Tento di riprendere il filo, anche se è passato un po' troppo tempo e
non ricordo gran che quello che volevo dire.
> Per avere un'idea più chiara di cos'è la massa dovremo "usarla" in
> relazione alle altre grandezze che introdurremo un po' alla volta.
Il programma è sensato, ma io proverei a partire dalla spontanea
identificazione massa=peso.
Più avanti darò qualche idea di come si potrebbe differenziarle.
> Utilizzeremo i termini massa e forza, prima nel campo della statica
Non credo che userai mai la massa in statica.
Trascrivo la parte relativa alla meccanica dall'allegato A alle
linee-guida 2010 per gli istituti tecnici, settore tecnologico.
Non perché lo ritenga un modello, ma se non altro perché questo si
troverà sui libri di testo.
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Grandezze fisiche e loro dimensioni; unità di misura del sistema
internazionale; notazione scientifica e cifre significative.
Equilibrio in meccanica; forza; momento di una forza e di una coppia
di forze; pressione.
Campo gravitazionale; accelerazione di gravità; massa gravitazionale;
forza peso.
Moti del punto materiale; leggi della dinamica; massa inerziale;
impulso; quantità di moto.
Moto rotatorio di un corpo rigido; momento d'inerzia; momento
angolare.
Energia, lavoro, potenza; attrito e resistenza del mezzo.
Conservazione dell'energia meccanica e della quantità di moto in un
sistema isolato.
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Salverei poco di quanto sopra, ma qualcosa si può.
Lasciamo perdere il discorso delle dimensioni che dagazzi di quell'età
non possono capire.
Quanto alle unità di misura procederei per gradi, comcinciando con
quelle di lunghezza e tempo.
Farei riflettere su quali e quante ne conoscono e aggiungerei le
moltissime che non conoscono, o perché defunte da tempo, o perché in
uso in luoghi lontani.
Discorsino a parte per le misure "inglesi" (yarda, piede, pollice,
linea) per farne vedere la scomodità e al tempo stesso che siamo
costretti a conoscerle perché non sono ancora tramontate, neppure in
USA: che cosa sono i mph? I tubi anche qui si misurano ancora in
pollici e frazioni...
La storia del sistema metrico decimale (rivoluzione francese) e la sua
lenta adozione.
L'utilità (necessità) di adottare unità comuni per le attività
pratiche, in un mondo globalizzato.
La storia di quello sbarco su Marte fallito per una confusione sulle
unità di lunghezza (non me la ricordo di preciso, cercala perché credo
che sia un esempio estremo ma efficace e che interesserà i ragazzi).
L'unità di tempo si legherebbe strettamente a un discorso sulla
metrologia del tempo.
Lascia stare la relatività, ma il problema di come si può sapere se un
orologio è migliore di un altro è importante.
(La storiella di Zanzibar?)
Alla fine, il secondo è definito basandolo su una classe di orologi -
i migliori che i fisici sanno realizzare - di cui esistono esemplari
in tutte le parti del mondo, che vengono continuamente confrontati tra
loro.
Non mi dispiacerebbe far capire ai ragazzi che l'impresa scientifica è
- ed è sempre stata - una collaborazione fra persone anche lontane tra
loro, che riuscivano a comunicare perfino quando i loro Paesi erano in
guerra.
C'è un esempio vicino a noi. Galileo pubblica il Dialogo mentre in
Europa è in corso la Guerra dei trent'anni, e parlando di comete si
basa sulle osservazioni fatte da astronomi di varie parti d'Europa, con
cui si scrivevano.
Non sarebbbe male far vedere quella pagina, coi nomi degli astronomi,
aggiungendoci dove vivevano e cercandoli su una carta geografica.
Allora non c'era internet, non c'era radio, telefono: c'era solo la
posta di carta, portata da carrozze a cavalli: giorni e giorni di
viaggio.
Eppure quelli riuscivano a scambiarsi idee, a collaborare.
Scusa se ho insistito, ma queste cose mi appassionano ancora.
