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Educare al metodo scientifico: costruzione, validazione e utilizzo di modelli matematici della realtà

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L’ attività proposta è parte di un percorso laboratoriale interdisciplinare che coinvolge, oltre alla Fisica, anche Filosofia, Matematica e Informatica. L’obiettivo è quello far crescere negli studenti la consapevolezza che lo studio dei fenomeni naturali richiede necessariamente l’utilizzo del metodo scientifico.

Il fenomeno intorno al quale si sviluppa il percorso, è quello del moto di un corpo in presenza di una forza di attrito viscoso non trascurabile.

Viene dapprima studiato il moto di caduta di un corpo nell’aria. Per Aristotele questo moto avviene a velocità costante ed è un moto naturale che ha il fine di riportare il corpo nel suo luogo naturale. Il luogo naturale degli oggetti pesanti è la terra e la velocità del moto naturale aumenta con il peso del corpo. Aristotele trasse queste convinzioni utilizzando l’osservazione e il ragionamento.

Lo studio dello stesso fenomeno, effettuato con un metodo scientifico che non si limita solo all’osservazione e al ragionamento ma si basa anche sulla esecuzione di esperimenti con misurazioni, raccolta e rappresentazione grafica dei dati, permette di dedurre che la velocità di corpi leggeri che cadono in aria, aumenta tendendo asintoticamente ad un valore limite.

Si formula l’ipotesi che durante la caduta sul corpo agisce una forza di attrito variabile e, con una analisi quantitativa dei dati, effettata con l’ausilio di un programma di analisi grafica, si deduce la relazione tra intensità della forza di attrito viscoso e velocità del corpo durante la caduta.

Questa relazione viene utilizzata per costruire un modello matematico che descrive il moto del corpo soggetto ad attrito viscoso.

Utilizzando metodi numerici semplici e alla portata di studenti liceali, dal modello si deducono informazioni che permettono di validare il modello stesso e di fare previsioni sul comportamento di altri sistemi come, ad esempio, un oscillatore meccanico sottoposto ad attrito viscoso.

Tali previsioni, sottoposte a verifica sperimentale, confermano la validità del modello matematico.

 

Relatori

  • Ilarione Cormio – Docente di Fisica/Liceo Montalcini (IISS “G. Ferraris” – Molfetta)
  • Massimo Esposito – Dirigente Tecnico presso MIUR – Direzione Generale per gli ordinamenti scolastici e valutazione del sistema nazionale di istruzione

Info

Target: Secondaria II grado
Data: 20/10/2018
Orario: 14:00 - 16:00
Sala: C9 Attico
Tipologia: immersive