Fisica in Corso - Salto Quantico

Fisica … in corso!
Proposte didattico-scientifiche
a cura di Gloria Nobili
Docente di matematica e Fisica
con il patrocinio del Comune di
Castel San Pietro Terme
(Bologna)
Attività svolte
dal 1999
al 2008
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Laboratorio “la Fisica riciclata”
Mostre e Convegni:
* Cosa vedono le mie fosche pupille?
(8-13 marzo 2004)
* XVIII Convegno di Didattica della Matematica
(5-6-7 Novembre 2004)
* Material…mente (10-14 Maggio 2005)
* Martedìscienza4 ( Novembre 2005)
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* I Numeri della Musica (13–20 Maggio 2006)
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* Fisica in corso (14.01 – 11.02 2008)
La Fisica riciclata
(iniziata nel 1999)
Laboratorio di Fisica
realizzato nelle Scuole
del Comune
con materiale di recupero
“LA FISICA … RICICLATA”
Presentazione dell’attività.
Il corso-laboratorio può essere proposto sia ad alunni della scuola dell’obbligo che al biennio
della Scuola Superiore con una doppia valenza:
1) apprendimento dei principi della Fisica;
2) svolgimento di esperienze di laboratorio concrete, semplici e di costo molto contenuto .
Gli obiettivi della proposta educativa di questo corso sono:
1) avvicinare i giovani alla scienza e promuovere la cultura scientifica;
2) acquisire abilità manuali eseguendo direttamente esperimenti scientifici con semplici
attrezzature non specificatamente scientifiche;
3) sottolineare la necessità ed utilità di recuperare e riciclare i materiali di rifiuto, o per lo
meno, considerati tali;
4) sviluppare le capacità di autogestione,
5) sviluppare il senso di rispetto degli oggetti altrui e delle idee altrui,
6) sviluppare il senso di autostima e delle proprie capacità creative.
CICLO DELLE IDEE
MANCANZA DI FONDI
SI PUO’ TRASFORMARE IN
ABBONDANZA di
MATERIALI
+
CREATIVITA’
SOLUZIONI ALTERNATIVE
Integrazione possibile tra
Laboratorio di FISICA
ed Ambiente:
RIFIUTI
=
MATERIA PRIMA
MEZZO per interessare
gli STUDENTI:
SPERIMENTARE
(usando materiali di recupero di facile reperibilità)
OBIETTIVO
Apprendimento
didattico-educativo
Gioco
Metodo di lavoro
nel laboratorio-aula
I ragazzi vengono
dapprima
accompagnati nelle
esperienze dal docente
e poi sperimentano
direttamente in modo
autonomo
… invece è
divertente!
Sembra difficile!!!
FASI del LABORATORIO
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Spunti teorici
(libri di testo, letteratura specifica, corsi d’aggiornamento)
Preparazione del materiale
Costruzione apparato
Verifica del funzionamento
Spiegazione tecnica del funzionamento
(con l’ausilio dell’insegnante)
Osservazione dell’esperienza e interiorizzazione del funzionamento
(costruzione di LEGGI)
Variazioni sul tema proposte dagli alunni
(fase creativa)
APPROFONDIMENTO (optional)
(agganci storici, linguistici, psicologici, trasversali, interdisciplinari,
multimediali)
Argomenti trattati:
trattati
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MECCANICA
ACUSTICA
IDROSTATICA
PNEUMATICA
TERMOLOGIA
MAGNETISMO
ELETTRICITA’
OTTICA
Laboratorio di
Idrostatica (demo)
Esempi di Esperienze
svolte con studenti
di 4° elementare
E
S
P
E
R
I
E
N
Z
A
Fenomeno da osservare:
Come mai l’acqua
non esce?
(La pressione dell’aria sulla superficie
dell’acqua nel bicchiere non permette
all’acqua della bottiglia di scendere)
Visto?
Facilissimo..un
vero spasso!!
P.S. Appena sollevi l’imboccatura della
bottiglia al di sopra del livello dell’acqua
del bicchiere, l’acqua della bottiglia esce!
