dispense

MINISTERO DELLA PUBBLICA ISTRUZIONE
DIREZIONE GENERALE
PER L’ISTRUZIONE CLASSICA SCIENTIFICA E MAGISTRALE
ASSOCIAZIONE PER L’INSEGNAMENTO DELLA FISICA
Scuola di formazione per insegnanti di Fisica
USO DEL LABORATORIO E INSEGNAMENTO DELLA FISICA
Gruppo 4
Coordinamento generale: Luigi Catalano, Giuseppe Marucci, Carla Romagnino
Liceo Classico “B. Russell” – Roma – 1999
Edizione febbraio 1999. Tutti i diritti riservati.
Il materiale non può essere riprodotto in alcuna forma, anche parzialmente, senza l’esplicita autorizzazione del
Ministero della Pubblica Istruzione.
Il materiale è frutto del lavoro di produzione-revisione nell’ambito del seminario “Uso del labo-ratorio
nell’insegnamento della Fisica”, svoltosi presso il Liceo Classico Sperimentale “B. Rus-sell” di Roma dal 15 al 18
aprile 1998. La redazione è stata curata dall’Isp. Giuseppe Marucci, dalla Prof.ssa Annalia Gallo e dal Prof. Antonino
Di Giorgio
Editing, impaginazione e riproduzione:
GARAMOND Editoria e Formazione – P. Sallustio 3, 00187 Roma. Tel. 06/488.21.10
PRESENTAZIONE
MATERIALI PER LA FORMAZIONE
ALL’USO DEL LABORATORIO DI FISICA
a cura di
Luigi Catalano, Giuseppe Marucci, Carla Romagnino
MATERIALI PER LA FORMAZIONE
ALL’USO DEL LABORATORIO DI FISICA
L’intesa firmata nel Marzo 1996 tra il Ministero della Pubblica Istruzione e l’Associazione per l’Insegnamento della
Fisica ha costituito un evento fecondo per la scuola italiana per l’insegnamento della fisica.
Nel 96/97 è stato realizzato un monitoraggio sull’insegnamento della fisica ne-gli indirizzi sperimentali dei licei e degli
istituti magistrali, che ha visto impegnate le sezioni AIF e che ha dato come risultato un rapporto, pubblicato sul numero
25 dei «Quaderni della Dirclassica», diffuso attraverso le scuole polo e attraverso la rivista «La Fisica nella Scuola».
Nel Luglio-Agosto ‘97, è stata organizzata una scuola estiva all’Aquila, che ha costituito un riferimento utile a ripensare
la formazione sull’uso del laboratorio nell’insegnamento della Fisica. La scuola, attivata in modalità sperimentale, ha
coin-volto un gruppo ristretto di 40 insegnanti, selezionati sulla base di una graduatoria na-zionale.
È stato positivo il fatto che i corsisti, nel questionario finale, hanno indicato, in alta percentuale, di voler poter disporre
di “materiali strutturati con assistenza tutoria-le”.
È questa, d’altronde, la linea politica sull’aggiornamento voluta dal Ministro: diffondere materiali prodotti e validati nei
seminari nazionali, con l’assistenza di tutor opportunamente formati.
Al fine di venir incontro a queste esigenze, il Comitato paritetico MPI-AIF ha deliberato all’unanimità di centrare
l’azione futura dell’intesa sulla produzione di un Pacchetto formativo sull’uso del laboratorio nell’insegnamento della
fisica. Il pac-chetto verrà costruito gradualmente, a partire dai materiali prodotti dagli insegnanti nei lavori di classe,
revisionati e validati in seminari nazionali di produzione, a cui saran-no invitati insegnanti ed esperti. Uno di questi
seminari si è tenuto in Aprile ‘98 presso il L.C. “Russell” di Roma ed ha portato alla rielaborazione e successiva messa
a punto di materiali sotto forma di dispense di lavoro.
Ciò al fine di raggiungere i seguenti obiettivi, condivisi dall’AIF e dal MPI:
-tunamente formate;
are le competenze esterne, in particolare degli esperti universitari (delle Università di Udine, Padova, Roma,
L’Aquila): la loro presenza nella scuola estiva, durante il lavoro delle scuole, nel seminario di produzione, ne sono
concreta testimonianza.
