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PERCHÈ I CORPI GALLEGGIANOper “vedere” di più:

il metodo sperimentale

Fare scienza nel passaggio

dalla Primaria alla Secondaria di primo grado

Associazione Diesse La bottega delle ScienzePesaro, 24 – 25 ottobre 2009 Michela Brizzi

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PROGETTO DI RACCORDOPROGETTO DI RACCORDOPROGETTO DI RACCORDOPROGETTO DI RACCORDOMOTIVAZIONI:� Progettare un percorso ricorsivo occasione di ampliamento e approfondimento

delle conoscenze e di sviluppo del linguaggio adeguati all’età dei ragazzi: dall’osservazione e descrizione (classe 5^ Primaria) alla sintesi propria del linguaggio matematico (classe 1^ secondaria di primo grado).

� Occasioni di utilizzo del metodo scientifico per condurre i bambini verso quell’evento unico che è la «scoperta»: l’accorgersi di qualcosa sempre visto ma mai compreso nel suo nesso significativo con il resto del reale

Classe 5^ Scuola Primaria

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Classe 5^ Scuola PrimariaPunto di partenza:

Nell’esperienza del bambino finora il galleggiamento è sempre stato riferito al comportamento di un solido in un liquido, e i lavori proposti precedentemente* hanno rispettato questo livello di esperienza.

*Da Emmeciquadro n°25 (agosto 2005) e n°33 (agosto 2008).

Nuova domanda:Anche i liquidi possono galleggiare gli uni sugli altri? Cosa accade ad uno stesso oggetto immerso in liquidi diversi rispetto al galleggiamento?

Pesaro, 24 ottobre 2009 Michela Brizzi La bottega delle ScienzeIC di Basiglio (MI)

Cosa faccio?

DOMANDA: QUESTO FENOMENO DA COSA DIPENDE, DIPENDE DAL PESO DEL LIQUIDO? CIOÈ L’ ACQUA PESA PIÙ DELL’ OLIO QUINDI “VA A FONDO”?

PROVE FRA LIQUIDI1^ prova: olio + acqua in uguali quantitàCosa osservo? L’olio galleggia sull’acqua.

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Cosa faccio?In recipienti identici:

Fig. A - poco olio e tanta acquaFig. B - poca acqua e tanto olio

Sicuramente acqua e olio in entrambe le situazioni hanno pesi differenti.

Cosa osservo?Fig. A risultato: l’olio galleggia sull’acquaFig. B risultato: l’olio galleggia sull’acqua

A B

L’acqua nel recipiente B è poco visibile quindi la coloro con dell’inchiostro per evidenziare la sua posizione.


Cosa capisco?

Anche usando differenze quantitative dei due liquidi, l’olio galleggia

sempre sull’acqua.Cosa ho imparato?Questo fenomeno non dipende dalla quantità del liquido utilizzato.Analogamente continuiamo i confronti:

liquidi usati ordine strati

2^ prova olio + alcol alcol su olio

3^ prova miele + acqua acqua su miele

5^ prova

con tre liquidi: alcol + acqua colorata + olioCosa mi aspetto?

Ipotesi dei ragazzi: se l’olio galleggia sull’acqua e l’alcol sull’olio, vedrò tre strati.

Cosa osservo?I tre liquidi rimangono separati in strati.

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4^ prova acqua+alcol alcol su acqua


Cosa osservo?I tre liquidi rimangono separati in strati.Ottengo la stratificazione attesa: dall’alto verso il basso alcol, olio, acqua colorata. Provo ad aggiungere anche il miele e vedo che si dispone sotto l’acqua.

Cosa capisco? Esiste una proprietà della materia che permette, indipendentemente dalle quantità di liquidi utilizzate, all’olio di disporsi sempre sopra all’acqua, alla

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quantità di liquidi utilizzate, all’olio di disporsi sempre sopra all’acqua, alla trielina di stare sempre sotto l’acqua.

