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9/10/2002| Home > Articoli
Percorsi di Fisica OnLine
Il laboratorio virtuale realizzato con gli applet
In un precedente articolo "Esempi di laboratorio virtuale
nell'insegnamento della fisica" pubblicato in questo sito,
sono state proposte alcune attività didattiche in rete,
riguardanti prevalentemente lo studio della cinematica e
della dinamica, attraverso l'uso di particolari simulazioni ed
esperimenti interattivi chiamati applet, realizzati con un
opportuno linguaggio di programmazione orientatoad
oggetti Java.
Vogliamo integrare il discorso, inserendo altre utili
indicazioni a siti di interesse al fine di realizzare alcuni
percorsi interattivi di fisica online per studenti di scuole
medie inferiori e superiori o di università.
Allegati all'articolo:
Mappa de "L'Avventura delle
Particelle"
E' importante a tal fine poter caratterizzare gli strumenti a
disposizione in modo che si possano definire adeguati
itinerari didattici adeguati alle proprie conoscenze. Dall'analisi di numerosi siti è possibile
ricavare una prima classificazione degli applet così orientata:
• visualizzazioni di fenomeni a scopo introduttivo e/o di presentazione:
il livello di interattività non è elevato e in genere non sono richiesti particolari prerequisiti.
In queste simulazioni si possono generalmente variare uno-due parametri ed effettuare
semplici verifiche qualitative o quantitative di fenomeni e leggi.
• attività e indagini con misure, grafici e deduzione di modelli. Sono spesso disponibili
alcune premesse teoriche con esercitazioni, approfondimenti ad un più alto livello di
interattività.
Sono richieste a volte preconoscenze di tipo matematico.
• studio di fenomeni attraverso giochi e/o simulazioni in contesti differenti.
L'attività in rete consentirà, successivamente o in contemporanea, l'approfondimento degli
argomenti anche attraverso la visita a musei virtuali, a siti di interesse storico, alla ricerca
di altro materiale didattico disponibile freeware o shareware.
Ho suddiviso il percorso in 12 moduli orientati alla presentazione, allo sviluppo e
all'approfondimento di tematiche di fisica di base con la possibilità di verifiche ed
esercitazioni. I moduli non sono completamente indipendenti e consentono il riesame di
fatti e situazioni sperimentali precedentemente considerati. Prima di avviare lo studio
interattivo è importante a mio avviso inquadrare con una breve presentazione il tema,
mettendo in luce i fatti e i concetti fondamentali che si vogliono indagare. L'esperienza fino
ad ora sviluppata in classe si è concentrata sulla selezione, catalogazione e controllo delle
simulazioni di fenomeni concernenti la meccanica, la termodinamica e l'elettromagnetismo.
Gli applet prevalentemente utilizzati sono stati pertanto quelli contrassegnati con il puntino
rosso ed il puntino blu.
Esempi di Laboratorio virtuale
nell'insegnamento della fisica
TEST PER LE FACOLTà A NUMERO
CHIUSO, ARGOMENTI E
PUNTEGGI
Test per le facolt à a numero chiuso,
argomenti e punteggi (Dm Istruzione
G. U. 3.6.2002) Fissati i contenuti
delle prove di ammissione ai corsi di
laurea a numero chiuso. Con un
decreto del ministero dell'Istruzione e
dell'Universit à, pubblicato nella
Gazzetta ufficiale n. 128 del 3 giugno
2002, sono dunque sin d'ora noti gli
argomenti oggetto dei test per essere
ammessi a frequentare i corsi di
laurea in Medicina e chirurgia,
Architettura e Scienze della
formazione primaria.
Intelligenza visiva: percezione
del colore
Progetto SeT - educazione scientifica
e tecnologica
OCCHIO-MENTE-CERVELLO
I limiti cognitivi della percezione nello
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rosso ed il puntino blu.
In figura la mappa completa de "L'avventura delle Particelle"
(vedi modulo 12)
Forniamo a parte gli indirizzi di siti dove sono rintracciabili numerosissimi applet scientifici
classificati rispetto ad un certo argomento con la possibilit à di leggere ed eventualmente
scaricare il codice del programma con il quale sono stati realizzati gli applet.
http://www.jars.com/classes/jresout.cgi?category=Science+ +Physics&language=Java&rating=All
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I limiti cognitivi della percezione nello
sfruttamento dell` immaginario
dell`uomo.