Dall’OSSERVAZIONE alla LEGGE Fisica
Osservazioni:
1) la pressione dell’acqua dall’interno fa zampillare l’acqua verso l’esterno.
2) la pressione interna alla bottiglia aumenta verso il fondo della bottiglia.
•
N.B. L’operazione della foratura è meglio che sia
compiuta da un adulto.
La bottiglia può essere forata anche a 2 o 3 livelli diversi
per osservare la diversa ‘spinta’ con cui esce.
Legge di Stevino: la pressione interna alla
profondità h dipende dal peso della colonna
d’acqua sovrastante.
•
Legge di Pascal: la pressione esercitata in
un punto della massa fluida si trasmette in
ogni altro punto e con la stessa intensità.
Giochiamo con la Fisica:
Soffia e spruzza!
Ma cosa ne faremo
di questa bottiglia?
N.B. Ogni alunno è dotato della sua attrezzatura
Materiali per la
realizzazione:
1 bottiglietta con capsula
metallica
2 cannucce da bibita
1 noce di pongo
1 attrezzo per forare la capsula
Soffia e spruzza : costruzione
1) si praticano 2 fori nella capsula metallica;
2) si inseriscono le cannucce nei fori
avendo cura di lasciarne una più lunga dell’altra;
?!?
?!?
Ma funzionerà?
Proviamo!
Attenzione!
3) si sigillano i fori con il pongo;
4) si richiude il contenitore dopo aver messo acqua nella bottiglietta in modo che solo
la cannuccia più lunga ‘peschi’ nell’acqua.
Prove tecniche di funzionamento:
provare per credere!!!!
Funziona!!!
Ma quanto
è bravo!
N.B. I fori devono essere opportunamente sigillati. Soffiando dentro alla cannuccia più lunga
esternamente (che è quella che non pesca dentro l’acqua della bottiglietta), l’acqua zampillerà
da quella più corta per effetto della pressione del soffio!
Cosa vedono le mie
fosche pupille?
Saletta d’Arte Contemporanea
8-13 marzo 2004
XVIII Convegno di Didattica della
Matematica : 5-6-7 Novembre 2004
CASTEL SAN PIETRO TERME
Cosa vedono le mie fosche
pupille?
Mostra-laboratorio
a cura degli alunni della classe 5
Liceo della
Comunicazione
“S. Pio X”
8-13 marzo 2004
Con annessa sezione fotografica
su
Castel San Pietro
Cosa vedono le mie fosche pupille?
Argomenti presentati:
• OCCHIO (anatomia e fisiologia)
• LE LENTI
• Laboratorio di ottica (al buio!)
segue…
Cosa vedono le mie fosche pupille?
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LA CAMERA OSCURA
ORIENTAMENTO geografico
(relativo a Castel San Pietro)
ILLUSIONI OTTICHE
La MAGIA del MOVIMENTO (animazione e cartoon)
Cosa vedono le mie fosche pupille?
Lavoro di preparazione
in classe e in esterno
Cosa vedono le mie fosche pupille?
Ma che interessanti
queste cose qua!!!
Sono dei
taumatropi!
Che altro?
Dov’è Castel
San Pietro?
Gli studenti
diventano
insegnanti!
XVIII Convegno Nazionale di Didattica della Matematica:
una scienza per la scuola
5-6-7 Novembre 2004
Castel San Pietro Terme (Bo)
“Cosa vedono le mie fosche pupille?”
Gloria Nobili, Alice Vecchi
Liceo della Comunicazione “S. Pio X”
Castel San Pietro Terme (Bo)
Questa frase, ormai diventata celebre ed associata nell’immaginario collettivo ad un’espressione di stupore e di meraviglia, è stata
scelta dagli alunni delle ultime classi del Liceo della Comunicazione “S. Pio X” di Castel San Pietro Terme per presentare la loro
mostra-laboratorio di ottica. Il percorso si snoda attraverso una serie di logiche e legittime curiosità che gli alunni hanno
dimostrato nei confronti dell’ottica e delle sue implicazioni non solo strettamente fisiche, ma anche in altri campi, quali quello
artistico e psicologico.