Cosa ho imparato?A tale proprietà diamo un nome: DENSITÀ


COSTRUIAMO IL DENSIMETRO

In uno stesso contenitore versiamo tutti i liquidi usati: otteniamo uno strumento che rende visibile quali liquidi sono

più densi di altri, in base all’ordine con cui si dispongonoCosa faccioCosa faccioCosa faccioCosa faccio Cosa vedoCosa vedoCosa vedoCosa vedo Cosa osservoCosa osservoCosa osservoCosa osservo

Verso molto lentamente nel contenitore miele, poi acqua colorata, quindi olio ed infine

I quattro liquidi non si mescolano ma formano quattro strati separati.

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quindi olio ed infine alcool, tenendo inclinato il recipiente.

strati separati.

CosaCosaCosaCosa capisco?capisco?capisco?capisco? In base all’ordine con cui si dispongono, capisco che il miele è piùdenso dell’acqua, che è più densa dell’olio, che è più denso dell’alcol.

LA RICORSIVITÀ

Ritorniamo alle conoscenze acquisite negli anni precedenti con una nuova domanda che approfondisce la conoscenza:

DOMANDA: COSA ACCADE SE ORA LASCIAMO CADERE ALCUNI OGGETTI SOLIDI NEL DENSIMETRO?

IL DENSIMETRO E GLI OGGETTI GALLEGGIANTI

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Cosa mi occorreContenitore trasparente - Acqua - Miele – Alcool - Olio - Serie di piccoli oggetti (un pezzetto di cera, un dischetto di sughero, un pezzetto di plastilina, un supporto per candeline di compleanno, un biglia di vetro).

Il lavoro viene svolto in piccoli gruppi: ciascun gruppo inizia costruendo il suo densimetro, secondo il racconto sopra esposto.


Cosa faccioCosa faccioCosa faccioCosa faccio Cosa vedoCosa vedoCosa vedoCosa vedo Cosa Cosa Cosa Cosa osservoosservoosservoosservo

Lascio cadere uno alla volta i diversi oggetti nel contenitore.

Gli oggetti si fermano in strati diversi.

Densimetro visto dall’alto :Il sughero

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Il sughero galleggia sull'alcool,la cera sull'olio, il portacandela sull'acqua,la plastilina sul miele, la biglia di vetro affonda.


Osservazione degli alunniTutti gli oggetti se fatti cadere liberi sul tavolo attraversano l’aria e cadono mentre, attraversando i liquidi, ad un certo punto smettono di cadere.

Cosa capisco?Ogni oggetto galleggia sul liquido che riesce a sostenerlo, impedendogli di cadere.

Cosa ho imparato?Cosa ho imparato?� Quanto osservato è dovuto ad una proprietà della materia che

si chiama densità. � Potremo allora dire che la cera galleggia sull'olio perché la

sua densità è minore di quella dell'olio, mentre affonderà nell'alcool, perché la sua densità è maggiore di quella dell'alcool. Quindi la densità della cera è compresa tra quella dell'olio e quella dell'alcool.

9Pesaro, 24 ottobre 2009 Michela Brizzi La bottega delle Scienze

IC di Basiglio (MI)

VERIFICA DEL PERCORSO: COSA VALUTOStrumentiRelazione di quanto svolto sul quaderno (ogni alunno ha fatto la sua): in essa non compaiono foto ma disegni. Punti di attenzione� Scelta del titolo

• Lasciata all’alunno: fa emergere quale questione è stata intesa come cuore del problema

� Realismo nel disegno• il disegno fa emergere la capacità di osservare, la consapevolezza di quanto è

accaduto, eventuali dubbi o incomprensioni dell’alunno;• il disegno fa emergere la capacità di osservare, la consapevolezza di quanto è

accaduto, eventuali dubbi o incomprensioni dell’alunno;• eseguire il disegno rinforza l’apprendimento.

� Rispetto dei dati, della corretta registrazione della sequenza dei fatti osservati, della distinzione fra le diverse azioni: Cosa mi occorre; Cosa faccio; Cosa vedo; Cosa osservo; Cosa capisco; Cosa ho imparato.

Il lavoro si rivela anche l’occasione per: a) utilizzare il metodo della colorazione comunemente usato nelle scienze per distinguere; b) potenziare la manualità degli alunni: è essenziale per stratificare correttamente liquidi

che questi scivolino lungo le pareti del recipiente e che l’operazione sia lenta e non provochi turbolenze. La cura con la quale queste azioni vengono eseguite può anche essere oggetto di valutazione.