Physics Explorer
Recensione del software Physics
Explorer della LOGAL Prentice-Hall
Le News...
Gli Eventi...
http://www.developer.com/directories/pages/dir.java.educational.physics.html
http://physicsweb.org/TIPTOP/VLAB
http://java.wiwi.uni-frankfurt.de:8080/java/owa/jr_query?
searchstring=physics&vcategory=2010
1 -IL MOTO
Dopo aver sviluppato il problema del moto attraverso i concetti fondamentali di velocità e
accelerazione media ed istantanea si passano ad esaminare alcuni casi specifici: caduta
libera http://www.explorescience.com/freefall.htm
moto piano di un proiettile http://hpbabar.ba.infn.it/teach/proiettile.html
gioco: colpisci la scimmia http://www.explorescience.com/monkey.htm
moto circolare uniforme http://www.mcasco.com/p1acf.html
e accelerazione centripeta:
http://plabpc.csustan.edu/general/tutorials/CircularMotion/CentripetalAcceleration.htm
moto armonico http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/shm/shm.html
esperimenti con moti armonici http://www.explorescience.com/harmonic.html
- 2 - DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE
La prima parte del modulo è incentrata sulla verifica della seconda legge della dinamica
attraverso lo studio del moto di un carrello virtuale su una rotaia o su un piano inclinato
liscio e/o scabro.
La seconda sul concetto di quantità di moto e riformulazione della seconda legge. Viene
quindi introdotto il concetto assai importante di interazione
e conservazione della quantità di moto.
L'inerzia di un corpo e la seconda legge della dinamica
http://webphysics.ph.msstate.edu/jc/library/4-7a/index.html
Moto libero sul piano inclinato
http://www.pa.uky.edu/~phy211/graphicJava/FMA/index.html
Il piano inclinato: studio completo con o senza forze di attrito
http://www.explorescience.com/incplane.htm
Attrito statico e dinamico: moto su una superficie scabra
http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/friction/friction.html
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Web design LTT
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http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/friction/friction.html
Interazioni e quantità di moto. Sistemi a massa variabile.
Moto del razzo http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/cohete1/cohete1.htm
Teoremi di conservazione e urti.
http://jersey.uoregon.edu/vlab/PotentialEnergy/index.html
Urto centrale elastico. http://jersey.uoregon.edu/vlab/Momentum/index.html
Urto centrale elastici ed anelastici http://www.explorescience.com/airtrack.htm
http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/collision2D/collision2D.html
Moto curvilineo:
La forza centripeta:
http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/circularMotion/circular3D_e.html
Momento lineare e impulso
http://scsx01.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/con_mlineal/m_lineal/mlineal.htm#Mom
Forze applicate. Leve e momento torcente. http://www.explorescience.com/seesaw.htm
- 3 - IL MOTO RELATIVO E LA RELATIVITA' SPECIALE
Moto relativoe principio di relatività
galileianohttp://www.phy.ntnu.edu.tw/~hwang/relativeVelocity/relativeVelocity.html
Le trasformazioni di Lorentz.
http://suhep.phy.syr.edu/courses/modules/LIGHTCONE/java/TwinParadox.html
Invarianza della velocità della luce e dell'intervallo spazio-temporale.
http://www.phy.ntnu.edu.tw/~hwang/relativity/relativity.html
Contrazione delle lunghezze e dilatazione dei tempi. http://home.a city.de/walter.fendt/physengl/timedil1.htm
Lo spazio in prossimit à di un campo gravitazionale
http://hpbabar.ba.infn.it/teach/space1.html
- 4 - LAVORO ED ENERGIA
Le simulazioni sono intese a rafforzare il concetto di conservazione dell'energia meccanica
in un sistema isolato.
