Meccanica: forze ed equilibrio, lavoro ed energia di Lucia Abbo (abbo@to.astro.it), Elisabetta Contratto (elisabettacontratto@yahoo.it), Paola Fiumarella (paf1973@icqmail.com), Fulvio Poglio (f.poglio@warnews.it)

Mappa Concettuale

Fisica: meccanica

Leggi della dinamica: teoria e proposte di esercitazioni ed esperimenti

1. Introduzione al concetto di forza: tipi di interazioni, principio di azione-reazione

1.1 Inquadramento disciplinare e didattico
1.2 Manipolazione di oggetti:
        Scheda 1
        Scheda 2
1.3 Interazione fra corpi in quiete
        Scheda 3
1.4 Interazione fra corpi in movimento
        Scheda 4

2. Causa ed effetto delle forze: prima e seconda legge della dinamica

2.1 Le tre leggi della dinamica
2.2 Unità di misura della forza
2.3 Un po' di Storia: la nascita della Fisica Moderna
2.4 Relazione tra prima e seconda legge
2.5 Proposte di attività sperimentali
        Scheda 1
        Scheda 2
        Scheda 3

3. Statica

3.1 Premessa
3.2 L'equilibrio alla traslazione
3.3 L'equilibrio alla rotazione
3.4 Somma di forze parallele
3.5 Il baricentro: che cos'è? Come si può individuare?
        Spiegazione e schema delle configurazioni in equilibrio
        Un esempio 'ad effetto' realizzabile in classe
3.6 Equilibrio stabile, instabile ed indifferente
        Oggetti in equilibrio: scheda di lavoro

4. Lavoro ed energia: teoria e proposte di attività

4.1 Energia: forme e proprietà
4.2 Esperienza di trasformazione dell'energia
         Dal cibo alla bicicletta: calcolo dell'efficienza energetica
4.3 Lavoro: metodo per trasferire e trasformare l'energia
         La fionda: calcolo dell'efficienza energetica
4.4 Energia cinetica ed energia potenziale
4.5 Il Principio di conservazione dell'energia

Appendice: problemi ed esercizi

a.1Applicazioni dei principi della dinamica
a.2 Test sui principi della dinamica
a.3 Test sui principi della dinamica 2
a.4 Problemi
a.5 Risposte ai problemi a.4

  

Destinatari: insegnanti di fisica di scuola superiore. 

Contesto scolastico: studenti di età compresa tra 14 e 19 anni


Prerequisiti:    

Concetto di proporzionalità diretta ed inversa
Proprietà matematiche delle proporzioni
Sistemi di coordinate cartesiane in una, due e tre dimensioni.
Rappresentazione grafica di funzioni e di dati.
Equazioni di primo grado
Notazione scientifica.

Schema logico ed operativo del metodo sperimentale e scientifico.
Teoria della misura e degli errori
Cifre significative.

Concetto di grandezza scalare e vettoriale
Vettori. Componenti di un vettore. Composizione di vettori.
Grandezze fondamentali in fisica: massa, tempo, volume, densità
Unità di misura di lunghezza, tempo e massa nel Sistema Internazionale.
Equazioni dimensionali.
Cinematica


Obiettivi disciplinari: 

Conoscenze (sapere):

prendere coscienza che le interazioni tra corpi sono rappresentabili come forze e raggruppabili, in prima approssimazione, in due grosse categorie: interazione di contatto e interazione a distanza.
Riconoscere le interazioni di un corpo con i corpi circostanti e visualizzare le forze di azione e reazione
Il principio di inerzia e saper riconoscere in quali sistemi di riferimento esso è valido.
Il secondo principio della dinamica.
Le condizioni dell’equilibrio meccanico dei corpi rispetto alla traslazione e alla rotazione
Concetto di baricentro di un corpo
Lavoro ed energia e proprietà
Trasformazioni energetiche

Abilità (saper fare):


Risolvere semplici problemi relativi alla meccanica.
Riconoscere le diverse forme di energia e come essa si trasfomra
Risolvere semplici problemi relativi alle trasformazioni dell'energia ed al principio di conservazione.
Applicare le conoscenze ed abilità maturate a fenomeni reali

Obiettivi formativi
:

sviluppare capacità predittive su un fenomeno, sulla base di riflessioni su esperienze della vita quotidiana o su esperienze analoghe svolte precedentemente;
imparare che il significato scientifico dei termini che denotano le grandezze della meccanica hanno una connotazione ben diversa dal significato che diamo alle stesse parole nel linguaggio comune.
Lo sviluppo di capacità intuitive e logiche
La capacità di ragionare induttivamente e deduttivamente
L'abitudine alla precisione del linguaggio
La capacità di ragionamento coerente e argomentato


 
  1. Inquadramento disciplinare e didattico
  2. Fasi di lavoro
  3. I fase: manipolazione di oggetti
  4. Introduzione al concetto di forza: Scheda Studente 1
  5. Introduzione al concetto di forza: Scheda Studente 2
  6. II fase: interazione fra corpi in quiete
  7. Introduzione al concetto di forza II: Scheda studente 3
  8. III fase: interazione fra corpi in movimento
  9. Introduzione al concetto di forza III: Scheda studente 4
  10. Le 3 leggi della dinamica
  11. Misurazione delle forze 1
  12. Misurazione delle forze 2
  13. Un po' di Storia: la nascita della Fisica Moderna
  14. Legame tra i due Principi
  15. Attività 1: elastici come indicatori di forze
  16. Attività 2: elastici e peso
  17. Attività 3: allungamento di una molla con un peso
  18. Premessa
  19. L'equilibrio alla traslazione
  20. L'equilibrio alla rotazione
  21. Somma di forze parallele
  22. Il baricentro
  23. Spiegazione e schema delle configurazioni in equilibrio
  24. Un esempio 'ad effetto' realizzabile in classe
  25. Equilibrio stabile, instabile e indifferente
  26. Oggetti in equilibrio - Scheda di lavoro
  27. Energia: forme e proprietà
  28. L'energia si trasforma: dal cibo alla bicicletta
  29. Esperimento di introduzione al lavoro: la fionda
  30. La fionda: calcolo dell'efficienza energetica
  31. Dal cibo alla bicicletta: calcolo dell'efficienza energetica
  32. Energia cinetica ed energia potenziale [FR]
  33. Il Principio di conservazione dell'energia
  34. a.1 Applicazioni dei principi della dinamica
  35. a.2 Test sui principi della dinamica
  36. a3 Test sui principi della dinamica 2
  37. a.4 Problemi
  38. Risposte ai problemi a.4
  39. Mappa Concettuale
Elenco percorsi                                                                                  Edita
Edurete.org Roberto Trinchero