IC di Basiglio (MI)

VERIFICA DEL PERCORSO: CRITERI

Il criterio di costruzione di una verifica tiene conto del fattoche questo momento non sia solo il vaglio diconoscenze acquisite, ma sia essa stessa occasionedi riflessione su nuove conoscenze, a cui l’alunno puòaccedere perché nel percorso guidato ha conquistato glistrumenti necessari.

E’ così possibile individuare negli alunni una gradualità di consapevolezza di ciò che si è appreso: primo livello: si individuano, in situazioni diverse, relazioni già

viste e discusse, secondo livello: si individuano nuove relazioni che fanno fare

all’alunno un nuovo passo di conoscenza.


IC di Basiglio (MI)

ESEMPIO DI VERIFICANella prima foto vedi il bicchiere d’acqua che Giovanni ha bevuto in un giorno di piena estate: un cubetto di ghiaccio (acqua allo stato solido) messo in acqua liquida l’ha sicuramente resa più fresca! Osserva attentamente la posizione del ghiaccio e rispondi.

Cosa osservi?__________________________________________________

Cosa capisci?__________________________________________________

Cosa hai imparato?(*)___________________________________________(*) questa parte nella verifica si riferisce allo studio.Cosa accade se mettiamo un cubetto di ghiaccio d’acqua nell’olio? Cosa accade se mettiamo un cubetto di ghiaccio d’acqua nell’olio? Osserva la seconda foto e rispondi, motivando la tua risposta.Cosa osservi?__________________________________________________

Cosa capisci?__________________________________________________

Cosa hai imparato?_____________________________________________

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GHIACCIO

D’ACQUA

IN OLIO

GHIACCIO

D’ACQUA

IN ACQUA

PRIMO LIVELLO

L’alunno individua relazioni di

diversa densità fra acqua,

ghiaccio, olio.

SECONDO LIVELLO

L’alunno individua ANCHE relazioni di diversa densità nella STESSA SOSTANZA IN FASI

DIVERSE.

N.B. Essendo la densità dell’acqua allo stato solido un eccezione rispetto ad altre

sostanze, può essere necessario, in fase di successiva ripresa del lavoro della verifica,

ripetere l’esperimento con un cubetto di olio ghiacciato per non creare equivoci.

CLASSE 1^ SECONDARIA CLASSE 1^ SECONDARIA CLASSE 1^ SECONDARIA CLASSE 1^ SECONDARIA DIDIDIDI PRIMO GRADOPRIMO GRADOPRIMO GRADOPRIMO GRADO

Punto di partenza:Quale esperienza scientifica può guidare e far progredire il percorso diconoscenza nel nostro itinerario?

Condizioni nuove:�la curiosità nei confronti della realtà naturale incomincia a declinarsi in domande di spiegazione�le scienze sperimentali diventano un ambito importante per acquisire conoscenze e praticare attività che favoriscano lo

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acquisire conoscenze e praticare attività che favoriscano lo strutturarsi di una mentalità scientifica e di una consapevolezza critica�si arriva a comprendere la sintesi descrittiva del linguaggio matematico

Nuove domande:Perché accade ciò che vediamo accadere? Cosa ci sta sotto al fenomeno osservato con i ragazzi di quinta? Quali sono i diversi elementi in gioco e quale ruolo hanno?


IL PERCORSORipartiamo dall’ultima osservazione del lavoro svolto con la classe quinta: individuiamo due fenomeni, la caduta degli oggetti e il galleggiamento.

DOMANDA: COME FA REALMENTE IL LIQUIDO A FERMARE LA CADUTA DEGLI OGGETTI?

