Lo scopo di questa attività è misurare il campo magnetico generato da un dipolo magnetico in funzione della distanza e ricavare sperimentalmente la dipendenza funzionale della forza magnetica fra dipoli dalla distanza alla quale sono posti (1/d)4.

Il laboratorio hands on costituisce un esempio di indagine dell’andamento delle forze fra dipoli magnetici; della forza fra magneti e correnti; degli effetti del campo magnetico su cariche in moto; degli effetti del campo magnetico su correnti dell’interazione fra correnti, degli effetti del campo magnetico su una spira percorsa da corrente.

Si parte dall’assemblaggio dell’apparato sperimentale e si eseguono le seguenti osservazioni:

1. Osservazione del fenomeno: interazione fra due dipoli magnetici attraverso la misura delle loro masse
2. Produzione di una tabella a due colonne con i risultati delle misure di massa e di distanza fra magneti
3. Elaborazione dei dati: interpolazione lineare (primo biennio); linearizzazione con i logaritmi (secondo biennio)
4. Interpretazione dei risultati – Comprensione del fenomeno osservato
5. Modello matematico
6. Approssimazioni in fisica dall’iperbole al polinomio di grado n
7. Approfondimenti: comprensione dell’analogia fra un magnete naturale e un elettromagnete (bobina)

Un aspetto didatticamente rilevante sta nell’analisi concettuale della forza fra magneti e della sua dipendenza con la distanza realizzata con materiali di facile reperibilità in modo che le esperienze possano essere facilmente riprodotte da docenti e studenti.

L’attività può essere realizzata sia nel primo che nel secondo biennio variando solo alcune strategie di lavoro e domande di ricerca. I prerequisiti sono da scegliere fra i seguenti, in base all’età dei ragazzi: misura ed errori; funzioni e dipendenze funzionali; algebra vettoriale (prima classe); principi della dinamica; equilibrio di forze; equazione della retta e ruolo del coefficiente angolare; algebra dei logaritmi; linearizzazione dei dati; uso del foglio elettronico Excel; dipolo magnetico.

Relatori

• Carlo Meneghini – Prof. dip. di Scienze, Università Roma Tre
• Giuseppina Tarantino – Prof. Scuola 8 marzo Settimo Torinese
• Anna Brancaccio – Dirigente comandata presso MIUR – Direzione Generale per gli ordinamenti scolastici e valutazione del sistema nazionale di istruzione