GRUPPO FISICA E OLTRE 2013/2014

I nostri pensieri sull’Associazione

• Siamo le nuove reclute dei GpS
• Siamo qui perché ci affascina la Scienza
• Vogliamo capire come hanno ragionato i grandi scienziati
• Ci piace vedere la Scienza da un nostro punto di vista
• Siamo un gruppo libero dove il nostro interesse personale coincide con gli interessi degli altri e tutti possono parlare liberamente
• Si è creato uno spirito di gruppo in cui si collabora l’uno con l’altro
• Nell’Associazione c’è molto scambio tra chi parla e chi ascolta
• Abbiamo scoperto che anche a 15 anni possiamo capire concetti e argomenti complessi
• Ci piace utilizzare la matematica per risolvere i problemi tecnici

Abbiamo discusso e studiato:

• Il moto dei satelliti
• Il funzionamento del G.P.S.La Gravitazione
• Gli Assi Cartesiani
• Il Piano Inclinato
• Le leggi dei moti
• La Trigonometria
• I campi elettrici e magnetici
• Le leggi ottiche e la scomposizione della luce
• I circuiti elettrici

Fisica e Oltre: attività 2014

Relazione a cura dei ragazzi tutor

“Fisica e Oltre” (dal libro di Werner Carl Heisenberg) è il gruppo dell’Associazione “Giovani per la Scienza” formato dai ragazzi più giovani che si riuniscono assieme a soci più grandi nell’Itis Galileo Ferraris. Il gruppo si  ritrova il mercoledì pomeriggio dalle 14:10 alle 16:10. Grazie alla nostra scuola e al nostro Preside Alessandro Gozzi, che hanno richiesto una collaborazione all’ associazione “Giovani per la Scienza” per l’integrazione da parte degli studenti dell’orario scolastico attraverso le nostre attività, abbiamo avuto un gran numero di ragazzi che hanno partecipato, portandoci ad organizzare il gruppo in modo diverso dagli altri anni, cosa che ha assegnato a noi “tutor” (ossia ragazzi di quarta e quinta soci dell’associazione) un’ importanza decisiva per la riuscita delle attività e ci ha portato ad assumere in modo più concreto le nostre responsabilità. Infatti i quattro gruppi che si sono formati sono stati portati avanti da noi in entrambe le ore, nelle quali funzioniamo da insegnanti per i più giovani, trasmettendo i concetti che già conosciamo e andando a studiare e approfondire quelli che sono nuovi anche per noi. Le nostre attività si svolgono principalmente nei laboratori, nei quali i vari gruppi presenti possono ripercorrere in ordine cronologico le scoperte effettuate da quegli scienziati che hanno portato uno sviluppo nel campo studiato. Ciò è molto importante perché permette di capire a fondo i concetti, in quanto ci si mette in condizioni simili a quelle presenti a quel tempo. Inoltre ripercorrendo la storia della scienza si comprende meglio la difficoltà degli  scienziati nello scoprire un concetto nuovo, che spesso oggi si dà per scontato. Questo lavoro è stato appassionante in quanto abbiamo potuto capire meglio le difficoltà nell’insegnare, e al contempo ci ha portato a imparare meglio molte cose perché un concetto si capisce bene solo quando lo si riesce a trasmettere agli altri. In tutto questo la Prof Bianca Ferrari ci ha costantemente sostenuto, dirigendo i vari lavori e presenziando a turno nei gruppi, quando ad esempio avevamo necessità di approfondire in modoparticolareggiato un concetto, spesso anche sotto il punto di vista teorico e filosofico. Inoltre il prof Luciano Arfini ci ha sempre assistito durante l’esecuzione degli esperimenti, insegnandoci a porre in primo piano la sicurezza.