IL METODO DELL’ANALOGIAOSSERVIAMOa) Appoggiamo un sasso sul tavolo: per cambiare la sua posizione dobbiamo

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a) Appoggiamo un sasso sul tavolo: per cambiare la sua posizione dobbiamo spingerlo con una certa intensità, con la forza del nostro braccio.

b) Leghiamo il sasso sempre appoggiato al tavolo ad un elastico: per cambiare la sua posizione dobbiamo tirare l’elastico con una certa intensità, con la forza del nostro braccio. L’elastico si deforma, si allunga.

c) Solleviamo il tutto dal tavolo tenendo in mano il capo libero dell’elastico, l’elastico si allunga perché il sasso agisce su di esso: l’effetto sull’elastico è del tutto simile all’azione del nostro braccio, cioè tira con una certa forzal’elastico.

d) Questa azione che tira giù sasso ed elastico ha lo stesso effetto del nostro muscolo, sarà perciò una FORZA a cui diamo un nome: PESO.


LA NATURA DEL PESO� Abbiamo verificato che il peso fa allungare verso il basso

l’elastico a cui un sasso è attaccato.� Se lascio cadere nell’aria un qualunque oggetto sul banco

osservo l’evidenza di un movimento dall’alto verso il basso (vedi freccia): anche senza elastico è analogamenteevidente che esiste una forza a cui l’oggetto è sottoposto, che ha la stessa direzione dell’allungamento dell’elastico, che va dall’alto verso il basso. L’elastico è uno strumento che rende evidente, visibile tale forza.

� La forza che vediamo agire è la forza di gravità, a cui un

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� La forza che vediamo agire è la forza di gravità, a cui un corpo è soggetto per effetto dell’attrazione terrestre, e si chiama peso.

Usiamo una molla con un gancio a cui appendiamo l’oggetto da studiare: più l’oggetto allunga la molla, maggiore è la forza esercitata, quindi maggiore è il suo peso.Osserviamo che così funziona il dinamometro, strumento graduato che ci permette di valutare il peso di un corpo. Lo osservo con attenzione.


UN NUOVO MODO DI SCOPRIRE E VERIFICARE: L’ESPERIMENTO MUTO

Consiste nell’osservazione da parte dei ragazzi di un certo esperimento che svolgo io in assoluto silenzio, enfatizzando e ripetendo i passaggi più significativi con gesti opportuni.

Durante l’esperimento i ragazzi osservano e prendono appunti mentre al termine chiedo loro di stendere la relazione del laboratorio nella quale evidenziare osservazioni, nessi, analogie laboratorio nella quale evidenziare osservazioni, nessi, analogie e conclusioni, secondo i criteri concordati, cioè le azioni che abbiamo individuato e sopra esposto.

ESPERIMENTO MUTO.docDai quaderni di Giulia, Linda, Mattia e Sveva che ringrazio.


IC di Basiglio (MI)

IL PERCORSO

Ritorniamo al galleggiamento in acqua. Gli oggetti immersi nell’acqua ricevono una spinta, cioè sono soggetti ad una forza, diretta verso l’alto.

DOMANDA: È POSSIBILE ORA STIMARE L’INTENSITÀ DI QUESTA FORZA UTILIZZANDO IL DINAMOMETRO DESCRIVENDO IL FENOMENO IN TERMINI QUANTITATIVI?

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QUANTO SPINGE L’ACQUA?Cosa mi occorrebarattolino con tappo a vite spagovaschetta trasparente abbastanza alta con acqua dinamometro sospeso ad un supporto


Come procedo Cosa osservo (foto/disegno) Cosa osservoRiempio il barattolo con acquasenza lasciare aria (per assicurarmiche affondi interamente nell’acqua)e avvito il tappo

Attacco al barattolo un pezzo dispago: lo appendendo aldinamometro e leggo qual è il suopeso in aria

Il peso è 100 gp = 1N (Newton)

Osservo che la molla deldinamometro si accorcia man mano

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Prendo il recipiente trasparente conl’acqua, lo posiziono sotto alsupporto a cui è appeso ildinamometro e faccio in modo chepian piano il barattolino vengaimmerso completamente in acqua

Leggo il valore del peso in acqua

Calcolo la differenza di peso

dinamometro si accorcia man manoche l’oggetto entra in acqua:l’allungamento diminuisce, fino aquando il barattolo ècompletamente immerso. A questopunto rimane costante.

In acqua il peso registrato è minore.Il peso è 40 gp = 0,4 N

C’è una diminuzione di peso di100 gp – 40gp = 60gp____N - ____N = ____N


CosaCosaCosaCosa capisco?capisco?capisco?capisco?