Lavoro di una forza ed energia. Energia cinetica
http://jersey.uoregon.edu/vlab/KineticEnergy/index.html
ed Energia potenziale. http://jersey.uoregon.edu/vlab/PotentialEnergy/index.html
Relazione tra forza e energia potenziale. http://www.mcasco.com/p1apso.html
Diagrammi dell'energia potenziale. http://www.mcasco.com/p1awos.html
Energia potenziale elastica. http://www.mcasco.com/p1acsw.html
Forze conservative e conservazione dell'energia meccanica
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Forze conservative e conservazione dell'energia meccanica
http://www.mcasco.com/p1a1dsem.html
Conservazione dell'energia in un moto rototraslatorio
http://webphysics.ph.msstate.edu/jc/library/9-10/index.html
- 5 - DINAMICA DEI SISTEMI DI PARTICELLE
L'analisi e lo studio del moto e delle interazionidegli oggetti materiali risulta semplificato
attraverso il centro di massa del sistema.
Sistemi di punti materiali. http://hpbabar.ba.infn.it/teach/roto1.html
Centro di massa http://www.mcasco.com/p1ampcm.html
http://www.explorescience.com/cofmass.htm
Moto del centro di massa di un sistema di punti materiali.
http://hpbabar.ba.infn.it/teach/cmass.html
Moto visto dal sistema del centro di massa.
Urto elastico in due dimensioni.
http://www.phys.virginia.edu/classes/109N/more_stuff/Applets
nel sistema di riferimento del laboratorio e del centro di massa./Collision/enapplet.html
Sezione d'urto http://scsx01.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/rutherford/rutherford.html
l'esperimento di Rutherford.
- 6 - DINAMICA DEL CORPO RIGIDO
Corpi rigidi. Statica del corpo rigido.
http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/block/block.html
Moto traslatorio di un corpo rigido e moto rotatorio.
Momento d'inerzia rispetto a un asse http://www.explorescience.com/momofI.htm
Dinamica rotazionale del corpo rigido. Corpo rigido che rotola senza scivolare sopra un
piano scabro.
http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/FreeRolling/FreeRolling.html
-7 - GRAVITAZIONE
Di particolare impatto risulta la realizzazione di sistemi solari a due o più corpi con la
possibilit à di selezione diversi tipi di interazioni gravitazionali.
Ci ò consente di studiare qualitativamente la stabilità dei sistemi e la loro transizione
dall'ordine al caos.
Forze centrali e orbite: simulatore di sistemi solari a più corpi
http://arachnoid.com/gravitation
Il sistema solare: http://www.jlabs.com/misc/solar.html
Le leggi di Keplero:
http://scsx01.sc.ehu.es/sbweb/fisica/celeste/kepler/kepler.htm#segunda
http://observe.ivv.nasa.gov/nasa/education/reference/orbits/orbit2.html
http://observe.ivv.nasa.gov/nasa/education/reference/orbits/orbit3.html
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http://plabc.csustan.edu/astro/VirtualAstronomyLab/Planets/KeplersLaws/KeplersLaws.htm
Orbite nel campo gravitazionale. http://www.mcasco.com/p1aso.html
Forze centrali e orbite http://www.astro.queensu.ca/~musgrave/cforce/OrbitApplet.html
- 8 - STATICA E DINAMICA DEI FLUIDI
Spinta di Archimedehttp://home.a-city.de/walter.fendt/physengl/buoyforce.htm
Misure di densità di vari oggetti http://www.explorescience.com/density.htm
Pressione idrostatica nei fluidihttp://home.a -city.de/walter.fendt/physengl/hydrostpr.htm
Forze di attrito nei fluidi http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/stokes/stokes.html
- 9 - MMECCANICA STATISTICA E TERMODINAMICA
L'individuazione degli stati e delle grandezze macroscopiche che li descrivono, attraverso
l'approccio statistico, ha assunto un ruolo sempre pi ù decisivo nell'odierno panorama della
fisica. Gli applet sviluppati in questi siti, oltre a rendere vivaci e stimolanti le usuali ma
fondamentali esperienze sui gas perfetti e reali,e in generale sulle trasformazioni
termodinamiche, consentono anche di sviluppare e approfondire i concetti statistici
collegati con le principali grandezze.
Temperatura ed equilibrio termico.
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/transporte/simConduccion/simConduccion.htm
Misura della temperatura e termometro a gas.
