Le schede delle attività educative da realizzare
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Scheda “CHE COS’È L’ENERGIA” La scheda propone alcune domande ai ragazzi che risponderanno esponendo la loro visione dell’argomento e facendo proposte concrete di applicazione delle tecnologie pulite per la produzione di energia rinnovabile. Difficoltà Facile Tempo di esecuzione 30 minuti Elenco materiali Una scheda esperienza “Cos’è l’energia” per ogni studente Modalità di esecuzione Distribuire a ogni studente la scheda spiegandone gli obiettivi e le modalità di compilazione; lasciare almeno 10 minuti per completare la scheda. Come funziona La prima parte della scheda richiede l’indicazione di aggettivi e azioni che normalmente sono associate alla parola energia: sarà interessante verificare se gli studenti attribuiscano all’energia significati positivi, negativi o neutri indice della visione generale di ogni studente rispetto all’argomento. La scheda richiede quindi di effettuare alcuni ragionamenti in merito alle fonti energetiche esauribili e rinnovabili stimolando a proporre idee per un uso consapevole dell’energia che permetta di poter permettere il funzionamento dei principali servizi presenti in un ambiente urbano e quello rurale (rappresentato da una fattoria). Nella parte finale della scheda si evidenziano le principali azioni che implicano il consumo di energia a casa per capire se i ragazzi attribuiscono a queste azioni una più o meno spiccata relazione con i principali problemi ambientali. EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.it 1. Scrivi 5 aggettivi che assoceresti alla parola energia 2. Scrivi almeno 5 azioni della tua giornata alle quali assoceresti la parola energia 3. Scrivi per quale scopo useresti le seguenti fonti energetiche petrolio scopo_________________ perché__________________ metano scopo__________________ perché__________________ energia solare scopo__________________ perché__________________ acqua scopo__________________ perché___________________ vento scopo__________________ perché___________________ 4. Devi fornire energia ad una città dove ci sono: abitazioni, trasporti, servizi, industrie ecc. Illustra le proposte che tu adotteresti al fine di utilizzare tecnologie il più possibile sostenibili ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 5. Fai le stesse considerazioni di cui sopra per fornire energia ad una fattoria dove ci sono: produzione di prodotti agricoli, allevamento, abitazioni, fienile ecc. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 6. l’uso dell’energia a casa ha , secondo te, qualche rapporto con i problemi ambientali? si no perché________________________________________________________________________ EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.it 7. indica se usi l’energia nelle seguenti situazioni: vado in bicicletta faccio del pane tostato faccio ginnastica faccio lavori in casa accendo le luci faccio una doccia uso la lavatrice cucino un pasto mangio un pasto accendo la stufa faccio un foro con un trapano lavo i piatti manualmente EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.it ATTIVITÀ “L’ELETTROCALAMITA” Un qualsiasi pezzo di ferro può diventare una calamita. L’esperienza permette di creare un campo elettromagnetico attorno a una bacchetta di acciaio, realizzando un elettromagnete, usando oggetti che si possono facilmente trovare a casa o che si possono acquistare in una ferramenta. Difficoltà Facile Tempo di esecuzione 10 minuti Elenco materiali Cavo elettrico spellato alle estremità Un lungo chiodo di ferro Tre graffette Una batteria da 4,5 V Nastro adesivo Una piccola ciotola di plastica o legno REPERIBILITÀ I chiodi sono acquistabili nei negozi di ferramenta; fili elettrici e le batterie nei negozi di materiale elettrico. EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.it Modalità di esecuzione 1. Per fare in modo che il cavo conduca l'elettricità è necessario rimuovere l'isolamento dalle sue estremità, che verranno quindi avvolte attorno ai terminali della batteria. 2. Mettere gli strumenti in una piccola ciotola in plastica o di legno. È una buona idea contenere l'energia con cui si sta lavorando all'interno di una ciotola che non conduca elettricità 3. Avvolgere il chiodo afferrando il cavo a circa 20 centimetri dalla fine e avvicinarlo alla testa del chiodo avvolgendolo attorno ad esso. Continuare ad avvolgere il chiodo in modo che il secondo giro di cavo tocchi il primo ma evitando che si sovrapponga. Continuare ad avvolgere il chiodo fino a ricoprirlo totalmente. È fondamentale avvolgere il chiodo con il cavo sempre nella stessa direzione, in modo da permettere all'elettricità di scorrere in un'unica direzione. Avvolgere il cavo in direzioni diverse significa far scorrere l'elettricità in direzioni diverse, e ciò provocherà l'impossibilità di creare un campo magnetico. 