Riesco a vedere la spinta attraverso la diminuzione di peso e la sua misuracorrisponde alla differenza di peso.

La differenza di peso fra quando il barattolo è appeso in aria e quando ètotalmente immerso in acqua è la misura della spinta da parte dell’acqua.

CosaCosaCosaCosa hohohoho imparato?imparato?imparato?imparato?

La differenza di peso è il valore della spinta dell’acqua.La differenza di peso è il valore della spinta dell’acqua.

N.B. l’osservazione del dinamometro che riporta due scale di lettura, sia quellain Newton che in grammi peso, ci ha permesso di incontrare una nuova unità dimisura e di valutare le forze osservate con entrambe le unità.


DA COSA DIPENDE LA FORZA CHE SOSTIENE DA COSA DIPENDE LA FORZA CHE SOSTIENE DA COSA DIPENDE LA FORZA CHE SOSTIENE DA COSA DIPENDE LA FORZA CHE SOSTIENE L’OGGETTO IMMERSO NELL’ACQUA ? L’OGGETTO IMMERSO NELL’ACQUA ? L’OGGETTO IMMERSO NELL’ACQUA ? L’OGGETTO IMMERSO NELL’ACQUA ?

In una riflessione/discussione/indagine guidata, con i ragazzi focalizziamo tre questioni sospette su cui indagare per comprendere le cause del fenomeno, e propongono: � peso dell’oggetto immerso, � volume dell’oggetto, � volume dell’oggetto, � tipo di liquido.

METODO (tipico dell’indagine scientifica):far variare un solo aspetto per volta per osservare e capire quale sia l’influenza dello stesso sull’intero fenomeno.


IC di Basiglio (MI)

1^QUESTIONE: 1^QUESTIONE: 1^QUESTIONE: 1^QUESTIONE: PESO PESO PESO PESO DELL’OGGETTO IMMERSODELL’OGGETTO IMMERSODELL’OGGETTO IMMERSODELL’OGGETTO IMMERSO

Rispetto all’esperimento iniziale:

� peso dell’oggetto immerso: VARIA � volume dell’oggetto: UGUALE � tipo di liquido: UGUALE

Cosa mi occorreSTESSO piccolo barattolino con tappo a vite spagodinamometro sospeso ad un supporto una piccola manciata di dadi per bulloni


IC di Basiglio (MI)

Come procedo Cosa vedo Cosa osservoRiempio il barattolo con acqua edadi senza lasciare aria e avvito iltappo.Appendendo il barattolino aldinamometro e misuro il peso inaria.

Il barattolo riempito di dadimantiene lo stesso volume macambia il suo peso.

Il volume del barattolino rispetto alprecedente esperimento rimaneuguale, il peso no (è aumentato).Il peso in aria è 160 gp = ____N

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Immergo completamente in acquae misuro il peso

Calcolo la differenza di peso

Il peso in acqua è 100gp=____N: in acqua il peso registratoè minore.

differenza di peso160 gp - 100 gp = 60 gp____N - ____N = ____N


CosaCosaCosaCosa capisco?capisco?capisco?capisco?Il peso del vasetto con dadi in aria è maggiore che nell’esperimento precedente, inacqua si ha ancora una diminuzione del peso, quindi l’acqua spinge ancora versol’alto. Sorprendentemente il peso diminuisce della stessa misura in entrambi i casi,anche se i pesi sono diversi, cioè la differenzadifferenzadifferenzadifferenza deldeldeldel pesopesopesopeso inininin ariaariaariaaria eeee inininin acquaacquaacquaacqua (cioè(cioè(cioè(cioè lalalalaspintaspintaspintaspinta dell’acqua)dell’acqua)dell’acqua)dell’acqua) hahahaha ugualeugualeugualeuguale intensitàintensitàintensitàintensità neineineinei duedueduedue casicasicasicasi....

CosaCosaCosaCosa hohohoho imparato?imparato?imparato?imparato?

La differenza di peso cioè l’intensità della spinta è uguale anche se ècambiato il peso: quindi LA SPINTA DELL’ACQUA NON DIPENDE DAL PESODELL’OGGETTO.


