Velocità ed accelerazione 1 Lezione 5. Velocità ed accelerazione 2 Tabelle e Diagrammi PassiDistanza percorsa tempo impiegato camminata10 passi6,25 m7.

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1 Velocità ed accelerazione 1 Lezione 5

2 Velocità ed accelerazione 2 Tabelle e Diagrammi PassiDistanza percorsa tempo impiegato camminata10 passi6,25 m7 s corsa5 passi-corsa6,25 m3 s

3 Velocità ed accelerazione 3 Camminare 1 Seguono attività proposte da Valentina Montel (Indire2002) Gigantino Tanto tempo fa in mezzo al bosco c'era una casa di abitata da una famiglia di giganti, che si volevano molto bene ma spesso fra di loro scoppiavano liti furibonde perché non si capiva chi avesse ragione. Una volta a Papà Gigante venne voglia di mele; il figlio Gigantino si ricordò di averne vista una pianta poco distante da casa, così andò a raccoglierle. Quando tornò il papà esclamò: "Così poche! Dimmi dov'è l'albero che vado a prenderne altre". Gigantino rispose: "Esci dalla porta, cammina dritto davanti a te per 20 passi e troverai l'albero sulla destra". Il papà cominciò a contare "Uno, due, tre... dieci"... splash! Era finito nell'acqua di un laghetto! Ritornato a casa, infuriato e bagnato, urlò al figlio: "Non sai neppure contare i passi!". La mamma intervenne: "Basta! Vi dico io chi ha ragione." Il racconto di Gigantino è un valido attacco iniziale per introdurre la premisura. Il racconto può essere proposto agli alunni, chiedendo loro di aggiungere il finale e di discuterlo: è certamente interessante conoscere le diverse risposte in relazione al contesto (livello di scuola, età …).

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5 5 Camminare 2 Regina reginella Una bambina rimane "sotto" ed è la "regina", tutti gli altri le stanno davanti a qualche metro di distanza. I bambini, a turno, si rivolgono alla regina dicendo: "Regina, Reginella quanti passi devo fare per arrivare al tuo castello, tanto tanto bello?" La regina risponde indicando il tipo di passo che ogni bambino deve compiere …. "3 da ELEFANTE" oppure "10 da GALLINA" oppure ancora "2 da GAMBERO"… Vince chi arriva per primo a toccare la mano della regina, ma è chiaro che vincere dipende dalla volontà della regina, cioè dalla maggiore o minore "simpatia" che essa prova per i diversi partecipanti (facendoli procedere a grandi passi oppure no). Le valenze didattiche di questo gioco sul fronte della fisica implicita sono consistenti e permettono di lavorare molto sulle fasi della premisura e sulla misura.

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7 7 Camminare 3 L'orologio di Milano fa TIC-TAC Il capogioco "sta sotto" e volge la schiena agli altri partecipanti, che si trovano tutti schierati a una certa distanza da lui. Mentre questi pronuncia la fatidica frase "L'orologio di Milano fa tic-tac", gli altri si spostano compiendo passi di ampiezza variabile cercando di guadagnare il massimo del percorso, visto che al termine della frase il capogioco si volterà e squalificherà la persona che si farà trovare in movimento (basteranno anche una minima oscillazione o tremito per essere eliminati!). Vince chi arriva per primo alla postazione del capogioco senza essere eliminato! Analizzate questa proposta: quali potrebbero essere le parole "chiave" della fisica che vi è implicita?

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9 9 Camminare 4 Andava a piedi… Fare compiere agli allievi un certo percorso rettilineo con diverse modalità. Per esempio un ragazzo cammina per tutta la lunghezza della classe seguendo le indicazioni fornitegli dall'insegnante o da un suo compagno. Gli si chieda di contare i passi che fa e i secondi che impiega col contasecondi Si faccia poi percorrere lo stesso tratto a un altro ragazzo, sempre contando i passi e misurando il tempo impiegato. Successivamente si può chiedere di percorrere lo stesso tratto ai due ragazzi, camminando insieme e con le stesse consegne (contando i passi e misurando il tempo impiegato) e poi ancora di corsa (contando sempre i passi-corsa e misurando il tempo impiegato). Si facciano poi la "conversione" da passi a metri e si ripetano le prove. Infine si facciano calcolare le velocità e rappresentare graficamente i dati raccolti.

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11 Velocità ed accelerazione 11 Camminare 5 Ancora in cammino, con un gioco di "bambini di città" di molti anni fa che ben si presta a fare calare i bambini e i ragazzi in attività ludiche atte ad appropriarsi dei concetti di sincronia e fase per quanto riguarda il moto. Non pestar le righe! Il gioco aveva come teatro i marciapiedi della città, composti da grossi lastroni che, accostati per tutta la lunghezza di un loro lato, presentavano appunto delle "righe di confine" dove avveniva il contatto. Stando a "regole metropolitane" mai codificate ma propagate di bocca in bocca dai bambini, bisognava camminare senza mai pestare il confine tra una lastra e laltra, pena il non avverarsi di un certo desiderio o (peggio!) la caduta di considerazione da parte di un gruppo di compagni o di un leader particolarmente ammirato. I più grandicelli (o i più scafati) sapevano benissimo che il "trucco vincente" per uscire salvi da quella prova consisteva nellaccordare il passo alle dimensioni delle lastre (non sempre uguali in verità!) e nella "prontezza" di variarlo non appena si presentasse una lastra "fuori misura". Questo gioco può essere "attualizzato" coinvolgendo coppie di alunni (un leader e un gregario), facendo percorrere tragitti prestabiliti e con lobbligo di rispettare alcune regole. Ad esempio si potrebbe chiedere di adeguare il passo alle asperità del terreno (moto vario) o di sincronizzare il proprio passo a quello di un altro (moto relativo)