Il pacchetto si propone di arrivare alla messa a punto di materiale strutturato che partendo dai risultati di
sperimentazioni nelle classi, sia oggetto di rielaborazione e di omogeneizzazione, in vista di un’utilizzazione in corsi di
formazione rivolti ad inse-gnanti di fisica, centrati sull’uso del laboratorio.
A conclusione della scuola estiva ‘97, infatti, circa la metà dei corsisti parteci-panti si sono impegnati a lavorare nelle
classi, a documentare le loro esperienze, a produrre materiali strutturati, utili ad altri insegnanti in sede di formazione
propria o spendibili in attività di classe.
Le scuole impegnate in questa attività sono state dotate dalla Dirclassica del MPI di un finanziamento speciale per
incrementare o aggiornare le attrezzature e gli apparecchi di laboratorio.
Il materiale che segue, raccolto sotto forma di dispense, è stato oggetto di ulte-riori revisioni, durate alcuni mesi, da
parte dei coordinatori dei gruppi Proff.: Paolo Brandolin, Annalia Gallo, Annamaria Mancini, Maria Carla Mazzadi
Maccario e dei referenti degli stessi Proff.: Isabella Soletta, Alessandra Mossenta, Marcantonio Man-giagli, Ottavia
Foà.
Il lavoro redazionale delle dispense è stato curato dall’ispettore Giuseppe Ma-rucci, dalla Prof.ssa Annalia Gallo e dal
Prof. Antonino Di Giorgio. Al materiale car-taceo è abbinato un CD-Rom che contiene, oltre tutti i testi, anche disegni
immagini e suoni che ovviamente non potevano essere contenuti nelle dispense. La redazione del CD-Rom è stata
curata dall’Isp. Marucci e dal Prof. Di Giorgio; il CD-Rom raccoglie, oltre ai detti materiali, anche esperienze
esemplificative di lavoro di classe.
Tutto il materiale, ovvero le quattro dispense ed il CD-Rom, costituisce un’edizione provvisoria, utilizzabile nelle future
scuole di formazione ed in situazioni di seminari di produzione.
Alle esperienze didattiche sono stati abbinati degli interventi teorici elaborati dai Proff.: Umberto Buontempo,
Francesco Dalla Valle, Marisa Michelini, Giacomo Torzo.
I temi, ad accentuato carattere esemplificativo-metodologico affrontati nelle quattro dispense, sono:
1) effettuare una misura: la misura di “g”;
2) relazione tra fenomeno reale e idealizzazione scolastica;
3) un percorso in laboratorio: temperatura e calore;
4) il progetto aperto: analisi critica della fattibilità di un percorso progettuale aperto nella scuola.
Le indicazioni didattiche non vogliono essere ricette da seguire, ma tracce me-todologiche che possono crescere con il
contributo di altri insegnanti di tutti gli ordini di scuola. In esse le diverse tipologie di approccio al laboratorio
dovrebbero eviden-ziarsi in trasparenza.
Abbiamo messo un primo mattone, già frutto del circolo virtuoso formazione-sperimentazione-produzione-formazione,
che il MPI vuole attivare da tempo, anche per soddisfare una domanda formativa di qualità di un numero elevato di
insegnanti di fisica.
La collaborazione MPI-AIF, che si avvia alla fine del primo ciclo triennale, a nostro parere ha dato risposta a tutto
questo.
I Coordinatori
Dott. Luigi Catalano – MPI
Isp. Giuseppe Marucci – MPI
Prof.ssa Carla Romagnino – AIF
INDICE
PARTE II – IL PROGETTO APERTO: ANALISI CRITICA DELLA FATTIBILITÀ DI UN PERCORSO
PROGETTUALE APERTO NELLA SCUOLA
ANNALIA GALLO (a cura di), Il progetto aperto: analisi critica della fattibilità di un percorso progettuale aperto nella
scuola……………………………..
11
MARCANTONIO MANGIAGLI, Misura del tempo di risposta ad uno stimolo
sensorile…………………………….…………………………………...……….
