Il 2 e 3 dicembre i partecipanti sono stati divisi in gruppi di lavoro formati da docenti di Matematica, Fisica e Scienze e hanno elaborato percorsi curriculari partendo da esperienze di laboratorio, realizzate in sede, per la Fisica e le Scienze e da problemi di Matematica attinenti a situazioni di realtà. I gruppi di lavoro, tre per ogni disciplina, sono stati coordinati da docenti universitari e da tutor provenienti sia dal mondo della scuola che da quello della ricerca universitaria.

I materiali prodotti sono:

• esperimenti
• percorsi didattici
• Problemi

In questa pagina sono raccolti e i materiali prodotti dai gruppi di lavoro e aggiornati man mano che vengono sottomessi nella forma definitiva.

 

Gruppi di Fisica

Fisica 1: esploriamo l'Induzione Elettromagnetica  (presentazione)

Tutor: Novella Sesitini (IIS Badoni, Lecco), Maria Concetta Petitto (Istituto A. Volta, Caltanissetta), Paola De Paolis (IIS G. Marconi, Civitavecchia)
Docente: Carlo Meneghini

Le attività si sono concentrate su fenomeni riguardanti l'induzione elettromagnetica realizzabili anche con materiali strumenti facilmente reperibili a costo contenuto on-line o presso ferramenta.  In una prima fase ci siamo concentrati sulla metodologia: come osservare quantitativamente un fenomeno? Ovvero come effettuare la misura? L'uso di uno smartphone è decisamente un modo comodo: fissando opportuni riferimenti nell'area di lavoro e analizzando il video in un secondo tempo è relativamente semplice prendere con calma misure di spazio e tempo.  Per questo è comodo utilizzare il software AvidEmux (http://avidemux.sourceforge.net/), un software di video editing freeware, semplice da usare. (Nota: utilizzare il sito ufficiale di Avidemux e non siti secondari come Softonic!!). Le attività presentate sono state di tipo qualitativo e quantitativo.

Esperimenti

Realizzazione di un Galvanometro: utilizzando una bobina (si può acquistare anche solo il rame smaltato e realizzare quindi la bobina manualmente), una freccia in cartoncino e una coppia di magnetini al Neodimio si costruisce un galvanoscopio molto sensibile che si può usare, ad esempio, per rivelare la corrente indotta da un magnete che si muova in prossimità di una seconda bobina. Si osserva qualitativamente l'effetto della velocità del movimento del magnete sull'ampiezza delle oscillazioni del Galvanoscopio.

Il paracadute Magnetico: è un esperimento che si presta a diversi gradi di complessità sia in fase di realizzazione che di interpretazione. E' didatticamente molto utile cominciare con osservare cosa succede quando una sferetta magnetica (https://www.supermagnete.it/)  viene fatta cadere in tubi di materiale diversi (plastica o alluminio), sezioni diverse e spessori diversi delle pareti. Si osserva che i) un materiale diamagnetico (Al, o Cu) frena la caduta del magnete, ii) che aumentando la sezione interna del tubo (a parità di spessore delle pareti) l'azione frenante si riduce, iii) aumentando la sezione delle pareti del tubo (a parità di diametro interno) l'azione frenante aumenta, iv) se la parete del tubo presenta incisioni verticali l'azione frenante diminuisce. Questo permette di collegare l';azione frenante alle correnti indotte e l'energia potenziale (caduta della sferetta) si dissipa per effetto Joule.  La misura dei tempi di caduta può essere cronometrata dal video con una buona precisione. L'esperimento può essere reso molto accurato (sono stati ricavati da questo esperimento i dati per preparare l'esempio di II prova di Maturità) utilizzando un set-up Arduino con opportuni sensori a effetto Hall (descritto nell'esperimento FIS-360 in via di pubblicazione) (Materiale didattico: LINK1, LINK2)

Scivolo con attrito magnetico:si realizza un piano inclinato con una guida in plastica su cui fare scorrere un magnete (https://www.supermagnete.it/) Posizionando una stecca di metallo (diamagnetico, quindi Al o Cu) si osserva come l'attrito aumenti. Le riprese con il cellulare permettono di ricavare i parametri delle equazioni del moto. Nella regione di moto rettilineo uniforme si può calcolare il coefficiente di attrito dinamico al variare dell'inclinazione del piano, con o senza stecca metallica. (LINK)

Misura di forze tra magneti: Si usa una bilancia elettronica da cucina (sens. 1g), un tubetto di plastica trasparente e una coppia di magneti (Lato = 1cm, https://www.supermagnete.it/): un magnete si incolla (pongo) sulla bilancia, si posizione il tubetto di plastica (lo stesso in cui vengono spediti i magneti) e il secondo magnete si posiziona sopra il primo con polarità opposte. Spingendo il magnete superiore sulla bilancia si legge il peso corrispondente alla forza con cui i magneti si respingono. Usando un regolo graduato si può quindi misurare la forza in funzione della distanza tra i magneti e studiarne l'andamento. E' un andamento complesso (vedi: https://en.wikipedia.org/wiki/Force_between_magnets Force between two bar magnete) che mette in luce l'importanza delle approssimazioni nel trattamento dei fenomeni reali (es. FIS-381). E' un esempio interessante di uso di scale logaritmiche per ricavare gli 'andamenti' delle leggi di potenza.