4. Collegare le estremità del cavo alla batteria avvolgendo le due parti esposte del cavo rispettivamente al polo positivo e a quello negativo della batteria. Usare un po' di nastro adesivo per tenere ferme le estremità del cavo. Il lato della batteria a cui si attaccherà il cavo determinerà la polarità del campo magnetico che si sta creando. Scambiare i cavi significa scambiare anche i poli. In un verso o nell'altro, il chiodo verrà comunque magnetizzato. Quando si attacca la seconda estremità del cavo, la batteria comincerà immediatamente a condurre elettricità attraverso la spirale del cavo. Il chiodo diventerà bollente, quindi prestare attenzione a non scottarsi. 5. Testare il magnete. Una volta collegati i cavi alla batteria e cominciato il flusso di elettricità, il chiodo verrà magnetizzato. Verificare la magnetizzazione avvicinando il chiodo a una graffetta o ad un altro piccolo oggetto di metallo. Se il chiodo attira l'oggetto di metallo allora il magnete sta funzionando. Come funziona Per costruire un elettromagnete, la corrente elettrica deve scorre attraverso un pezzo di metallo creando un campo magnetico; per fare questo c’è bisogno di una fonte di elettricità, di un conduttore e di un elemento metallico. I campi magnetici vengono prodotti quando tutti gli elettroni in un oggetto metallico ruotano nella stessa direzione, come fenomeno naturale o in un magnete creato artificialmente oppure quando vengono stimolati da un campo elettromagnetico. Durante lo svolgimento dell’esperimento la batteria si scalda molto: il percorso degli elettroni è corto e largo e gli elettroni si muovono in gran quantità. Questo fatto esaurisce prestissimo la batteria che va poi smaltita come rifiuto pericoloso per l’ambiente. Si consiglia pertanto di evitare di prolungare il collegamento alla batteria appena si è verificato l’effetto magnetico della corrente. EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.it ATTIVITÀ “LA DINAMO” Mediante il funzionamento di una dinamo da bicicletta viene osservata la trasformazione di energia meccanica in energia luminosa. Difficoltà Facile Tempo di esecuzione 10 minuti Elenco materiali una dinamo da bicicletta una lampadina da 3 min a 6 max volt un porta lampada due pezzi di filo elettrico con le estremità spellate una fettuccia resistente lunga 1,5 m circa Modalità di esecuzione Avvitare la lampadina al centro del portalampada; Collegare una estremità di ciascun filo a ciascuna delle estremità del portalampada; Collegare l’altra estremità di ciascun filo alle due parti metalliche che sporgono dalla base della dinamo; Legare la fettuccia prima della rondella; Avvolgere completamente la fettuccia attorno alla rondella; Tenendo in mano la dinamo tirare con decisione l’estremo libero della fettuccia; La lampadina si accende; Lo stesso sistema dinamo-lampadina può venir collegato a una ruota idraulica ottenendo così un esempio di energia idroelettrica o a pale eoliche ottenendo un esempio di energia eolica; EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.it Come funziona Per cercare di capire il funzionamento della dinamo, occorre richiamare alla mente un fenomeno ben noto: il magnetismo. Com’è noto, la calamita (o magnete permanente) è in grado di interagire, mediante una forza, con un’altra calamita (si pensi al caso della forza esercitata sull’ago magnetico di una bussola da parte della Terra che sappiamo essere un enorme magnete) o con materiali suscettibili di magnetizzazione (cioè di divenire magneti a loro volta come, ad esempio, alcuni metalli tra i quali il ferro). Un altro aspetto di interesse è quello relativo ai fenomeni derivanti dal movimento di un magnete. Se, infatti, un magnete viene posto in movimento, si rileva nello spazio ad esso circostante, laddove la natura dei materiali lo consenta, il passaggio di una corrente elettrica. Di fronte a questo fatto, l’esperienza ci permette di arrivare alla conclusione che il movimento del magnete produce preventivamente nello spazio circostante una tensione elettrica in seguito alla quale si può manifestare, se il mezzo materiale è idoneo (materiale conduttore) e non vi sono ostacoli lungo il percorso, il passaggio di corrente. L’idea