A differenza del secondo, che non si vede e non si tocca, il metro si
può materializzare in oggetti tangibili (i vari tipi di metri di uso
pratico).
Sì, ma quando serve di essere precisi bisogna sapere di quali ci si
può fidare di più.
La prima definizione della Convention Nationale (1793): la
decimilionesina parte di un quarto di meridiano.
La motivazione politica: la Terra è la nostra casa comune, è bene che
l'unità di base non privilegi nessuno e appartenga a tutti.
La necessità pratica di conservare dei campioni, ecc.
Come vedi nelle linee guida l'approccio parte dalla statica. Non è
certo originale e forse il difetto principale è di essere !noioso": le
cose che si muovono sono più interessanti di quelle che stanno ferme
:-)
Però, sempre per quell'età, mi pare preferibile a un approccio che
vorrebbe partire dalla massa e dalla distinzione peso/massa.
Una difficoltà nel partire dalla statica, quindi dalle forze, è che se
si vuole usare il SI bisogna definire il newton, il che è impossibile
senza la dinamica.
Il vantaggio lo vedo invece nel fatto che permette una prima indagine
sulla natura fisica delle forze, ossia sui diversi tipi di forza:
gravità, forze elastiche ...
Una mancanza che mi pare grave è la cinematica.
Ho già parlato di grafici per lo studio semiquantitativo delle gare di
corsa.
E' quasi inevitabile affrontare le prime astrazioni, a cominciare dal
moto uniforme e relative leggi quantitative.
Forse ci si può chiedere: si trova in natura il moto uniforme?
E magari rispondere con Galileo che quello è il moto naturale dei
corpi isolati, per es. sonde spaziali lontanissime da altri corpi.
(Fare l'esempio dei Voyager? Non ho calcolato l'accelerazione che
hanno a causa del Sole, ma si potrebbe provare a dimenticalra, almeno
come primo passo. la velocità è nota.)
Avrai capito che su tutto questo sono molto incerto.
Sono combattuto tra quello che vorrei: un approccio del tutto
svincolato da linee guida, tesi e compagnia brutta; e il richiamo
della realtà che per tante ragioni rende utopistico un tale programma.
Sulla statica non ho detto niente, ma il modo tradizionale di
trattarla non mi piace affatto.
Della dinamica non vorrei parlare ora, ma non mi pare si debba
trascurare la scoperta di Galileo sulla caduta dei gravi.
Nota che G. non sa la dinamica: non introduce il concetto di forza,
neppure si sogna la seconda legge.
Però fa un'operazione molto moderna: introduce il moto uniformemente
accelerato cone pura astrazione matenatica, e ne ricava le leggi.
Poi si chiede: il moto di un corpo che cade di che tipo è?
E dice chiaro che questo è un problema diverso, che richiede uno
studio sperimentale.
Fa seguire la descrizione degli esperimenti col piano inclinato, e la
conclusione: gli esperimenti dimostrano che i corpi cadono appunto con
accel. costante (la stessa per tutti, per di più).
Quindi non suggerisco di trattare l'argomento come dinamica, ma
neppure solo come cinematica.
Riassumo: il moto unif. accelerato si può studiare come cosa del
"mondo di carta", senza relazione col mondo reale.
Poi ci si può chiedere se esista in natura qualcosa del genere.
Risposta: sì, l'ha scoperto G. 400 anni fa.
Enunciamo la legge: tutti i gravi cadono con la stessa accel. che vale
all'incirca 9.81 m/s^2.
Questa *non è dinamica*, ma è pur sempre fisica del mondo reale, che è
utile conoscere, anche dal punto di vista pratico.
Nota che oggi disponiamo di mezzi molto superiori a quelli di G.
Per es. può bastare uno smartphone con opportune app per fare misure
migliori di quelle che poteva fare G.
Purtroppo non ti posso consigliare, perché non ho nessuna esperienza
in materia, ma nn ti mancherà il modo di trovare informazioni, già in
questo NG.
--
Elio Fabri
Received on Sun Jun 20 2021 - 10:55:34 CEST