Il ‘lavoro’ è cominciato con la realizzazione di foto della città di Castel San Pietro Terme tenendo l’obiettivo puntato sia su aspetti
prospettici che su punti di osservazione particolari.
Dalle foto, la ricerca si è sviluppata su due filoni diversi: uno che riguarda la definizione della loro localizzazione nel territorio
(con tanto di “Caccia del Tesoro” annessa), l’altro volto alla ricerca degli elementi fondamentali di una macchina fotografica.
Quest’ultima ricerca è sfociata nella riproduzione in materiale ‘povero’ di una camera oscura, che è stata in seguito utilizzata per
riprodurre graficamente (secondo le modalità già sperimentate da alcuni pittori del ‘600 e del ‘700) alcuni scorci della città.
L’uso della camera oscura ha aperto la strada ad altri collegamenti con l’ottica geometrica e soprattutto con i fenomeni della
riflessione e della rifrazione. L’analisi del comportamento di alcuni oggetti costituiti da materiali trasparenti, come lenti o
contenitori di vetro pieni d’acqua, ha indirizzato l’attenzione degli alunni sul fenomeno della dispersione della luce bianca nelle
sua componenti cromatiche. In seguito si è cercato di approfondire le modalità con cui avviene la visione, attraverso un’analisi
anatomica e fisiologica dell’occhio umano (di cui la camera oscura è una riproduzione semplificata). Quest’ultimo argomento ha
portato alla consapevolezza che noi percepiamo le immagini attraverso l’interazione occhio- cervello e quindi ad interrogarsi sulle
possibili interferenze che la mente produce sulle informazioni che riceviamo dall’esterno attraverso i nostri occhi (illusioni ottiche
e animazione).
Ma a questo punto sorge spontanea una domanda: “che c’entra tutto questo con il mondo della matematica?” Il fatto è che tutto
questo trionfo di immagini e di colori è esprimibile quantitativamente attraverso i numeri e l’analisi matematica, o, più
dettagliatamente, mediante misure geometriche e/o anche attraverso l’andamento di semplici funzioni matematiche è possibile
rappresentare tutto ciò “che vedono le nostre fosche pupille”!!
XVIII Convegno di Didattica
della Matematica
Laboratorio di ottica:
“Cosa vedono le
mie fosche pupille?”
classe 4^
Liceo della Comunicazione
“S. Pio X”
Material…mente
Rifiuti =
materia prima
Sala Cassero
10-14 maggio 2005
CASTEL SAN PIETRO TERME
MATERIAL…mente!
Usa la mente…riusa i materiali!
Se comincerai
con delle
certezze, finirai
nel dubbio;
ma se ti
accontenterai di
cominciare con
dei dubbi, allora
finirai con delle
certezze!
Francis Bacon
L’iniziativa propone
un’innovativa sinergia
tra attività di
laboratorio e principio
di sostenibilità. Infatti
le apparecchiature
sono costruite
partendo da materiali
di recupero o di uso
comune che
acquistano in
laboratorio una nuova
veste sottoforma di
apparecchiature per
esperimenti di Fisica.
MATERIAL…mente!
Materiali usati
per
i laboratori di:
(1) Acustica
(2) Elettrostatica
(3) Idrostatica
(4) Elettricità
1
3
4
2
MATERIAL…mente!
1
3
2
Esperienze
dal vivo
MATERIAL…mente!
Sezioni del laboratorio:
•
•
•
•
Meccanica: Cos’è l’equilibrio?
Idrostatica: Giochiamo con l’acqua!
Magnetismo: Forze sconosciute?
Circuiti elettrici: Energia elettrica dalla natura
Elettrostatica: Eppur c’è!
Acustica: Vibrazioni armoniche
Pedala pedala: Se sei energico…si vede!
presentate dalla classe V del Liceo della Comunicazione “S.Pio X” di Castel S. Pietro T.