12 Velocità ed accelerazione 12

13 Velocità ed accelerazione 13 Esperimenti per moto uniforme Un esperimentino per studiare il moto a velocità costante: far cadere in un cilindro graduato pieno una goccia d'inchiostro un po' diluito. Prendere nota di tempi e spazi. Il risultato (a parte un trascurabile transiente iniziale) è un bel moto uniforme. Lo stesso esperimento si può ottenere con una lunga provetta riempita d'acqua con una bolla d'aria dentro; inclinando il "provettone" la bolla d'aria fa come quella d'inchiostro nell'olio. Se la provetta è graduata si può cronometrare il tempo necessario alla bolla per percorrere un prefissato spostamento, ecc...

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15 Velocità ed accelerazione 15 Dinamica La cinematica studia le caratteristiche del moto senza indagare le cause del moto La dinamica studia le cause delle variazioni moto e le sue relazioni con le variabili cinematiche, ovvero le interazioni del punto materiale con l'ambiente circostante che ne variano lo stato di moto L'accelerazione e' la variabile che caratterizza i cambiamenti nel moto Si chiama forza ogni agente fisico che imprime accelerazione a un corpo, cioe' la forza e' la grandezza che esprime e misura l'interazione fra sistemi fisici

16 Velocità ed accelerazione 16 Dinamica

17 Velocità ed accelerazione 17

18 Velocità ed accelerazione 18

19 Velocità ed accelerazione 19 meglio

20 Velocità ed accelerazione 20 Principio di inerzia Il risultato degli esperimenti e' che man mano che si riducono le cause perturbatrici (le imperfezioni delle superfici, attrito aria,...), le accelerazioni negative che si riscontrano nel punto materiale vanno gradatamente attenuandosi, riducendosi fino quasi ad annullarsi Appare logico quindi ammettere che la presenza di piccole accelerazioni residue sia dovuta all'impossibilita' di eliminare nell'esperimento tutte le perturbazioni. Si puo' quindi indurre che se riuscissimo ad eliminare completamente le perturbazioni sia pure come limite di situazioni reali (p es levigando in maniera perfetta il tavolo o andando nello spazio profondo) si avrebbe che: ogni corpo non sottoposto ad azioni esterne persiste nel suo stato di moto (o in quiete o in moto rettilineo uniforme)

21 Velocità ed accelerazione 21 Lezione 5-040310

22 Velocità ed accelerazione 22 Misura della Forza scegliamo

23 Velocità ed accelerazione 23

24 Velocità ed accelerazione 24 La forza e' un vettore

25 Velocità ed accelerazione 25 Forza Quindi se due o piu' forze agiscono, possiamo comporle per trovare la forza netta risultante Una sola forza che agisce produce lo stesso effetto che verrebbe prodotto da tutte le forze componenti agenti insieme su di esso. E' il principio di sovrapposizione delle forze F tot = i F i

26 Velocità ed accelerazione 26 Spostamento in 2 o 3 dimensioni

27 Velocità ed accelerazione 27 Ancora sullo spostamento

28 Velocità ed accelerazione 28 Moto dei proiettili Si chiama proiettile una particella (ie punto materiale) che si muove in caduta libera in due dimensioni con velocita' iniziale v o e accelerazione g costante diretta verso il basso Es: palla da golf, proiettile di cannone ma non un aereo o un uccello o una sfera che ruota (eg palla ad effetto)

29 Velocità ed accelerazione 29 Lungo la direzione orizzontale il moto e' uniforme dato che non c'e' accelerazione

30 Velocità ed accelerazione 30 Moto dei proiettili Possiamo quindi dividere il moto bidimensionale in due moti unidimensionali indipendenti fra loro (ie abbiamo ridotto un problema "complicato" in due problemi piu' semplici)

31 Velocità ed accelerazione 31

32 Velocità ed accelerazione 32 Effetto dell'aria In tutto cio' che precede abbiamo trascurato la resistenza dell'aria sul moto del proiettile L'ipotesi e' ragionevole alle basse velocita' ma ad alte velocita' non puo' piu' essere trascurata dato che l'effetto e' tale che le previsioni precedenti non sono piu' valide. Tipicamente per velocita' superiori a »60-80 km/h, gli effetti di resistenza viscosa diventano importanti (molto dipende anche dalla superficie esposta nel piano perpendicolare al moto); inoltre, essendo l'aria un fluido, diventa importante anche la formazione di vortici (turbolenza) nella parte posteriore dell'oggetto in moto rispetto alla direzione del moto, che genera una depressione che tende a rallentare il moto dell'oggetto

33 Velocità ed accelerazione 33 Moto circolare uniforme

34 Velocità ed accelerazione 34

35 Velocità ed accelerazione 35 M.C.U: velocita' angolare NB: questo paragrafo nel libro non c'e'

36 Velocità ed accelerazione 36 Fonti Insegnare scienze in laboratorio http://www.iapht.unito.it/giocattoli/s erravalle-labn-feb03.ppt http://www.iapht.unito.it/giocattoli/s erravalle-labn-feb03.ppt http://www.iapht.unito.it/giocattoli/i ndire/indice_moto.html http://www.iapht.unito.it/giocattoli/i ndire/indice_moto.html Valitutti, Tifi, Alfabetizzazione Scientifica (progetto SET)