15
NICOLÒ MAGARELLI, Spira circolare piatta e misura del campo magnetico
terrestre…………………………………………………….………………….....
19
PARTE II
IL PROGETTO APERTO:
ANALISI CRITICA DELLA FATTIBILITÀ
DI UN PERCORSO PROGETTUALE
APERTO NELLA SCUOLA
Il Progetto Aperto.
Analisi critica della fattibilità di un percorso pro-gettuale aperto nella scuola
Annalia Gallo*
COORDINAMENTO DEL GRUPPO: Prof.ssa Annalia Gallo
COMPONENTI DEL GRUPPO: Proff. Bice Alagna, Nicolò M. Magarelli, Marcantonio Mangiagli, Fausto Repetto
I quattro docenti del gruppo, partendo da lavori elaborati in classe con i propri alunni, hanno discusso le caratteristiche
dell’approccio al laboratorio secondo un pro-getto aperto. Il Prof. Mangiagli ha successivamente rielaborato l’aspetto
metodologico e critico.
TEMA ASSEGNATO AL GRUPPO: Il progetto aperto
PROBLEMA: Analisi critica della fattibilità di un percorso progettuale aperto nella scuola.
OBIETTIVO: Una disanima lucida del problema su due esempi calati nella realtà e centrata sugli aspetti didattici.
I materiali a disposizione corrispondono ai seguenti lavori già sperimentati in classe:
Lo scopo del lavoro è quello di chiarire alcuni aspetti metodologici del laborato-rio secondo una progettualità aperta e
di mettere in luce limiti e vantaggi di tale ap-proccio. La discussione è stata condotta sui quattro lavori eseguiti in
classe; l’esemplificazione è stata elaborata sui seguenti esempi:
Esempio 1: Prof. Marcantonio Mangiagli
Istituto Magistrale Statale “ “R. Elena”
Acireale - (Ct)
Esempio 2: Prof. Nicolò Magarelli
Istituto Magistrale Statale “ “T. Fiore “
Terlizzi - (Bari)
Schema riassuntivo dei materiali
Esempio 1
Misura del tempo di risposta ad uno stimolo sensoriale.
-Pascal;
Esempio 2
Misura del campo magnetico terrestre
00 mA circa);
Il Progetto Aperto
A cura del Gruppo 4
Lavorare per progetto aperto significa puntualizzare una esperienza che, par-tendo da argomenti proposti dagli studenti
o dagli insegnanti, tragga possibilmente spunti dalla vita quotidiana. Tale modo di procedere richiede il coinvolgimento
degli studenti anche nella fase progettuale.
Per quanto concerne le tipologie di progetto aperto si ipotizzano due metodolo-gie:
1. progetti più generici su argomenti di natura più osservativa che quantitativa dei fenomeni, nei quali i prerequisiti
siano ridotti al minimo;
2. progetti più mirati, in riferimento a settori ed argomenti specifici.
Risulta opportuno:
-che sperimentali di teorie
precedentemente trattate;
-ribili, evitando strumentazioni
preconfezionate e di impiego complicato, oppure utilizzando le nuove tecnologie purché di facile comprensione per lo
studente;
manuali (cfr. esperienza sulla misurazione del campo magnetico terrestre);
-dello.
È importante porre l’accento su tre punti fondamentali:
ipazione attiva del discente (progettare, valutare, com-piere scelte, decidere percorsi e procedure)
e non come passiva esecuzione di ricette;
ricerca.
Per fare ciò non è importante l’utilizzazione di un luogo deputato, il laboratorio, contrapposto al mondo della nostra vita
quotidiana;
risolverlo, basandosi sul complesso delle proprie conoscenze, in ogni modo acquisite, e non come addestra-mento a
fornire la risposta “giusta” ad un esercizio somministrato per veri-ficare la ricettività dello studente ad assorbire il
contenuto elargitogli dall’insegnante ed per permettere a quest’ultimo di valutarlo conseguente-mente.
