercitazione n1 Progettare un’attività didattica che introduca al concetto di misura, produrre una scheda di lavoro per gli studenti che li guidi nella realizzazione di strumenti di misura non convenzionali per una delle seguenti grandezze fisiche: Lunghezza Superficie Volume Massa Tempo