LICEO GINNASIO STATALE "R. L. SATRIANI“ Classe IIIF a.s. 2011/12 SEZIONE SCIENTIFICA

1. LICEO GINNASIO STATALE "R. L. SATRIANI“ Classe IIIFa.s. 2011/12 SEZIONE SCIENTIFICA CASSANO JONIO “FISIC A FUMETTI” Progetto didattico di Fisica (no-profit) curato dalla prof.ssa Diana Anna Rita

2. FisicA fumetti Esercizi guidati di Cinematica . . . Con illustrazioni

3. Fisic_A fumettiè un progetto didattico multimediale (no-profit) realizzato durante l’anno scolastico 2011/12 nella classe IIIF del Liceo Classico “Satriani“ -sez. Scientifica- di Cassano Jonio, su proposta della professoressa di Fisica e senza alcun tipo di copertura finanziaria da parte di terzi. L’idea di un DVD e di un libretto illustrato con esercizi guidati sugli argomenti di Cinematica studiati nella prima parte dell’anno scolastico, è giustificata dal desiderio di valorizzare i talenti degli alunni (coloro che liberamente hanno scelto di partecipare al progetto e che hanno fatto firmare ai genitori una liberatoria per la tutela delle immagini e per la privacy), ponendoli al servizio di uno studio che prescinda dal mero nozionismo e faccia riferimento alla vita concreta ed ai suoi fenomeni fisici. Tale decisione è stata ben accolta dal Dirigente Scolastico, dal Consiglio di Classe e dal Collegio Docenti dell’Istituto. Il video, girato a scuola dalla Prof.ssa Diana, vede come protagonisti quasi tutti gli alunni della classe ed è stato montato dall’alunno Di Maria Giuseppe. Le illustrazioni a fumetti sono stati curati dall’alunna Selvaggi Claudia, la quale ha inventato due personaggi che fanno da guida all’analisi dei problemi affrontati nel libro. I due personaggi a fumetti si chiamano Michele ed Elisa.

4. Alcuni esercizi sono stati scelti fra quelli proposti nel libro di testo: “La Fisica di Amaldi- Idee ed esperimenti” (Ed. Zanichelli) e sono stati svolti e descritti dai seguenti alunni: • Laura Mancuso - Martina Cirone- Gianmarco Pio Aita • Ilaria Oriolo - Federica Furiato • Si precisa che il lavoro è stato svolto in orario extracurriculare, con invio dei lavori svolti, mediante e-mail, senza ridurre il tempo-scuola di mattina; due sole lezioni sono state dedicate alla realizzazione del video nell’Istituto. • Hanno partecipato al video i seguenti alunni: • Gianmarco P.Aita- Martina Cirone– Danilo De Vivo– Salvatore P.Di Maria– Federica Furiato- Danilo A.Gallo– Giovanni Graniti– Laura Iannicelli– Giulio M.Lanzillotta– Marina Lo Passo– Erica Mancuso– Laura Mancuso– Ilaria Oriolo– Giovanni B.Romio– Claudia Selvaggi– Cristian Sposato • Si ringrazia il Dirigente Prof.ssa Agata Foti. • Il progetto è stato curato • dalla prof.ssa Anna Rita Diana

5. La CINEMATICA, in Fisica, è quella parte della Meccanica che ha l’obiettivo di descrivere come si muovono gli oggetti, senza indagare sulle cause che hanno prodotto il moto. Gli esempi di cui ci occupiamo in questo progetto riguardano moti unidimensionali, che avvengono sia parallelamente che perpendicolarmente alla Terra (trascurando le forze d’attrito). Lo studio introdotto all’inizio dell’anno scolastico ha visto le accurate definizioni di unità e strumenti di misura, unitamente ad un riferimento sulla gestione di numeri in notazioneesponenziale e sulla possibilità di errori che spesso si verificano per cause accidentali o sistematiche. Tali nozioni non le vogliamo riportare in modo teorico nel nostro libro, ma ci serviranno per affrontare i problemi da noi scelti, facendoci da supporto ai calcoli .