Vantaggi e limiti
Vantaggi
Limiti
Possibilità di confrontare percorsi diversi Difficoltà nella definizione degli obiettivi
Possibilità di far lavorare gli studenti in gruppo
Coinvolgimento emotivo degli studenti
Stimolo alla creatività
“Frustrazione” negli alunni nel caso di ri-sultati apparentemente non ottenuti
Stimolo a schematizzare una procedura di lavoro
Difficoltà nella definizione delle procedu-re operative da attuare e
nel reperimento dei materiali
Stimolo alla ricerca di vie alternative in presenza di situazioni non previste
Possibilità di trarre spunti per lo studio di nuovi fenomeni
Calo di interesse a causa degli imprevisti che si possono
manifestare
Approfondimento di argomenti collegati con l’esperienza in modo da elaborare il modello
Difficoltà nel reperire gli spazi temporali necessari
Difficoltà nel definire una programmazio-ne annuale
Misura del tempo di risposta
ad uno stimolo sensoriale
Marcantonio Mangiagli*
L’esperienza consiste nel misurare il tempo di risposta che viene data da un es-sere umano ad uno stimolo sensoriale.
L’attività proposta è stata sperimentata con ragazzi all’inizio del corso di studi.
La scelta del lavoro nasce da un interesse per mettere in evidenza l’importanza della metodologia sperimentale,
suscitare contemporaneamente la curiosità dei ragazzi e coinvolgerli nella conduzione e realizzazione del lavoro.
Per far ciò si è fatto riferimento a situazioni vicine alla realtà degli alunni come la “prontezza” nell’uso dei video giochi,
la rapidità della “prenotazione” nei giochi a quiz o la proiezione di filmati dove si evidenziano le partenze nelle gare
sportive.
Per inquadrare il fenomeno e focalizzare l’obiettivo, i ragazzi sono stati invitati a documentarsi, previa indicazione del
docente, approfondendo l’argomento e colle-gandosi con altre discipline. Successivamente è nata la discussione su
come eseguire concretamente la misura. In questa fase si sono incontrate le maggiori difficoltà perché non erano
disponibili tutte le attrezzature richieste. Nel caso particolare gli strumenti da utilizzare, proposti dagli alunni, erano un
altoparlante o una lampadina quali gene-ratori di stimoli sensoriali e un cronometro.
Immediatamente gli alunni si sono resi conto che nella pratica gli strumenti non erano adatti, perché il valore della
grandezza da misurare era dell’ordine di pochi de-cimi di secondo.
Questa difficoltà, se certamente rallentano l’attività e disorientano alunni e do-centi, sotto un altro aspetto fungono da
stimolo per la ricerca di soluzioni alternative incentivando la creatività. Infatti, nell’esperienza riportata, non
disponendo di una at-trezzatura adeguata si è sfruttato un personal computer in maniera non convenzionale.
I discenti non possedevano prerequisiti di informatica necessari per impostare un programma autonomamente; pertanto
sono stati aiutati a redigere un semplice pro-gramma in Turbo-Pascal che, utilizzando il beep, il monitor e l’orologio
interno del P.C., ha trasformato il computer un “sofisticato” e preciso strumento di misura. Per il listato si rimanda al
CD-Rom allegato.
Gestito dal software, il P.C., in maniera casuale, emetteva un suono (stimolo acustico) e, dopo la pressione di un tasto
(risposta), calcolava il tempo di risposta ri-chiesto.
I ragazzi hanno partecipato liberamente all’esperienza rendendosi conto dei progressi ottenuti e, guidati nei momenti di
difficoltà, hanno portato a termine il com-pito assegnato in quanto fortemente motivati.
Già dalle prime misure i ragazzi hanno potuto constatare con stupore che i valo-ri (0, 2 secondi) erano confrontabili con
quelli riportati sui testi scientifici. Inoltre hanno verificato che il tempo di risposta non dipende dal “ “tempo di attesa
dello sti-molo” mentre forti aumenti si hanno quando il soggetto sotto test si distrae.
Tutto ciò ha permesso loro di stabilire che una corretta misura deve essere ese-guita con tempi di attesa dell’ordine di
secondi e non distraendosi.
Il continuo feedback ottenuto dai risultati e osservazioni hanno, successiva-mente, spinto i ragazzi a porsi il problema di
come uno stimolo di natura diversa o con un “ “disturbo controllato” possa influenzare il tempo di risposta.
