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II fase: interazione fra corpi in quiete
Per tutti gli esperimenti si suggerisce di fare dei disegni schematici
che rappresentano i vari corpi interagenti, specificando per ogni corpo
le varie forze agenti e l'origine di tali forze. Dal momento che
è possibile che gli studenti non abbiano mai studiato il
concetto di equilibrio si suggerisce di presupporre un concetto
primitivo di equilibrio basato sulla esperienza comune e che
sarà poi precisato in seguito.
Nella prima fase abbiamo verificato che il modificarsi di alcuni dei
parametri descrittivi del corpo, come forma, velocità,
posizione, mette in evidenza la presenza di almeno
un’interazione. Adesso occorre puntualizzare (portando degli
esempi) che talvolta alcuni di questi parametri possono restare
immutati per effetto di più interazioni (due ragazzi che
tirano, in opposizione, un oggetto rigido che resta fermo; una molla
che viene tenuta compressa tra le mani, mantenendone costante la
deformazione; etc….).
Scopo degli esperimenti è quello di mettere in evidenza che
un’interazione, sia essa dovuta ad una spinta o
all’attrito o di natura magnetica, si esplica sempre
attraverso due forze di uguale intensità e di verso opposto.
Gli esperimenti proposti in questa fase (scheda 3) sono i
seguenti:
1. Indagine sulla intensità
delle forze di azione e di reazione (punti
1 e 2)
Questo esperimento è il più immediato e semplice
da capire perché il sistema su cui si opera consiste solo
dei due misuratori che interagiscono tra loro (ed esternamente con le
mani dello sperimentatore).
Si tratta perciò di un esperimento particolarmente "pulito"
e facile da interpretare e costituisce quindi una premessa essenziale
agli esperimenti successivi.
2. Interazione per attrito (punti 3, 4 e 5)
L’esecuzione dell’esperimento qualitativo iniziale (punto 4 della
scheda) in cui gli studenti devono "sentire" le forze che si oppongono
allo slittamento tra due superfici scabre, richiede di procurare
oggetti con superfici ad alto coefficiente di attrito.
Buoni risultati si ottengono incollando della carta vetrata a dei
blocchetti di legno; diminuendo man mano la grana della carta vetrata e
a parità delle altre condizioni (peso dei blocchetti,
pressione delle mani etc.) si può "sentire" diminuire sulle
mani la forza che si oppone allo scivolamento.
Per l’esperimento quantitativo (punto 5) si fissi ad
un carrello una tavoletta con una faccia piuttosto ruvida e si ponga il
carrello su una guida orizzontale. Si poggi sulla tavoletta A un
secondo blocchetto di legno B.
3. Interazione magnetica (punto 6)
L’esperimento può essere eseguito con i due
magneti posti nella configurazione di attrazione o repulsione.
L’esecuzione è più semplice se i due
magneti vengono utilizzati nella configurazione di repulsione.
Magneti che si respingono
I magneti debbono essere fissati su due carrelli che
verranno posti su una guida orizzontale a basso attrito.
Magneti che si attraggono
I due magneti (in posizione di attrazione) vengono fissati
ai carrelli che vengono posti sulla guida avendo cura di interporre tra
i magneti uno spessore di legno
A questo punto è opportuno, una volta per tutte, discutere a
fondo l'interazione verticale con il tavolo (o guida), avvertendo che
in seguito questa interazione non sarà esplicitata.
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