Nella prima attività si vuole arrivare a definire la spinta di Archimede[I1][F1][E1][Es1].
Per far ciò faremo confrontare ai ragazzi il peso di un oggetto fuori e dentro l’acqua in modo da mostrare loro “concretamente” gli effetti della forza rivolta verso l’alto che agisce su di un oggetto immerso in un liquido.
Occorrente:
Un contenitore graduato trasparente.
Un peso da 50 g.
Un dinamometro.
Consegna per gli allievi.
“Prendete il pesino che vi ho dato ed agganciatelo al dinamometro, verificando che il suo peso è pari a 50 g.
Versate nel contenitore una quantità di acqua tale che il suo livello sia maggiore dell’altezza del peso considerato e controllate il volume di acqua utilizzando le tacche graduate del contenitore.
Secondo voi, se immergiamo il corpo nell’acqua si avranno variazioni di peso? E cosa mi dite del livello dell’acqua? Scrivete sul vostro quaderno le vostre ipotesi.
Ora immergete il peso ancora agganciato al dinamometro nella vaschetta piena d’acqua e leggete la misura indicata dallo strumento; controllate, inoltre, il livello dell’acqua per verificare se è variato, in questo modo verificherete la correttezza delle vostre ipotesi precedenti. Inserite i dati nella tabella sottostante e giustificate il risultato ottenuto.”
| | Corpo non immerso | Corpo immerso |
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| Peso corpo | |
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| Livello acqua | |
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Commento didattico.
Se l’attività è stata svolta correttamente, gli studenti dovrebbero aver verificato che un corpo immerso in acqua è “più leggero” di quando ne è al di fuori; inoltre il livello dell’acqua nel contenitore è aumentato.
L’insegnante dovrebbe chiedere a ciascun gruppo come ha giustificato questi fenomeni e dovrebbe scaturire una discussione costruttiva tra tutti gli alunni in modo da raggiungere tutti la stessa conclusione.
Il primo punto da affrontare è la variazione della misura indicata dal dinamometro. Memori degli studi fatti sulle forze, gli alunni, anche su suggerimenti opportuni del docente, dovrebbero arrivare ad affermare che l’oggetto immerso in acqua è soggetto ad una forza diretta verso l’alto che lo fa sembrare “meno pesante”: è la spinta di Archimede![I1][E1][F1][Es1]. E che intensità ha questa forza? Per trovarla basterà calcolare il volume del pesino e trovare una relazione tra di esso e l’aumento del livello dell’acqua; i ragazzi non dovrebbero avere difficoltà nel verificare che i due volumi coincidono (evidenza empirica già utilizzata nelle lezioni precedenti quando si è calcolato il volume di oggetti per immersione)! Pertanto ora vi sono le premesse per definire la spinta di Archimede: un oggetto immerso in un liquido riceve una spinta verticale diretta verso l’alto pari al peso del volume del liquido spostato.
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