Sono stati così individuati altri tre tipi di stimoli che potevano essere riprodotti da un PC:
– stimolo visivo semplice;
– stimolo visivo – acustico (con disturbi acustici e visivi);
– stimolo acustico (con disturbi acustici).
È stato proprio eseguendo queste ultime misure che è emerso un fenomeno nuovo chiamato “falsa partenza”, risposta
indipendente allo stimolo. Questo fenomeno è stato subito collegato alle partenze non valide che si osservano nelle gare
sportive.
L’evidenza di fenomeni non previsti durante una attività di questo tipo, po-tremmo dire, è psicologico Ciò se da una
parte potrebbe creare disorientamento dall’altra può essere sfruttato come risorsa, facendo approfondire l’argomento, in
par-ticolare per mettere in evidenza come la presenza di fenomeni non presi in considera-zione possa essere causa di
errore.
Le elaborazione dei dati raccolti hanno richiesto prerequisiti minimi; i ragazzi hanno imparato ad interpretare dati,
grafici, a collegarli con un modello Hanno dedotto che il tempo di risposta dipende dall’individuo e se lo stimolo risulta
“complesso o di-sturbato” aumenta significativamente.
“... stimoli più elaborati diventano sonde di indagine non solo di semplici pro-cessi percettivi ma anche di processi
mentali superiori.”
Alla fine dell’attività gli studenti, partendo da curiosità iniziale, hanno definito chiaramente l’obiettivo. Così hanno
distinto tra tempo di reazione (involontario) e tempo di risposta (volontario) e hanno imparato che quest’ultimo, oggetto
dell’indagine, resta troppo generico se non riferito ad uno stimolo ben preciso.
Il risultato ottenuto sul tempo di risposta ha portato gli studenti a comprendere che misure di tempi con cronometri
manuali sono “inficiati” da questo ritardo (si tratta pur sempre di premere un bottone quando si manifesta un
determinato fenomeno ai nostri sensi). In questa maniera è stato facile dimostrare sperimentalmente che una mi-sura è
affetta da errore non facilmente valutabile.
Più in generale i ragazzi possono essere guidati a riflettere sul risultato di un’operazione di misura.
La sperimentazione di questo tipo di attività, come ogni novità, ha evidenziato aspetti positivi e difficoltà. Così se da
una parte la scelta tematica e l’interesse per il risultato della misura ha molto motivato i ragazzi, dall’altra difficoltà
legate alla defi-nizione dell’obiettivo (la ricerca di una domanda ben posta a cui dare risposta), alla realizzazione degli
strumenti, alla imprevedibilità del percorso, hanno richiesto una fattiva collaborazione tra docente e discenti.
La natura del lavoro, la sua originalità, le difficoltà hanno certamente condizio-nato il modo di procedere, ma hanno
reso interessante la sperimentazione attivando risorse inaspettate e i risultati in termini di coinvolgimento emotivo sono
lusinghieri.
Considerazioni conclusive
Il laboratorio aperto è un modo di affrontare l’attività sperimentale in cui ci si pone il raggiungimento di un obiettivo
senza conoscere preventivamenntepreventiva-mente il percorso da seguire
L’attuazione di ciò richiede necessariamente:
– scelta dell’esperimento;
– motivazione da parte degli studenti e del docente;
– definizione chiara dell’obiettivo;
– selezione dei percorsi attuabili;
– flessibilità del docente;
– realizzazione dell’esperienza;
– verifica dei risultati.
La definizione e il raggiungimento di un obiettivo (progetto) diventa il pretesto per far sviluppare e acquisire quei
processi finalizzati all’apprendimento di una meto-dologia scientifica spendibile anche in altri ambiti.
Non è solo importante l’obiettivo di per sé ma anche il modo con cui lo si vuole raggiungere.