Gli argomenti approfonditi durante questo corso nei vari gruppi sono stati:

• Il moto dei satelliti
• Il funzionamento dei GPS
• La Gravitazione
• Gli Assi Cartesiani
• Il Piano Inclinato
• Le leggi dei moti
• La Trigonometria
• I campi elettrici e magnetici
• Le leggi ottiche e la scomposizione della luce
• I circuiti elettrici

I quattro gruppi che si sono formati sono il gruppo elettrostatico, elettromagnetico, ottico e meccanico.

Gruppo meccanico

Responsabile: Cristian Genta 5°A

Viceresponsabile: Fabio Caviglia 2°G

Il gruppo si è occupato dello studio della meccanica classica. Abbiamo iniziato il nostro percorso con lo studio dei principali moti, partendo da quello uniforme sino ad arrivare al concetto di accelerazione. Per farlo abbiamo usato la logica su esempi pratici, descrivendo ciò che succede ad una pietra lanciata in alto e lasciata libera di cadere; insegnando quindi ai ragazzi a riportare graficamente il moto dei corpi. Dopo aver appreso a pieno questi concetti, abbiamo potuto introdurre il concetto dell’ energia potenziale e cinetica, riuscendo a ricavare da soli le formule. Per far ciò abbiamo immaginato di far cadere un corpo e applicando il principio della conservazione, abbiamo fatto capire che in assenza di attriti l’energia potenziale massima e quella cinetica massima dovevano uguagliarsi. Il nostro obiettivo finale è quello di utilizzare tutte queste nozioni per descrivere il moto e realizzare il grafico di una sfera appesa ad un’asta, tramite un filo: nella prima fase si porta la sfera all’altezza dell’ asta con il filo teso, quindi la si lascia cadere e compiere un arco, nella seconda fase quando la sfera raggiungerà il punto più basso il filo sarà reciso da un taglierino, che lascerà libera la sfera di proseguire la sua traiettoria, tracciando una parabola.

Gruppo elettrostatico

Responsabile: Paolo Rizzo 5°C

Viceresponsabili: Marco Sulla 2°B

Quest’anno abbiamo deciso di percorrere la strada che hanno compiuto gli scienziati, partendo dall’elettrizzazione di bacchette fino ad arrivare a montare un circuito funzionante e a costruire una pila funzionante. Ovviamente per fare questo, abbiamo seguito cronologicamente passo per passo l’evoluzione scientifica che ha subito questo ramo della fisica, provando ad immedesimarci nel pensiero degli scienziati dell’epoca. Si è cercato di legare al massimo la teoria con le prove in laboratorio proprio perché riteniamo che sia la strada migliore da percorrere sia per il suo maggior apprezzamento da parte dei ragazzi ma soprattutto perché intendiamo trattare l’argomento cercando di renderlo il più omogeneo e completo possibile, eliminando la differenza tra la teoria e la pratica. Abbiamo cercato di proporre varie scelte al gruppo nel percorso di quest’anno in modo tale che fossero i ragazzi a scegliere gli argomenti da trattare e quindi gli esperimenti da ricostruire in laboratorio, nel tentativo di coinvolgere tutti nel progetto che abbiamo portato avanti. Il percorso è partito dallo studio sui i modi e tipi di elettrizzazione, noti sin dall’antichità, arrivando a definire il concetto di carica elettrica. Successivamente abbiamo studiato le varie interazioni che sussistono tra le cariche, ricavandoci sperimentalmente la legge della forza di Coulomb. In seguito abbiamo introdotto il concetto di campo elettrico prodotto tra due o più cariche, in laboratorio infatti abbiamo visto come il campo vari a seconda del tipo di carica e dalla forma dell’oggetto caricato. Abbiamo utilizzato tutte le nozioni imparate in precedenza per poter andare avanti a studiare il concetto di potenziale elettrico e legarlo poi a quello della corrente elettrica, con l’obiettivo di poter studiare i circuiti elettrici insieme al gruppo di elettromagnetismo. Introdotti i concetti basi sui circuiti come, ad esempio, le definizioni di generatore, resistenza, nodo e interruttore, abbiamo ricavato sperimentalmente la prima legge di Ohm costruendo dei semplici circuiti costruiti dai ragazzi. Successivamente abbiamo aggiunto le definizioni di resistenze in serie o in parallelo studiando le differenze che vi erano tra i due schemi e discutendo su quale fosse il metodo migliore per poter costruire un impianto elettrico in una qualsiasi casa. Abbiamo, poi, costruito circuiti sempre più complessi dove i ragazzi dovevano ricavare sperimentalmente, dato un valore di tensione prefissato, le cadute di tensione relative ad ogni resistenza, la corrente che passava in una determinato nodo e la resistenza totale del circuito. Infine abbiamo studiato e riprodotto una pila, più precisamente la pila di Daniel, introducendo il concetto di potenziale di elettrodo di una batteria, di come l’energia possa cambiare forma e passare da energia chimica propria di un certo materiale ad energia potenziale elettrica pronta ad essere utilizzata per produrre lavoro.