Martedìscienza
a Castello4
Saletta della Biblioteca Comunale
22 Novembre – 13 Dicembre 2005
CASTEL SAN PIETRO TERME
22 novembre 2005
ore 21.00
“Fisica … in corso”
PROPOSTE DI FISICA ‘ATTIVA’ PER LA CITTA’ DI CASTEL SAN PIETRO TERME
Chi pensa che lo studio della fisica sia riservato a pochi eletti e che svolgere degli
esperimenti di Fisica richieda l’uso solo di attrezzature sofisticate e costose, può avere
modo di ricredersi. Infatti le proposte operative del laboratorio “Fisica …in corso”
sono state realizzate dai bambini e ragazzi delle scuole del Comune di Castel San Pietro
(dalle elementari alle medie superiori) utilizzando materiale di recupero e un pizzico di
creatività. Provare per credere!
Relatore:
Dott.ssa Gloria Nobili
29 novembre 2005
ore 21.00
“La fusione: motore delle stelle…
e forse anche il nostro”
PROSPETTIVE PER UN FUTURO RICCO DI ENERGIA PULITA
La maggior parte delle stelle trae l’energia dalle reazioni di fusione nucleare.
La scoperta dell’energia nucleare comincia con l’astrofisica e prosegue cone le
esperienze di Rutherford e le teorie di Eddington e altri. I primi ‘reattori’ a
fusione nucleare furono le bombe H. Sono ormai 50 anni che si cerca di
realizzare un reattore pacifico e probabilmente ce ne vorranno altrettanti per
avere una sorgente di energia nucleare pulita per l’umanità.
Relatore:
Prof. George Linhart
6 dicembre 2005
ore 21.00
“Il significato della relatività”
IMPLICAZIONI QUOTIDIANE E NON DI QUESTA TEORIA ORMAI ‘STORICA’
Quest’anno ricorre il 1° centenario della formulazione della teoria della relatività di
Albert Einstein. Questa è forse la più discussa e la più nominata tra tutte le teorie
del XX secolo, ma attorno ad essa si è creato un alone di ‘quasi leggenda’ che la
rende accessibile a pochi. E’ possibile, invece, con qualche semplice esempio,
coglierne l’essenza e poterne gustare tutto il significato fisica e non.
Relatore:
Dott. Arrigo Amadori
13 dicembre 2005
ore 21.00
“I radiotelescopi di Medicina”
TECNICHE E RICERCA ALLA SCOPERTA DELLO SPAZIO E DELLA TERRA
La stazione radioastronomica di Medicina dell’Istituto di Radioastronomia dell’INAF
(istituto nazionale di Astrofisica) è formata da 2 radiotelescopi: la Croce del Nord (una
delle più grandi aree collettrici del mondo) e la parabola VLBI. Con questi due strumenti
vengono portati avanti programmi sia in antenna singola che all’interno della rete
europea. La stazione di Medicina, oltre alle attività locali, partecipa anche alla
progettazione a allo sviluppo del nuovo radiotelescopio (SRT) di cagliari e a consorzi
internazionali per lo sviluppo tecnologico dei radiotelescopi di prossima generazione.
Vengono illustrati strumenti, programmi di ricerca e di sviluppo tecnologico.
Relatore:
Ing. Stelio Montebugnoli
I Numeri della Musica
Sala Sassi
13-20 maggio 2006
XX Convegno nazionale di
Didattica della Matematica
Novembre 2006
Argomenti
proposti:
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•
•
Cos’è un suono
Elementi di un suono
Intensità del suono
Velocità di un’onda sonora
Armoniche superiori
• Scala
musicale
• Fenomeni sonori
• Le figure musicali
• Orecchio
• Inquinamento acustico
Laboratorio in arrivo!!!
N.B. Il laboratorio è ‘portatile”, nel senso che i ragazzi hanno tutto
l’occorrente nei loro zaini. Una volta arrivati, si montano gli
apparati e si stendono i cartelloni.
• Cos’è un suono
• Elementi di un suono
Ecco i cartelloni
esposti
La velocità del suono
Le armoniche superiori
Fenomeni sonori (riflessione,
risonanza, interferenza)
Figure e scale (elementi di teoria musicale)
L’orecchio e
l’inquinamento
acustico
Le bottiglie…
melodiche!
Uno xilofono…
a basso costo!