Spira circolare piatta
e misura del campo magnetico terrestre
Nicolò Magarelli*
Introduzione
In classe ho sempre parlato della problematica dell’indagine fisica e del signifi-cato della misura di Laboratorio con i
miei alunni. Devo dire che nonostante avessero studiato chimica nell’anno precedente, non mostravano di avere molto
interesse e fa-miliarità con il “problema della misura” e dell’elaborazione dei dati sperimentali, fi-nalizzato alla
costruzione delle “leggi della natura”. Sono emersi interessi e peculia-rità diverse, ma ognuno ha avvertito l’esigenza di
portare il proprio prezioso contri-buto. E dal momento che era sorta una certa curiosità nei riguardi dei concetti di
“forza a distanza” e di “campo” in Fisica, hanno continuato ad approfondire le loro conoscenze sul campo
gravitazionale, sul campo elettrico e su quello magnetico, in particolare. Poiché già dallo studio delle Scienze erano a
conoscenza dell’esistenza e dell’utilizzo di alcune proprietà del campo magnetico terrestre, mi hanno chiesto di poter
avviare una ricerca sul magnetismo terrestre. Proprio da questa ricerca si è aperto un confronto per ideare, progettare e
costruire un piccolo apparato sperimenta-le, finalizzato alla misura delle grandezze che caratterizzano il campo
magnetico terre-stre nel territorio ove è ubicata la nostra scuola. Le ricerche hanno condotto a buoni risultati dal
momento che tutti insieme abbiamo concordato che attraverso l’utilizzo di una semplice “spira circolare piatta” forse il
progetto sarebbe stato possibile.
L’idea colpiva per la sua semplicità e valeva la pena tentare di realizzarla.
Ulteriori ricerche ed approfondimenti ci hanno consentito di dividere il nostro progetto di costruzione e misura in due o
tre fasi di intervento: per primo avremmo studiato il campo magnetico al centro della spira e successivamente saremmo
passati alla misura della sola “componente orizzontale Ht” del Campo Magnetico terrestre.
Successivamente sarebbe stato possibile studiare un metodo per rivelare e misu-rare la f.e.m. indotta ai capi della Spira
Circolare Piatta (SCP).
Descrizione dell’apparato sperimentale
Il problema più importante era quello di progettare e costruire la spira. Dalle nostre ricerche è emerso che il valore del
campo magnetico terrestre da misurare è piuttosto basso; quindi avremmo avuto bisogno di un generatore di tensione in
c.c. adatto all’esperimento che non era disponibile nel Laboratorio didattico. Di qui la ne-cessita’à di operare con molte
spire allo scopo di aumentare la resistenza di ingresso e diminuire, quindi, la corrente entrante nel circuito.
E cosi’così la scelta è caduta su un anello costituito da N = 130 spire di rame aventi un diametro medio di 31 cm circa.
Per questo motivo le spire, disposte ad anello della larghezza di 2 cm, dovevano essere ben serrate, in modo da formare
una bobina.
Alcune alunne si sono cimentate nel difficile compito di avvolgere il filo di ra-me del diametro di 1, 3 mm circa, ma con
risultati non certo lusinghieri.
Ed allora abbiamo costruito prima una “sagoma” in legno e compensato sulla quale porre l’avvolgimento.
L’apparato costruito (Vedi Allegati – fig. 1), è formato dalle seguenti parti:
1. Bobina di 130 spire avvolte ad anello della larghezza di 2 cm e dello spes-sore di 1, 5 cm circa (diametro del filo = 1,
3 mm)
2. Potenziometro da 50 Ohm
3. Milliamperometro digitale (f. scala 500 mA circa)
4. Disco di cartone con riproduzione di scala goniometrica munito di ago ca-lamitato disposto al centro del disco ed
appoggiato su uno spillo (dimensio-ni dell’ago = 3 cm circa - – piuttosto piccolo rispetto al diametro della SCP)
5. Alimentatore in c.c. (f. scala tensioni Vfs = 1 V)
Modalità dell’esperimento
Prima di inviare corrente nella SCP bisogna sistemare il supporto sul quale è montata la spira in modo che l’asse
dell’ago magnetico (direzione Nord - – Sud) giac-cia sul piano della SCP. Successivamente inviamo corrente nel
circuito e mentre spo-stiamo il cursore del potenziometro, che serve come partitore per l’alimentazione della SCP, la
corrente varierà e l’aghetto magnetico devierà dalla posizione iniziale.