Gruppo elettromagnetico

Responsabile: Andrea Badiale 5°B

Viceresponsabili: Federico Statiglio 3°B, Riccardo Bono 2°G

Il gruppo si è occupato di elettromagnetismo, ossia dello studio del campo magnetico e del campo elettromagnetico. Per quanto riguarda l’elettromagnetismo abbiamo cominciato studiando le calamite tramite esperimento notando che i poli opposti si attraggono mentre quelli uguali si respingono. Successivamente con l’esperimento della limatura di ferro abbiamo studiato le linee di forza del campo magnetico e notato cosi l’esistenza di sostanze ferromagnetiche e diamagnetiche ( limatura d ferro , carta ). In seguito, dai campi magnetici siamo passati a studiare i campi elettrici ed infine il potenziale e la corrente e la prima legge di Ohm. Abbiamo così potuto fare esperimenti costruendo piccoli circuiti

Gruppo ottico

Responsabile: Giorgio Crepaldi 4°C

Viceresponsabile: Luca Tancredi 3°C

Il gruppo si è occupato dello studio della luce, delle sue proprietà e della sua doppia natura (corpuscolare e ondulatoria). Si è iniziato con un introduzione generale sull’ottica e sul suo sviluppo, a partire dai primi esperimenti di Galileo e Newton fino ai giorni nostri. Successivamente si è legata la teoria alla pratica in modo molto stretto, studiando e al contempo osservando gli esperimenti. I primi esperimenti sono stati di ottica geometrica (interpretata con la teoria corpuscolare), chiamata così in quanto si può spiegare semplicemente con la geometria euclidea. A tal proposito si sono studiati gli specchi con la legge di riflessione, a iniziare da quelli piano fino agli specchi concavi e convessi. La legge di riflessione è molto semplice e dice che l’angolo incidente formato dal raggio incidente e la perpendicolare allo specchio è identico a quello riflesso, formato dal raggio riflesso e la perpendicolare allo specchio. Si è passati poi alla rifrazione, la quale per essere compresa ha bisogno della trigonometria: perciò è stata introdotta la trigonometria, prima su triangoli rettangoli e successivamente amplificata agli angoli di qualsiasi misura. La rifrazione è stata spiegata sia dal punto di vista corpuscolare che ondulatorio, con agganci alla chimica analitica (rifrattometria). Infine si è parlato di ottica prettamente ondulatoria, con gli esperimenti di diffrazione e interferenza, non spiegabili con la teoria corpuscolare. In questi esperimenti la luce passa attraverso piccoli fori o fessure dell’ordine della lunghezza d’onda della luce. In questo caso la luce raccolta su uno schermo forma particolari figure, dette frange di diffrazione e di interferenza, che noi abbiamo studiato.

RESPONSABILI

Giorgio Crepaldi 4°C, Andrea Badiale 5°B, Cristian Genta 5°A  Paolo Rizzo 5°C.

VICERESPONSABILI

Fabio Caviglia 2°G, Marco Sulla 2°B, Federico Statiglio 2°B, Riccardo Bono 2°G, Luca Tancredi 3°C.