(realizzato dalla classe V
Elementare dell’istituto
Don Luciano Sarti)
Commenti degli alunni:
L’esperienza, anche se
impegnativa, ha dato
gran soddisfazione!
Ma anche le belle
cose finiscono. Si
smonta tutto e si
torna a casa
Fisica in corso
Sala Sassi
•
Presentazione “Esplosioni cosmiche”
14 gennaio 2008
con M. Teodorani Ph. D.
•
Laboratorio: 21/28.01/4/11.02 2008
con dott. G. Nobili
“Esplosioni cosmiche”
Massimo Teodorani
Astrofisico, Ricercatore e Divulgatore
Presentazione
Il cosmo in cui viviamo è frutto di continue trasformazioni di particolare
violenza, che lo plasmano costantemente in maniera tale che la morte più o
meno esplosiva delle stelle porta con sé il seme di nuove nascite nello
spazio interstellare, mentre immani esplosioni nei nuclei delle galassie ci
parlano dell’esistenza di giganteschi buchi neri. I telescopi delle nuove
generazioni ci permettono oggi di descrivere con grande precisione i
processi fisici in atto. Sarà soprattutto di astrofisica delle alte energie che si
parlerà in questa conferenza, nel corso della quale verranno mostrate
immagini e video di elevata spettacolarità.
Massimo Teodorani si e laureato in Astronomia e ha successivamente conseguito il Dottorato di Ricerca in
Fisica Stellare. A livello di ricerca operativa, si è occupato di molti tipi di eventi esplosivi in ambienti
stellari e, più recentemente, della ricerca di pianeti extrasolari e di intelligenza extraterrestre. Tra i suoi
interessi di ricerca attiva c’è anche lo studio delle anomalie geofisiche di plasma. Ha anche scritto 13 libri
e svariati articoli divulgativi in materia di fisica quantistica, fisica atomica e nucleare, fisica delle
anomalie luminose in atmosfera, astronomia, astrofisica, bioastronomia e filosofia.
Laboratorio di Fisica riciclata
Gloria Nobili
docente di Matematica e Fisica, divulgatrice
Presentazione
Gli incontri propongono come divertirsi ed apprendere con semplici
esperimenti di fisica classica! e TOCCARE CON MANO quanta fisica si
nasconda dietro le solite azioni quotidiane, quali aprire un rubinetto, accendere
una lampadina, vuotare una bottiglia di acqua, osservare un’immagine…
I materiali utilizzati per le esperienze saranno procurati in parte anche dai
partecipanti, in questo modo gli apparati realizzati potranno essere portati a casa.
Argomenti trattati nelle 4 serate:
Ln 21.01: MECCANICA
Ln 4.02: ELETTROMAGNETISMO
Ln 28.01: ACUSTICA
Ln 11.02: OTTICA
Gloria Nobili è laureata in Fisica, partecipa alle ricerche di didattica della Matematica e della Fisica e tiene corsi e
laboratori per insegnanti. Nella lunga esperienza di insegnamento attivo ha creato collegamenti tra arte, spettacolo,
musica, matematica e fisica.
Tra i suoi interessi recenti vi sono la divulgazione scientifica e ricerche in biofisica, con collegamenti con la fisica
quantistica.
Conclusioni
La carrellata delle attività inerenti
la Fisica svolte nel Comune vuole
essere uno sprone a continuare a
valorizzare le risorse già presenti
nel territorio e a rivalutare le
numerose possibilità che la cultura
scientifica può ancora offrire ai
giovani e a tutta la cittadinanza.
Tali attività hanno trovato la loro
‘naturale’ continuazione nell’
associazione ‘Salto Quantico’…
I miei più sentiti ringraziamenti a:
• Amministrazione comunale di Castel San Pietro
Terme
• Assessorato alla Pubblica Istruzione
• Assessorato alla Cultura
• Assessorato all’
all’Ambiente
• Liceo della Comunicazione paritario “San Pio X”
X”
• Direzione e Docenti Scuola media Statale “F.lli
Pizzigotti”
Pizzigotti”
Gloria Nobili
Presidente ass.ne culturale
“Salto Quantico”
Quantico”