DA
osio Alfonso
I sensori ambientali di uno
smartphone/tablet nella didattica
delle Scienze Fisiche
IIS J.F.Kennedy
Via de Gasperi,20, 35043 Monselice
(PD)
[email protected]
Introduzione
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Smartphone
– Telefono cellulare dotato di sensori ambientali (giroscopio,
accelerometro, magnetometro, barometro, sensore di prossimità,
etc.)
Diffusione degli smartphone1)
– In Italia, circa il 90% degli studenti a partire dalla scuola secondaria
possiede uno smartphone
– Tutti i possesso i ha o utilizzato al e o u a volta u a App
Potenzialità didattiche
–
Smartphone= siste a di a uisizio e dati po tatile
• Molte applicazioni libere consentono la registrazione del flusso
dati dei sensori
– Si possono condurre esperimenti di Fisica (non facilmente realizzabili
con la strumentazione presente nei laboratori scolastici)
1)
Una vita da Social (polizia dello Stato 2015)
Il nostro lavoro
• Progetto pomeridiano dove i sensori degli smartphone
sono stati utilizzati per esperimenti di cinematica,
acustica, magnetismo, calorimetria
• Metodologia : IBSE
• App Android/Ios
9 Maggio 2015
Tablet School 6 Roma- D A
osio Alfonso, I sensori ambientali di uno smartphone/tablet
nella didattica delle Scienze Fisiche.
Il campo magnetico indotto in un solenoide
Visualizzazione 3D del campo magnetico (natura
vettoriale) indotto in un solenoide(punto di
forza). Analisi delle leggi fisiche
Frequenza massima di campionamento 50 Hz
(punto di debolezza)
Tablet School 6 Roma- D A
osio Alfonso, I sensori ambientali di uno smartphone/tablet
nella didattica delle Scienze Fisiche.
Verifica sperimentale della legge di
Biot-Savart
Misu a della pe
ea ilità
ag eti a dell a ia e o e elativo
i o e del
Registrazione del flusso dati
Condivisione dati
Analisi dati con programmi di calcolo
Tablet School 6 Roma- D A
osio Alfonso, I sensori ambientali di uno smartphone/tablet
nella didattica delle Scienze Fisiche.
%
Esperimenti di acustica (14pp articolo submitted a TD CNR)
Risonanza in un tubo chiuso/aperto
Velocità del suono in aria ed in acqua , v=f(T)
Tablet School 6 Roma- D A
osio Alfonso, I sensori ambientali di uno smartphone/tablet
nella didattica delle Scienze Fisiche.
Attenuazione sonora
Interferenza/Diffrazione
Tablet School 6 Roma- D A
Effetto Doppler
osio Alfonso, I sensori ambientali di uno smartphone/tablet
nella didattica delle Scienze Fisiche.
Sensore Barometro (non disponibile su tutti i device), sensore temperatura
Leggi dei gas
Tablet School 6 Roma- D A
osio Alfonso, I sensori ambientali di uno smartphone/tablet
nella didattica delle Scienze Fisiche.
Radioattività e magnetismo
Esperimenti di meccanica
Meccanica e video editing
Efficacia didattica
A
•Esperimenti con p e isio e dell o di e del %
•Analisi vettoriale del campo magnetico (da interfacciare con software gratuito tipo FEMM)
•A pia ga
a di espe i e ti di a usti a o
ate iale pove o
•Smartphone quale unico strumento per condurre alcuni esperimenti di Fisica
B
Gli studenti dicono dello smartphone nelle Scienze fisiche:
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fa ile da usa e
èu
io st u e to
po ta ilità espe i e to ealizzati a asa
utilizzo auto o o
è alla oda
Tablet School 6 Roma- D A
osio Alfonso, I sensori ambientali di uno smartphone/tablet
nella didattica delle Scienze Fisiche.
Il sensore accelerometro
Caduta libera innescata
facendo bruciare lo spago,
per avere condizioni iniziali
del moto con
vy = 0m/s
y0 = 0m
Punto di arrivo (cuscino)
yf = 2m
Legge del moto (OF):
y = ½ g Δt2
(1)
In condizioni di riposo l’accelerometro segna lungo l’asse z (verticale)
Una accelerazione pari a g. In caduta libera pari a zero!
PIANO INCLINATO
Y
0.20 m
(*) Disallineamenti residui non
compromettono l’esito della misura
1.65 m
Ma anche…
Moto circolare (un alunno ruota su se stesso, analisi delle forze in gioco)
Pendolo semplice
Calcolo della costante elestica di una molla
Rimbalzo di una pallina
Video editing
Uso del software a pagamento Vernier Video Physics (da IOS)
Uso del software gratuito Tracker (da PC)
Gestione del flusso dati
Ampia gamma di esperimenti: Analisi del volo di un uccello, Moto
parabolico,
Cinematica di fenomeni Fisici e Biologici, etc.
Prospettive
Uso di sensori non inflazionati
•Calorimetria e leggi dei gas (work in progress)
•Relatività/curvatura(Giroscopio, work in progress)
•Realizzazione di App ad ho pe la didatti a delle “ ie ze fisi he
(autosetting sensori, video editing, cloud se ve t a s uole,…
•Sensibilizzare produttori a sviluppare per la didattica ulteriori sensori o migliorare
gli esistenti, accessori (sensor EM plug-in Module, a alisi spett ale FFT, ….
•Analisi flusso dati e ricostruzione in 2D e 3D (esistono già App a…..)
•Flipped lessons, MOOC, “POC….
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Bibliografia
A aldi, U., LA aldi pe il Li ei “ ie tifi i vol. , )a i helli, Bolog a,
.
Galante, L., lombardi, A.M., Acustica con una bic e uno smartphone, La Fisica nella scuola, XLVI,2,
2014, 54-58.
Khun, J., Vogt, P., Applications and examples of Experiments with Mobile Phones and Smartphone
on Physics Lessons, Frontiers in Sensors, 1, 4, 2013, 16-27
Oprea,M. Miron, C., Mobile phones in the modern teaching of physics, Romanian reports in Physics,
66,4, 214, 1236-1252
Perez-Losada, J., Fort, J., Using Smart Phones To Enhance Undergraduate Learning In Laboratory
Classes, 7th congres International de Docencia universitaria I Innovacio, Barcelona, 2012.
