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Misure stroboscopiche di moti periodici a bassa e media frequenza

Percorso educativo a cura dell'UNIVERSITÀ DI BARI

 

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Attraverso gli apparati stroboscopici del Dipartimento di Fisica è possibile osservare processi periodici (campanello che suona, diapason vibrante, corda di violino, ecc.) “fermando” apparentemente l’immagine percepita e misurando quindi la frequenza del fenomeno fisico (tempi di 10-1-10-2 sec). Un apparato stroboscopico è in grado di emettere lampi molto brevi ed intensi di luce con una frequenza variabile da quale decina di Hertz a centinaia di Hertz con i quali illuminare un scena nella quale sta avvenendo un processo fisico. Se la frequenza dei lampi coincide con la periodicità del fenomeno osservato, l'osservatore percepisce un'immagine stazionaria del fenomeno. Ad esempio, osservando una corda di violino che emette una certa nota di una data frequenza, si può osservare la corda, quando è illuminata dallo stroboscopio proprio alla frequenza della nota, come una corda ferma con due nodi alle estremità. Se la frequenza dello stroboscopio viene raddoppiata si vedrà un'onda stazionaria con tre nodi , e così via. Si possono così facilmente osservare le frequenze fondamentali del processo e le sue armoniche superiori. Nel percorso proposto si intende proporre l'osservazione di alcuni fenomeni periodici come l'oscillazione di un pendolo, un campanello che suona, una corda di violino, ecc.

Obiettivi generali

Ci si propone di superare la tradizionale distinzione tra ambiti di apprendimento formali e informali, progettando percorsi e laboratori con le scuole per le scuole e di mettere in contatto insegnanti e soprattutto, seppur con attività diversificate, bimbi e ragazzi provenienti da scuole di orientamento e città diversi.

In particolare nei laboratori ci si propone di:

far comprendere il metodo scientifico, avvicinando gli studenti al ruolo e alle attività dei ricercatori; evidenziare l'importanza dei contesti storico-scientifici e sociali in cui le varie idee e scoperte si sono sviluppate.

Obiettivi specifici del percorso

Ripercorrere, con riferimento alle collezioni museali, le tappe principali dell’evoluzione degli orologi, sottolineando la fisica sottostante.

Modalità di conseguimento degli obiettivi

Il percorso progettuale pavese è di tipo co-creativo e prevede il coinvolgimento attivo, sin dalle primissime fasi, dello staff museale, degli insegnanti e degli alunni delle scuole di diverso ordine e grado. All’interno del tema, scelto insieme agli insegnanti, il percorso seguito si  differenzia in base agli  interessi  dei  docenti  e  in base al curriculum seguito nelle diverse classi. La didattica è di tipo laboratoriale collaborativo (le attività sono sommariamente descritte nella mappa). 

Metodo

Durante i laboratori scientifici il metodo utilizzato è quello scientifico. Si parte dalle conoscenze emerse durante un brainstorming iniziale, si procede quindi secondo lo schema che segue (dividendo, quando possibile, la classe in gruppi di 3 studenti):

  1. Domande emerse
  2. Ipotesi
  3. Ricerche ed esperimenti
  4. Dati e conclusioni
  5. Condivisione

Articolazione del percorso

Nel progetto sono previsti: incontri iniziali con gli insegnanti, incontri di aggiornamento, laboratori storico-scientifici nei musei e a scuola, laboratori grafico/pittorici o multimediali a scuola, mostra finale. I laboratori storico-scientifici individuati e scelti dagli insegnanti all’interno del tema “la misura del tempo” prevedono lo studio del funzionamento e la costruzione con gli studenti di orologi di diverso tipo: meridiane equatoriali  (estese  poi  a  quelle  orizzontali  e  verticali),  orologi  ad  acqua  (che  ricordano  le “ladre  d’acqua” degli  egizi),  il  pendolo  e,  quindi,  il  cronografo  ad  acqua, utilizzato  da  Galileo  per  misurare  con  notevole precisione  i  tempi  di  discesa  delle  sferette  lungo  il  piano  inclinato,  l’orologio  a  pendolo,  il  cui  progetto, abbozzato  da  Galileo,  fu  poi  perfezionato  e  realizzato  da  Christiaan  Huygens.  Nei laboratori viene  anche mostrato il diffusissimo orologio al quarzo, illustrando la struttura di un esemplare aperto, il funzionamento e la precisione tramite un conta-impulsi.

Restituzione

I materiali prodotti (scientifici, artistici e multimediali) vengono esposti, accanto alle collezioni museali, in una mostra finale in cui gli studenti delle superiori spiegano gli esperimenti storici e accompagnano i visitatori nelle diverse sezioni.

 

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