quindi che sta alla base del funzionamento della dinamo, come pure di altre macchine elettriche, è, in estrema sintesi, quella di sfruttare l’opportunità di ottenere dell’energia elettrica (che si manifesta nella produzione di tensione e corrente) mediante un apparato che prevede l’accoppiamento di magnete e materiale conduttore, in moto relativo tra loro, secondo un’architettura studiata allo scopo. L’energia elettrica è frutto in realtà della conversione dell’energia meccanica che occorre spendere per mantenere il magnete e il conduttore in moto relativo. Nel caso della dinamo, la soluzione tipicamente adottata prevede un sistema (detto armatura) di una o più coppie di magneti in quiete che circondano il conduttore (detto indotto) in moto rotatorio. EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.it ATTIVITÀ “PILA FAI DA TE” Produrre energia elettrica può essere un esperimento molto gratificante. Le batterie sono basate su principio che vede passare la corrente tra due metalli mediante un’apposita soluzione, anche in casa possiamo produrre energia elettrica ricreando delle batterie naturali. Difficoltà Facile Tempo di esecuzione 10 minuti Elenco materiali 3 barattoli di plastica delle stesse dimensioni 3 lamine di zinco 3 lamine di rame aceto filo elettrico LED Reperibilità Le lamine di zinco e rame sono acquistabili nei negozi di ferramenta, filo nei negozi di materiale elettrico. Modalità di esecuzione 1) Versare la stessa quantità di aceto all’interno dei tre barattoli di plastica 2) Inserire all’interno di ciascun barattolo 1 lamina di zinco e 1 di rame 3) Collegare una lamina di rame del primo barattolo a quella di zinco del secondo con un pezzo di filo elettrico; collegare la lamina di rame del secondo barattolo alla lamina di zinco del terzo barattolo con un pezzo di filo elettrico 4) Collegare la lamina di zinco del primo barattolo al LED 5) Collegare la lamina di rame del terzo barattolo al LED (stando attenti alla polarità) EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.it Come funziona Gli atomi di rame (Cu) attirano gli elettroni verso di sé con una forza maggiore di quanto non facciano gli atomi di zinco (Zn). Se mettete a contatto un pezzo di rame con un pezzo di zinco, molti elettroni passeranno dallo zinco al rame. Concentrandosi sul rame, questi elettroni tendono però a respingersi. Quando il potenziale di repulsione diventa pari a quello con il quale il rame richiama gli elettroni dallo zinco, questo trasferimento si arresta. Purtroppo non è possibile sfruttare il contatto di queste due lamine per produrre energia elettrica perché il trasferimento di cariche si arresta immediatamente. Invece, se inserite queste due lamine in una soluzione conduttrice e le collegate esternamente con un filo metallico, le reazioni che avvengono agli elettrodi riforniscono il circuito di cariche. In questo modo, il processo di produzione di energia elettrica continua e diventa utilizzabile. Come soluzione conduttrice, potete prendere qualsiasi elettrolita, quindi una soluzione acquosa di un acido o di una base o di un sale. La pila funziona proprio perché l’aceto è acido. Fate prove anche con altre soluzioni conduttrici. Come sapete, anche frutti e ortaggi possiedono al proprio interno succhi ricchi di ioni che sono quindi dei conduttori elettrici. Come ogni batteria, anche questa ha una durata limitata. Infatti, dopo poco tempo, sugli elettrodi di questa pila avvengono delle reazioni chimiche di un altro tipo che li polarizzano ed impediscono alla reazione di proseguire. La forza elettro-motrice (fem) cala e la pila non funziona più. Normalmente, quello che avviene è una produzione di idrogeno sull'elettrodo di rame e sull'elettrodo di zinco si formano dei composti di ossidazione che ostacolano il contatto tra il metallo e l'elettrolita. A questo punto, si dice che gli elettrodi sono polarizzati. Per ottenere una maggiore durata della pila e una maggiore erogazione di energia elettrica, occorre utilizzare un elettrolita più adatto. EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.it Scheda “LE FONTI DI ENERGIA” Data________________Scuola _____________________________________________Classe_______ Elencate tutte le fonti di energie che conoscete, datene una definizione, e cercate di individuare gli aspetti positivi e negativi di ciascuna di esse. FONTE DEFINIZIONE PRO CONTRO EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.it FONTE DEFINIZIONE PRO CONTRO EDUCATIONAL BOX ENERGIA – Secondaria 1° grado – http://ragazzi.gruppohera.it