6. Inizia dunque il nostro viaggio con i due compagni di studio: Michele ed Elisa….

7. Ciao Elisa! Ciao, Michele! … Cominciamo? Claudia Selvaggi La Fisica studia i fenomeni naturali. . . La Meccanica studia l’equilibrio e il movimento dei corpi Le leggi della Meccanica descrivono il movimento dei pianeti e il movimento degli oggetti sulla Terra…

8. Lo studio della FISICA ci ha appassionato e vogliamo svolgere degli esercizi, condividendoli con voi….

9. Michele, cominciamo ad elencare le formule : OK! Claudia Selvaggi Ecco le formule che useremo per il moto rettilineo uniforme a velocità costante:

10. Invece per il moto rettilineo uniformemente accelerato useremo le seguenti formule: Nel caso in cui si tratti di un moto in frenata l’accelerazione avrà segno negativo.

11. Allora, ecco il primo esercizio…. • MOTO IN VERTICALE CON LANCIO INIZIALE • Esercizio N°1 • Con una fionda, Michele lancia un sasso verticalmente verso • l’ alto dall'altezza di 1 m dal suolo. La velocità iniziale del sasso è 10 m/s. • - In quanto tempo il sasso raggiunge l’altezza massima? • - Quanto vale l’altezza massima raggiunta? • Dopo quanto tempo dal lancio, il sasso tocca il suolo? • Dati: • So= 1 m • Vo= 10 m/s • Incognite: • t1=? • S=? • t2=?

12. Lancio il sasso da una distanza di un metro dal suolo Claudia Selvaggi

13. Le formule che descrivono questo moto sono: • Per lo spazio • Per la velocità • V= Vo+(-g)t L’ accelerazione è negativa perché il verso di percorrenza del sasso è opposto al moto in caduta libera sottoposto all’accelerazione di gravità (si tratta infatti di un moto in frenata, verso l’alto), pertanto si ha : - g= - 9,81m/s².

14. Per calcolare il tempo che occorre per raggiungere l’altezza massima dobbiamo utilizzare questa formula: V=Vo+(-g)t In cima, quando il sasso raggiunge l’altezza massima, la velocità è uguale a 0 e quindi, sostituendo i dati, sarà : 0= 10m/s -9,81m/s² *t1 Siccome ci occorre il calcolo del tempo, dobbiamo ricavare la formula inversa (spostando “Vo” a sinistra e cambiando segno, inoltre dividendo per l’accelerazione “-g”, si ottiene il tempo in cui il sasso raggiunge l’altezza massima):

15. Avendo calcolato il tempo, si può determinare lo spazio percorso (altezza massima raggiunta) mediante la seguente formula : S= 1m +10,2 - 5,10m (nelle unità di misura, i secondi sono stati semplificati e restano solo i metri) S= 6,1 m (altezza massima raggiunta) Ora per determinare il tempo finale, in cui il sasso tocca il suolo, dobbiamo considerare la formula seguente (con accelerazione di gravità “g” positiva, rivolta verso il basso):

16. Sapendo che in questo caso la velocità e lo spazio iniziali saranno considerati con valore nullo perché il sasso riparte da fermo, sarà: Pertanto t2²= 1,243s2 da cui, approssimando e ricavando la radice quadrata, A questo punto per ottenere il tempo totale dobbiamo sommare i due valori ottenuti: il tempo per raggiungere l’altezza massima t1 1,02s + il tempo per cadere al suolo t2 1.12s = tempo totale 2,14 s In conclusione possiamo affermare che il sasso lanciato da Michele da un metro di altezza ha raggiunto un’altezza massima di 6,1 metri dopo 1,02 secondi dal lancio; inoltre il sasso è caduto, giungendo al suolo, dopo un tempo di 2,14 secondi, rispetto a quando è stato lanciato. Occorre sottolineare che i dati ricavati sono stati in parte arrotondati e quindi vanno considerati come approssimati. Svolgimento di LAURA MANCUSO

17. Moto uniformemente accelerato  Esercizio N° 2 Elisa osserva un’automobile che parte da ferma con un’accelerazione a = 4 m/s2 . Vuole determinare quanto tempo impiega a raggiungere la velocità di 32 km/h e quanto spazio percorre durante la fase di accelerazione. Claudia Selvaggi