La posizione di equilibrio dell’ago individua la direzione e il verso del vettore risultante di Hs e Hc ed è quella per la
quale il suo asse risulta tangente al campo ma-gnetico risultante H nel centro della SCP:
H = Hs + Ht
In un’apposita tabella abbiamo riportato i valori delle correnti misurate con il milliamperometro in corrispondenza degli
angoli letti sulla scala goniometrica.
Si tratta di verificare la relazione:
Hs =N*i/ D
ove:
Hs = intensità del campo magnetico dalla corrente generato al centro della SCP;
D = diametro medio della SCP = 0,311 m;
N = numero della spire = 130;
i = intensità della corrente elettrica che attraversa la SCP.
Ricordiamo che:
Hs = Ht * tan ß
I valori cosi’così ottenuti di Hs sono stati riportati in un grafico in funzione della corrente.
Nelle pagine seguenti riportiamo la tabella dei dati ed il grafico di Hs in fun-zione di i.
I dati sono stati elaborati mediante un F.E. (Lotus). Abbiamo determinato la retta di regressione lineare e sullo stesso
grafico abbiamo riportato i valori sperimen-tali di Hs.
Come si può notare, il raccordo con la legge lineare è piuttosto soddisfacente (Vedi Allegati: figure 2, 3).
Il valore della intensità della corrente che rende Hs = Ht (e quindi ßo = 45°) è dato da:
N*I
I = 49, 3 mA
Ht = Hs = -------- = 20, 6 Asp/m
D
Considerazioni sul valore ottenuto
Alcune ricerche bibliografiche ci hanno rivelato che il campo magnetico terre-stre assume sulla Terra dei valori
fortemente variabili che cambiano nel tempo e di-pendono anche dalla zona della superficie terrestre dove sono state
effettuate le misu-re.
Esso oscilla pressappoco tra 25, 5 Asp/m e 55, 7 Asp/m, mentre la componente Ht, misurata nella localita’à a noi piu’ù
vicina (1979 – Locorotondo - – Ba), è all’incirca 19, 7 Asp/m. È superfluo notare che l’accordo sperimentale con la
misura ufficiale è abbastanza soddisfacente dal momento che lo scostamento percentuale dal valore fornito dagli organi
preposti è pari al 4, 5 %.
Ulteriori possibili applicazioni della SCP
Lo strumento da noi realizzato, peraltro con una spesa molto modesta e con mezzi poveri, puo’può essere ritenuto
piuttosto affidabile, per i lusinghieri risultati raggiunti e per le misure che ci ha permesso di effettuare.
Anche gli alunni hanno espresso la loro soddisfazione in particolare modo, quando, dopo una ricerca storica effettuata,
hanno appreso che la SCP è stato il primo dispositivo, storicamente parlando, che ha consentito la misura della corrente
elettrica (“bussola delle tangenti”), anzi una misura assoluta della corrente.
Infatti I è direttamente proporzionale alla tangente dell’angolo ß:
D*Ht
I = ------------ * tan ß
N
Tuttavia codesto dispositivo non ha avuto molta fortuna in quanto non era co-modo da spostare, aveva una scarsa
sensibilità, almeno rispetto ai moderni ampero-metri, e necessitava della taratura con il campo magnetico terrestre della
zona ogni qualvolta lo si utilizzava. Ma la sua importanza sul piano didattico rimane del tutto inalterata.
Prima di concludere, dobbiamo illustrare almeno un’altra delle possibili appli-cazioni della SCP: la verifica dello
“effetto dinamo”. Infatti da lunghe discussioni af-frontate con l’aiuto dell’insegnante gli alunni hanno voluto provare a
fare oscillare un magnete lungo l’asse della SCP, chiudendo i due estremi della bobina su un voltmetro digitale. È stato
sufficiente verificare come lo strumento mostrava nel suo “display” alternativamente dei numeri a volte preceduti dal
segno “meno” ed a volte senza nes-sun segno davanti. Non è stato difficile riconoscere la nascita di una f.e.m. indotta
va-riailevariabile.
Osservazioni conclusive
Tutti si sono dichiarati soddisfatti di questa iniziativa e le difficoltà concettuali non sono mancate e quelle operative
pure. Ma verificare che “quello che è scritto sui libri” effettivamente accade, sia pure entro i limiti degli errori di
misure, sicuramente per gli alunni è stata un’esperienza interessante tanto da sperare che si possa ripetere.
