Diario di un ESPERIMENTO eseguito il 05/12/06
Contenuto: La tensione superficiale
Destinatari: 29 alunni classe IV
Motivazione: La curiosità: come fanno gli insetti a camminare sull’acqua?
Prerequisiti: le caratteristiche dell’acqua
Obiettivo: acquisire la consapevolezza sperimentale della presenza di forze
deboli tra le parti dell’acqua che la fanno muovere autonomamente pur
essendo un elemento senza vita dell’ecosistema terra
Cosa il docente deve aver ben chiaro:definizione operativa di tensione
superficiale,e di forze di coesione dell’acqua e di adesione acqua vetro, acqua
legno, acqua metallo. La differenza tra le conseguenze della tensione
superficiale di un liquido e le conseguenze delle differenti densità dei liquidi.
Motivazioni: la curiosità
E’ bene prima di iniziare l’esperienza raccontare qualche storiella che narri e
mostri come gli insetti camminano sull’acqua. E’ utile raccontare anche che c’è
un differenza tra l’insetto che riesce a camminare sull’acqua e una pallina di
polistirolo che “galleggia” sull’acqua (densità).
Prerequisiti: le caratteristiche dell’acqua
Gli alunni hanno manipolato l’acqua e l’hanno descritta utilizzando i sensi.
Hanno scritto le loro osservazioni e poi le hanno discusse insieme( vedi lavoro
di una bambina ) arrivando alle seguenti conclusioni:
L’acqua, a temperatura ambiente, è un liquido senza colore.
Si sporca e si colora facilmente.
Il suo odore lo prende dal bicchiere
Ha il sapore della piscina
Essa assume la temperatura dell’ambiente che la circonda. (Infatti era fredda e
dopo un po’ è diventata tiepida, soprattutto se la metto vicino ai termosifoni)
Essa, allo stato liquido, non ha una forma propria ma assume la forma del
contenitore che la contiene
Essa, allo stato liquido, ha un volume proprio infatti se versiamo il latte
contenuto in una busta di latte da un litro in una bottiglia da un litro scopriamo
che la forma è cambiata ma il volume è rimasto lo stesso.
Occupa tutto lo spazio del recipiente in cui sta.
Se si riempiono con la stessa quantità di acqua recipienti piccoli e recipienti
grandi i piccoli si riempiono tanto e i grandi si riempiono poco: cambia la
grandezza dei recipienti, non la quantità dell’acqua.
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Scorre sulla superficie del banco.
Se la schizziamo, forma le gocce che sono piccole sfere. Le gocce hanno una
superficie rotondeggiante,
Anche la superficie dell’acqua del bicchiere sembra rotondeggiante (sembra una
pellicina: “la pelle dell’acqua”).
L’acqua ha il potere di “riempire” gli spazi mandando via l’aria. Si può vedere
che deve uscire l’aria da una bottiglia per fare entrare l’acqua.
L’acqua entra nella carta: la carta “asciutta” era leggera, poi è diventata pesante.
L’acqua quindi pesa.
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Esperimento: chiarire con precisione la consegna
Come possiamo mostrare che esiste “la pelle dell’acqua”
Se è una pelle possiamo bucarla? E se facciamo attenzione e non la
buchiamo possiamo appoggiarvi qualche cosa su.
Proviamo con cose piccole piccole. Un ago per esempio può servire anche a
bucarla
Materiali:bicchieri di plastica trasparente, un ago da cucito e acqua.
Procedimento: è stato chiesto ai bambini di poggiare l’ago sull’acqua e di
osservare e
descrivere il suo
comportamento.
I bambini hanno
scritto le
osservazioni, hanno
descritto e hanno
segnato, ognuno
per proprio conto, le riflessioni personali. E’seguita la discussione collettiva
Parola tabù: galleggiamento
Discussione
Francesca:- Sono riuscita a fare l’esperimento, anche se l’ago era più doppio di
quello di Flavia. Ci sono riuscita con la pinza.
Gabriele:-Al VI tentativo l’ago si è fermato sull’acqua. L’acqua non si stava
muovendo.