2^QUESTIONE: 2^QUESTIONE: 2^QUESTIONE: 2^QUESTIONE: VOLUME VOLUME VOLUME VOLUME DELL’OGGETTO IMMERSODELL’OGGETTO IMMERSODELL’OGGETTO IMMERSODELL’OGGETTO IMMERSO

Utilizzo due oggetti

� peso degli oggetti immersi: UGUALE� volume degli oggetti: VARIA� tipo di liquido: UGUALE

Per la valutazione del volume abbiamo utilizzato il metodo dell’immersione che, essendo molto intuitivo, è già stato utilizzato fin dalla scuola primaria.

Cosa mi occorredue barattoli con tappo a vite di dimensioni diverse spago una manciata di dadi per bulloni recipiente trasparente abbastanza alto con acqua bilanciadinamometro sospeso ad un supporto

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dalla scuola primaria.


Come procedo Cosa vedo Cosa osservo

Riempio i due barattoli didimensioni diverse conacqua senza lasciare aria;metto qualche dado inquello più piccolo, facendoin modo che raggiunga lostesso peso del più grandeed avvito bene il tappo dientrambi.Peso con la bilanciaciascun barattolo.

Appendo il barattolo piùpiccolo e ne misuro il peso

Il peso è: 158 gp

Calcolo la differenza dipeso

PRIMO BARATTOLOIl peso in aria è: 158 gp

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in aria appendendolo aldinamometro.

Misuro poi il peso delbarattolo immersocompletamente in acqua.

Ripeto la stessa operazionecon il barattolo con volumepiù grande, ma di ugualpeso.

Il peso in acqua è: 98 gpLa differenza di peso, quindila spinta è:158 gp - 98 gp = 60gp

SECONDO BARATTOLOIl peso in aria è: 158 gpIl peso in acqua è: 23 gpLa differenza di peso, quindila spinta è:158gp - 23gp = 125gp


Cosa capisco?La differenza di peso dovuta alla spinta dell’acqua è diversa nei due casi: con il barattolo grande la diminuzione di peso è maggiore, quindi anche la spinta dal basso verso l’alto.Se il peso degli oggetti è uguale, l’oggetto di maggiori dimensioni immerso completamente in acqua diventa più leggero dell’altro più piccolo, cioè riceve una spinta verso l’alto maggiore.

IL VOLUME È UN GRANDE PROTAGONISTA NEL FENOMENO OSSERVATO

Cosa ho imparato?LA SPINTA DELL’ACQUA DIPENDE DAL VOLUME DELL’OGGETTO, maggiore LA SPINTA DELL’ACQUA DIPENDE DAL VOLUME DELL’OGGETTO, maggiore è il suo volume, maggiore è l’intensità della spinta.

Nel caso di corpi totalmente immersi in acqua, possiamo quindi affermare che la spinta che essi ricevono non dipende dal peso, ma dal volume

dell’oggetto: più un oggetto è grande, maggiore è la spinta che riceve in acqua.


VERIFICAAbbiamo bendato un’alunna e abbiamo appeso a ciascuna mano i vasetti di ugual peso in aria ma diverso

volume utilizzati per l’esperimento precedente. Domandiamo: hanno lo stesso peso? La risposta è sì.

La guidiamo poi ad avvicinarsi alla vaschetta ed immergere in acqua i due oggetti, senza far toccare il fondo.

Domande di verifica : � per l’alunna bendata: quale oggetto è più grande, cioè quale dei due ha il volume maggiore?

� per gli alunni al posto: fare una previsione di quella che sarà la risposta corretta, motivandola.

La differenza fra queste due richieste merita una riflessione. Si noti che:

È possibile stimare il volume di un oggetto senza guardarlo, utilizzando “i muscoli” analogamente a quanto si può fare per stimare il suo peso?