C’è tuttavia qualche perplessità se si guarda alla mole del programma di studio della disciplina nell’anno in corso: il
pericolo sarebbe quello di trattare solo uno o po-chissimi argomenti in maniera approfondita e completa, sotto ogni
aspetto. Si perde-rebbe cosi’così l’importante visione di insieme della disciplina, che pur meriterebbe di essere
“visitata” in ogni sua parte, dal momento che anche i più recenti fenomeni e leggi della Fisica Moderna, con il loro “fall
out” tecnologico, hanno invaso la nostra vita quotidiana e, soprattutto le nostre case. Senza contare, poi, il grande ed
insostitui-bile ruolo che la scienza e la tecnologia giocano ormai nella salvaguardia dell’ambiente!
Bibliografia:
ENCICLOPEDIA “EST” MONDADORI
E. S. ANDERSEN P. JESPERSGAARD O. 0STERGAARD, Data Book, Edizioni Stu-dio Tesi, Pordenone.
N. H. FRANK, Introduzione allo studio dell’elettromagnetismo e dell’ottica, C. Ed. Ambrosiana, Milano.
F. SAMPOGNARO, I fondamenti della sperimentazione fisica”, Edizioni Atlas, Bergamo.
A. CAFORIO, A. FERILLI, Corso di Fisica sperimentale, Vol. 2, Ed. Le Monnier, Firenze.
M. BELLODI, M. FRANCESIO, G. PEZZI, Laboratorio di Fisica e Informatica, Ed. Zanichelli, Bologna.
ALLEGATI
Fig. 1
CARATTERISTICHE TECNICHE DELL’APPARATO
500 mA)
Fig. 2
Fig. 3
GEOMAGNETISMO
Polo geomagnetico settentrionale (polo sud magnetico):
76,0’ N, 101,0- W(1970)
Polo geomagnetico meridionale (polo nord magnetico):
66,5’ S, 139,0’ E (1970)
Densità di flusso orizzontale all’equatore magnetico = 3,2.10-3 Wb/m2
Densità di flusso verticale al polo sud magnetico = 6,2. I 0-5 Wb/m2
Densità di flusso verticale al polo nord magnetico = 7,0. I 0-5 Wb/m2
Il campo magnetico terrestre può essere considerato con buona approssimazione come il campo generato da un dipolo
magnetico posto nel centro della terra.
Momento di dipolo 8,0* 1022 Am2
A questo campo normale si aggiungono delle variazioni sia giornaliere che an-nuali. Inoltre la composizione della
crosta terrestre ha una grande influenza sul campo magnetico locale. Infine le variazioni che avvengono sul sole spesso
provocano tem-peste magnetiche sulla terra.
Situazione magnetica in Italia (1979)
La declinazione è l’angolo fra la direzione nord dell’ago magnetico e il nord geografico. Questo angolo è considerato
positivo quando la punta nord dell’ago ma-gnetico è rivolta a est dei nord geografico.
In Italia la declinazione varia da -2" 27’
L’inclinazione è l’angolo dell’ago magnetico con il piano orizzontale.
L’angolo è positivo quando la punta nord è volta all’in giù.
Nella tabella sono riportati i valori dell’intensità orizzontale H, verticale Z, to-tale F e della declinazione D, rilevati in
sei diversi osservatori fondamentali della rete mondiale magnetica.
L’ultima colonna riporta i valori calcolati dell’inclinazione.
Osservatorio
H
nT
Z
nT
F
nT
D
I
Castel Tesino
46° 02’ 51”
21901 41146 46611 -0° 56’ 61° 58’
Roburent
44° 17’ 45”
22936 39884 46009 -1°55’ 60° 06’
L’Aquila
44° 22’ 56”
23910 38806 45581 -0°17’ 58° 22’’
Locorotondo
40° 47’ 48”
24774 38034 45391 +0°36’ 56° 55’’
Corongiu
39° 18’ 20”
25566 36110 44244 -1°43’ 54° 42’’
Gibilmanna
37° 59’ 35”
26310 35314 44038 -0°18’ 53° 19’’