Pressione dei gas http://suzy.unl.edu/bruno/java/pressure.html
Gas perfetti. Leggi dei gas:
http://plabpc.csustan.edu/general/tutorials/temperature/CharlesLaw/CharlesLaw.htm
http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/idealGas/idealGas.html
http://jersey.uoregon.edu/vlab/Piston/index.html
Teoria cinetica dei gas e distribuzione delle velocit à Maxwell-Boltzmann
http://ww2.unime.it/dipart/i_fismed/wbt/ita/KineticTheory/kinetictheory_ita.htm
Distribuzione delle velocit à molecolari. http://jersey.uoregon.edu/vlab/Balloon
Lavoro e Calore.
Trasformazioni termodinamiche: isobare, isocore e isoterme.
http://home.a -city.de/walter.fendt/physengl/gaslaw.htm
http://wigner.byu.edu/idealgas/pvgas.htm
Calore Lavoro.
L'esperimento di Joule:
http://ww2.unime.it/dipart/i_fismed/wbt/ita/kim/joule/joule2_ita.htm
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Il primo principio della termodinamica. Cicli termodinamici.
Il ciclo di Carnot. http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/carnot/carnot.html
Motore a quattro tempi http://sunsite.fri.unilj.si/~colos/COLOS/EXAMPLES/XDJ/ENGINE/engine.html
Il secondo principio della termodinamica. Macchine che lavorano con piu' sorgenti.
Il moto Browniano
http://www.phys.virginia.edu/classes/109N/more_stuff/Applets/brownian/enbrownian.html
Transizioni di fase nei sistemi lontani dall'equilibrio
http://www.phys.virginia.edu/classes/109N/more_stuff/Applets/ness/nessintro.html
- 10 - OOSCILLAZIONI E ONDE
Lo studio dei fenomeni oscillatori è forse uno dei più gettonati da parte dei numerosi siti,
ricercatori istiuzioni e universit à che si dedicano alla costruzione sul web delle simulazioni.
In effetti gli applet si prestano bene a visualizzare le propagazioni ondulatorie nelle loro
varie caratterizzazioni fisiche.
Di particolare interesse e spessore, risultano a mio avviso, gli esperimenti dedicati al
principio di sovrapposizione, alla scomposizione dei fenomeni periodici e allo studio
interattivo del teorema di Fourier anche attraverso l'ascolto del corrispondente effetto
sonoro.
Il pendolo semplice http://www.phy.ntnu.edu.tw/java/Pendulum/Pendulum.html
La molla e la legge di Hooke
http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/springWave/springWave.html
Moto armonico: Il pendolo semplice
http://www.phy.ntnu.edu.tw/java/Pendulum/Pendulum.html
Sovrapposizione di moti armonici e figure di Lissajous
http://www.explorescience.com/lisajous.htm
Oscillazioni libere e smorzate.
http://scsx01.sc.ehu.es/sbweb/fisica/oscilaciones/libres/libres.htm
Oscillazioni forzate e risonanza.
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/oscilaciones/perturbacion/propagacion.html
Oscillazioni forzate http://www.explorescience.com/drivosc.htm
Risonanza http://home.a-city.de/walter.fendt/physengl/resonance.htm
Onde nel piano http://hpbabar.ba.infn.it/teach/wave2.html
Onde stazionarie. Onde elastiche. http://www.explorescience.com/longwave.htm
Onde longitudinali http://members.xoom.com/Surendranath/Lwave/Lwave01.html
http://members.xoom.com/Surendranath/Applets.html
Onde Trasversali http://members.xoom.com/Surendranath/Twave/Twave01.html
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Onde longitudinali stazionarie http://home.a-city.de/walter.fendt/physengl/stlwaves.htm
Principio di sovrapposizione
http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/waveSuperposition/waveSuperposition.html
http://wigner.byu.edu/masong/sinewave2.html
e interferenza.