Misura di forze tra spire e magneti:Un set-up simile, costituito dal magnete incollato sulla bilancia da cucina, una bobina sospesa sulla bilancia e una serie di batterie serve per misurare la forza di attrazione/repulsione esercitata dalla  corrente  nella bobina.  Esperienza interessante perchè la resistenza interna delle batterie gioca un ruolo fondamentale per spiegare quantitativamente il fenomeno. (LINK)

 

Fisica 2: Il dualismo Onda-Particella (presentazione)

Materiali LINK

Fisica 3: Cancellare guardando: una gomma quantistica (presentazione)

 

Gruppi di scienze

Scienze 1: Terremoti: Come, dove…quando?

Tutor: Carmen Giovanelli (LS A. Tosi, Busto Arsizio), Pietro Crimi (IIS A. Volta , Palermo)
Docente: Francesca Cifelli

Il programma di lavoro svolto dal gruppo di Scienze 1 (Scienze della Terra) è stato articolato nel seguente modo. Dopo una breve presentazione sul lavoro da svolgere (download PPT) sono stati realizzati degli esperimenti inerenti al tema: i terremoti. Gli esperimenti sono stati di due tipi. Un primo set di esperimenti è stato dedicato alla comprensione fisica del terremoto: come si originano i terremoti (Sci-355), come si propagano le onde sismiche (Sci-358) come si registrano (Sci-354), se è possibile prevedere i terremoti (Sci-356). Un secondo set di esperimenti è dedicato a quali sono gli effetti di un terremoto sul territorio, in funzione della tipologia di costruzioni e dei terreni sui quali le costruzioni si fondano (Sci-288 , Sci-357). Sono stati poi proposti degli esercizi da svolgere durante l’incontro sulla costruzione delle dromocrone e sulla localizzazione di un terremoto di magnitudo M = 4.7 relativo alla recente sequenza sismica dell’Italia Centrale (Sci-359).

Sono stati, infine distribuiti dei documenti sulla recente sequenza sismica che ha interessato l’Italia Centrale (download PDF). Tali documenti sono corredati anche di immagini e mappe che riguardano la sismicità regionale e globale, con particolare attenzione alla distribuzione geografica dei terremoti.

Esperimenti

Il gruppo Scienze 1 si è occupato di Terremoti usando in parte il materiale proposto nella Sismobox,  kit realizzato e presentato durante i laboratori itineranti regionali.

• Origine dei terremoti, un esperimento  che permette di misurare l'arrivo delle onde generate da un 'terremoto' in due differenti 'stazioni di misura' e di fare delle considerazioni sulla velocità di propagazione delle onde (Sci-355).
• Localizzazione di un terremoto: epicentro e ipocentro. In questa esperienza, utilizzando i sismogrammi prodotti in tre stazioni da un evento sismico avvenuto in Italia Centrale (3 novembre 2016, M=4.7),  si mostra come definire  l'epicentro di un evento sismico (Sci-359).
• Effetti di un terremoto su edifici: questa attività visualizza quali possono essere gli effetti di un terremoto sul territorio, in particolare sulle costruzioni, in funzione della tipologia di costruzioni e dei terreni sui quali le costruzioni si fondano (geologia del sottosuolo) (Sci-357).
• Onde sismiche e molle Slinky: utilizzando una molla "Slinky", una molla di costante elastica molto bassa, è possibile visualizzare le modalità con cui si propagano le onde sismiche nell’interno della Terra (Sci-358).
• Costruire un sismografo: la costruzione di un semplice sismografo consente di capirne i principi di funzionamento (Sci-354).

 

Percorsi didattici sviluppati

Gli esperimenti, gli esercizi e i documenti hanno rappresentato il punto di partenza per la costruzione, assieme al gruppo di docenti, di tre percorsi didattici, raccordabili tra loro:

• Perché la Terra trema (Percorso 1)
• Perché proprio ad Amatrice (Appennino Centrale)? (Percorso 2)
•  Il terremoto di Amatrice (Appennino Centrale): si poteva evitare il disastro? (Percorso 3)

 

Prova esperta

Successivamente all’incontro di Bologna, è stata realizzata una prova esperta (testo della prova pdf) sull’argomento terremoti. Sulla prima versione del testo è aperta una discussione sul forum (riservata agli iscritti)  al fine di migliorarla e proporla come esempio di seconda prova di maturità.

 

Scienze 2

Scienze 3

 

Gruppi di Matematica

Matematica 1

Matematica 2

Matematica 3