Bianca e Fabrizio:- L’acqua era sporca, pulendola l’esperimento è riuscito.
Stefano:- Nel VI tentativo sono riuscito, però è bastato un goccio d’acqua,
uscito dallo scotex, per farlo di nuovo sprofondare.
Silvia:- Io ho notato che all’inizio l’ago era andato giù: avevo messo tutte le
dita e le gocce dell’acqua sembravano rotte.
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Flavia:- Sembrava che ci fossero delle pieghe sull’acqua.
Giacomo e Marigia:- L’ago resta su, se lo appoggiamo delicatamente.
Giovanni:- Al primo tentativo l’ago è andato a fondo: ha bucato l’acqua.
Andrea Maz.:- l’ago si era attaccato al fondo del bicchiere…
L’ho fatto scendere e, prima che cadesse in acqua, l’ho attaccato con l’acqua
alla parete della coppetta.
Adriana:- Con molta delicatezza ho appoggiato l’ago sull’acqua e sono riuscita
a farlo stare in superficie.
Simona:- L’ago si muoveva col rumore che facevano i miei compagni, ma si
manteneva.
L’ago si è mantenuto perché, quando l’acqua sta ferma, ha una specie di forza
che mantiene gli oggetti. Dipende dall’acqua se l’ago è pesante o leggero.
Domenico:- Muovendoci, abbiamo spostato l’aria e l’aria a sua volta ha
spostato l’acqua e l’ago si è destabilizzato.
Sintesi
L’acqua sulla superficie ha una pellicola forte, che riesce a mantenere un ago
anche se è spesso. Questa pellicola può essere rotta dalla punta dell’ago,
dall’aria, dalle mani, dallo sporco, dal rumore e dai movimenti, allora non è
molto forte. L’acqua può unire le cose come fa la colla anche se in modo meno
forte.
Concetto operativo
Sulla superficie dell’acqua agisce una forza che regge gli oggetti piccoli e
leggeri in superficie e si chiama tensione superficiale;
Ricerche: gli alunni, con approfondimenti, spiegano alcuni fenomeni in natura
dovuti all’azione delle due forze.
La tensione superficiale in natura
I capelli bagnati, che si uniscono a ciocche, o la sabbia umida, che può essere
modellata senza sgretolarsi, sono ulteriori conferme della capacità di “unire”
dell’acqua (qui entrano fenomeni che non sono solo coesione).
Il gerride e l’idrometra sono piccoli insetti degli stagni che con le loro lunghe e
sottili zampe provviste di peli, approfittano della tensione superficiale per
saltellare o scivolare sull’acqua alla ricerca di prede: sotto le loro zampe la
pellicola dell’acqua si incurva, ma è abbastanza robusta da sostenerli senza
rompersi.
La sfida:un bambino fa un’ipotesi sulla tensione superficiale:”Secondo me la
forza della pelle dell’acqua dipende dalla temperatura”
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Il compagno ritiene che la temperatura non c’entra niente
La maestra lancia una sfida:”Dimostrami che hai ragione tu!”
Il bambino torna a scuola con un esperimento eseguito: in acqua fredda,
tiepida e calda l’ago si comporta nello stesso modo.
La sfida è vinta: al di là del risultato, il bambino ha compreso che in
laboratorio le ipotesi possono essere avvalorate o demolite, ha compreso il
significato di definizione operativa di un fenomeno, ha adottato in autonomia il
metodo sperimentale, acquisendo la forma mentis dello scienziato.(Veronesi
insegna che è questo che alla fine dobbiamo insegnare ai ragazzi…)
Eventuali sviluppi: è possibile diminuire la tensione superficiale dell’’acqua
Punti di forza: i bambini e la maestra si sono divertiti un mondo e hanno
costruito il proprio piccolo patrimonio scientifico insieme, pasticciando.
Punti di debolezza: mettere in evidenza la differenza tra forza di coesione e
di adesione meglio rimandare!!!
non ci si può fermare più, un’esperienza tira l’altra come le ciliegie e il tempo
non basta mai…
A cura della tutor ISS Patrizia Macinagrossa
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