http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/waveInterference/waveInterference.html
costruttiva e distruttiva http://wigner.byu.edu/masong/twoslit.html
Principio di Huygens http://home.a-city.de/walter.fendt/physengl/huygensengl.htm
Interazioni delle onde con un mezzo: riflessione e rifrazione
http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/propagation/propagation.html
Interferenza http://www.explorescience.com/interfer.htm
Interferenza alla Young http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/doubleSlit/doubleSlit.html
Scomposizione di un moto periodico (Teorema di Fourier)
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/MovOndulatorio/fourier/Fourier.html
http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/sound/sound.html
L'effetto Doppler http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/Doppler/Doppler.html
-11 - ELEMENTI DI ELETTROMAGNETISMO E STRUTTURA DELLA MATERIA
Di sicuro impatto didattico sono le visualizzazioni del concetto di campo elettrico e
magnetico e potenziale elettrico. Soprattutto in ottica gli applet consentono l'esame e
l'esplorazione virtuale di fenomeni altres ì difficili da indagare quali l'arcobaleno, la legge
dell'intensità luminosa e lo studio di particolari spettri atomici.
La carica elettrica, il campo elettrico e magnetico
http://ippex.pppl.gov./ippex/module_3/atoms.html
Forze coulombiane http://www.explorescience.com/coulomb.htm
Campo e potenzialehttp://ww2.unime.it/dipart/i_fismed/wbt/ita/proyecti/proyecti_ita.htm
Conduzione della corrente nei solidi
http://ww2.unime.it/dipart/i_fismed/wbt/ita/kim/resistenze/serie_ita.htm
Legge di Ohm http://home.a-city.de/walter.fendt/physengl/ohmslaw.htm
Carica e scarica di un condensatore http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/rc/rc.html
L'effetto Joule della corrente
http://ww2.unime.it/dipart/i_fismed/wbt/ita/kim/joule/heat_ita.htm
Generatori di corrente http://home.a-city.de/walter.fendt/physengl/generatorengl.htm
La corrente indotta http://ww2.unime.it/dipart/i_fismed/wbt/ita/indcur/indcur_ita.htm
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Il motore elettrico http://home.a-city.de/walter.fendt/physengl/electricmotor.htm
Circuito in ac http://home.a -city.de/walter.fendt/physengl/accircuit.htm
Circuito oscillante http://home.a-city.de/walter.fendt/physengl/osccirc.htm
Correnti e campi.
Moto di una particella in un campo magnetico
http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/emField/emField.html
Forza di Lorentz http://www3.adnc.com/~topquark/fun/JAVA/electmag/electmag.html
Propagazione di un'onda elettromagnetica
http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/emWave/emWave.html
Ciclotrone http://www.phy.ntnu.edu.tw/java/cyclotron/cyclotron.html
Interazioni fra cariche e materia: l'effetto fotoelettrico
http://webphysics.ph.msstate.edu/jc/library/27-4/index.html
-11 a - OTTICA GEOMETRICA E OTTICA FISICA
Propagazione rettilinea della luce e camera oscura
http://www.phy.ntnu.edu.tw/java/pinHole/pinhole.html
Intensità della luce e propagazione
http://jersey.uoregon.edu/vlab/InverseSquare/index.html
Il prisma e la dispersione della luce http://www.explorescience.com/prism.htm
Fisica dell'arcobaleno http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/Rainbow/rainBow.html
Lenti sottili http://www.explorescience.com/lenscon.htm
http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/Lens/lens_e.html
Principio di Fermat e legge di Snell della rifrazione
http://www.dipmat.unict.it/vpl/ntnujava/refraction/refraction.html
http://www.explorescience.com/fermat.htm
Radiazione: spettri di emissione e assorbimento
http://jersey.uoregon.edu/vlab/Spectra/index.html
Infine per concludere o per ricominciare:
- 12 -L'AVVENTURA DELLE PARTICELLE
Un corso completo di fisica moderna di base sviluppato da rinomati centri e Istituzioni di
Ricerca quali il FermiLab, il Cern di Ginevra e altri, rivolto allo studio del mondo delle
particelle elementari e alla principale chiave d'interpretazione dello stesso: il modello
standard.
In particolare, questo progetto nel presentare il Modello Standard delle
particelle e delle forze fondamentali evidenzia tre importanti punti di vista della fisica: la
teoria, le conferme sperimentali e i problemi lasciati aperti.
http://particleadventure.org/english/index.html
La versione italiana realizzata dall'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare:
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http://wwwps.lnf.infn.it/particle/paitaliano/preview.html
Franco [email protected]
Data: 11/04/2000
Autore: Franco Nuzzi
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FONTE: ScuolaER
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