18. RISOLUZIONE es. N°2 Poiché il moto è uniformemente accelerato, la velocità è regolata dalla legge v=vo+at, dove vo=0 perché l’auto parte da ferma (cioè con velocità iniziale nulla). v=vo+at da questa formula si ricava poi il tempo impiegato , con una formula inversa (dividendo per “a”) v = at t = v/a Siccome la velocità è espressa in km/h bisogna effettuare l’equivalenza in m/s dividendo il valore “32” per 3,6 (fattore di conversione fra km/h a m/s) quindi: (32/3,6 = 8,888 vale circa 8,89)

19. 0 m 9,86 m

20. Il grafico che otterremo sarà una parabola con concavità rivolta verso l’alto.

21. Spazio percorso in metri Tempo In secondi

22. MOTO RETTILINEO UNIFORME  Esercizio N°3 I tre cannoni di Roma Nella città di Roma il mezzogiorno era segnalato dallo sparo di un colpo di cannone sul colle Gianicolo. In una ricostruzione ispirata a questo fatto storico, sono posizionati tre cannoni sulla cima di altrettanti colli Aventino (A), Campidoglio (B) ed Esquilino (C) e situati alle distanze : 12 km, 16 km e 20 km.

23. Alle 12:00 in punto, il cannone A spara un colpo. Il cannone B spara a sua volta appena udito il colpo proveniente dal colle A, e il cannone C spara dopo aver udito i colpi provenienti dai colli A e B. La rievocazione si conclude quando, sentiti i colpi provenienti dai colli B e C, il cannone A spara per la seconda volta. La velocità del suono in aria è di circa 3,32x 102 m/s.

26. Esercizio svolto da Aita Gianmarco Pio

27. Moto in caduta libera Michele lascia cadere un sasso in un pozzo profondo 50 m Claudia Selvaggi

33. Perché lo spazio a disposizione per frenare era di 20 metri, ma a Michele ne occorrono 16,08 per fermarsi! Esercizio svolto da Federica Furiato

34. Che te ne pare, Elisa? A A me è sembrato interessante!.... Ma ora è arrivato il momento di salutare tutti coloro che ci hanno seguito! Claudia Selvaggi salutiamo tutti e... raccomandiamo agli alunni di STUDIARE!

35. Il lavoro svolto dagli allievi, con l’aiuto delle illustrazioni di Claudia Selvaggi, con la presentazione in PowerPoint creata, corretta e organizzata dalla Prof.ssaAnna Rita Diana, sembra che abbia avuto esiti positivi a livello di didattica partecipata. Si spera dunque che possa avere la stessa utilità per coloro che potranno e vorranno analizzarlo. E’ superfluo sottolineare il fatto che non si tratti di un lavoro esaustivo sugli argomenti, ma che si è scelto di analizzare solo alcuni aspetti della Cinematica studiata. Pertanto si rimanda ad un buon utilizzo del libro di testo per tutti gli approfondimenti opportuni che gli alunni sono tenuti a fare nel corso di studi scolastico. Dopo il lavoro scritto nel presente formato (cartaceo e in presentazione PowerPoint) gli alunni hanno voluto cimentarsi in una presentazione video, per ripercorrere a grandi linee le argomentazioni di Cinematica studiate. Tale video, girato dalla stessa professoressa, riportato su DVD e montato dall’alunno Giuseppe Di Maria, ha visto l’impegno e la partecipazione di quasi tutta la classe.

36. La professoressa Diana coglie l’occasione per ringraziare : • Il Dirigente scolastico, prof.ssa Agata Foti per l’approvazione e la partecipazione nel video • Gli alunni della classe IIIF del Liceo • Il consiglio di classe e il collegio docenti • I genitori degli alunni, per la loro adesione e disponibilità • Il personale, docente e non docente e tutti coloro che hanno partecipato alla presentazione del lavoro. <<Se solo saremo capaci, come docenti, di far nascere negli studenti un barlume di passione verso le Scienze ed i numeri, anche senza ottenere grandi risultati, avremo già vinto!>> (Anna Rita Diana) W la Fisica ! . . .