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Si noti che:•l’alunna bendata sente che dopo l’immersione uno degli oggetti pesa meno quindi dovrebbe individuarlo come il più grande;

•gli alunni al posto, vedono qual è il vasetto più grande, quindi la richiesta per loro è individuare il criterio rispetto al quale la compagna può rispondere, cioè che il più grande pesa meno in acqua perché la spinta dell’acqua è maggiore.Cosa capisco

L’oggetto più voluminoso varia maggiormente il suo peso quando è immerso. Cosa ho imparatoLa variazione percepibile del peso dell’oggetto è dovuta al fatto che evidentemente il liquido esercita su di esso una spinta verso l’alto che cresce con il volume dell’oggetto.


3^QUESTIONE: TIPO DI LIQUIDO3^QUESTIONE: TIPO DI LIQUIDO3^QUESTIONE: TIPO DI LIQUIDO3^QUESTIONE: TIPO DI LIQUIDO

Utilizzo uno stesso oggetto in diversi liquidi

� peso dell’oggetto immerso: UGUALE� volume dell’oggetto: UGUALE� tipo di liquido: VARIA

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DIVERSO LIQUIDO, DIVERSA SPINTA?DIVERSO LIQUIDO, DIVERSA SPINTA?DIVERSO LIQUIDO, DIVERSA SPINTA?DIVERSO LIQUIDO, DIVERSA SPINTA?Cosa mi occorreCosa mi occorreCosa mi occorreCosa mi occorre

una patatauna bilanciaun supporto che mi permette di pesare la patata e di immergerla in diversi liquidi (vedi foto)Recipiente contenente acqua dolceRecipiente contenente acqua salataRecipiente contenente alcolRecipiente contenente olio


Come procedo Cosa vedo Cosa osservoAppoggio la bilancia su un supporto .Appoggio una bacchetta di plastica sulla bilancia e da questa faccio scendere uno spago al quale appendo un gancio. Taro la bilancia.Appendo la patata con un cordino al gancio della bilancia e la peso quando è fuori dall’acqua.

In un recipiente metto dell’acqua dolce. Segno il livello dell’acqua. Immergo la patata.Peso la patata immersa nel liquido.Segno il livello raggiunto dall’acqua

Il peso della patata in aria è:54 gp ed è costante.Il volume della patata è costante.

Il peso della patata in acqua dolce è:8gpLa differenza di peso in acqua dolcerispetto all’aria, quindi la spinta è:54gp - 8 gp = 46 gp

Il peso della patata in acqua salata è: 0gpLa differenza di peso in acqua salata

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Segno il livello raggiunto dall’acquacon la patata immersa. Tolgo lapatata.

Ripeto la stessa operazione con ilrecipiente contenente acqua salata.

Ripeto la stessa operazione con ilrecipiente contenente alcol.

Ripeto la stessa operazione con ilrecipiente contenente olio.

La differenza di peso in acqua salatarispetto all’aria, quindi la spinta è:54gp - 0 gp = 54gpLa patata galleggia.

Il peso della patata in alcol è: 16 gpLa differenza di peso in alcol rispettoall’aria, quindi la spinta è:54 gp - 16 gp = 38 gp

Il peso della patata in olio è: 9 gpLa differenza di peso in olio rispettoall’aria, quindi la spinta è:54 gp - 9gp = 45 gp


Cosa capisco?Tutti i liquidi spingono verso l’alto ma in modo diverso e possiamo dire, confrontando i valori della spinta, che è la differenza di peso, quali di quelli osservati esercitano maggiore o minore spinta.Cosa imparo?Ogni liquido spinge l’oggetto in esso immerso in misura diversa.

Col metodo dell’immersione, stabilisco che il volume occupato dalla patata è di 46 ml.

DOMANDA APERTA: MA A COSA CORRISPONDE LA SPINTA DEL LIQUIDO?

Possiamo, conoscendo il volume dell’oggetto, prevedere quanto forte sarà questa spinta?

Col metodo dell’immersione, stabilisco che il volume occupato dalla patata è di 46 ml.

SORPRESA INATTESA:in acqua dolce la spinta corrisponde a 46 gp quando il volume della patata è di 46 ml.

RIFLETTO: So che 1l d’acqua dolce pesa 1 kgp. Di conseguenza 1ml d’acqua dolce pesa 1gp.

NUOVA DOMANDAQUANTO PESA IL LIQUIDO CHE LA PATATA HA SPOSTATO, QUANTO PESANO CIOÈ 46 ml DI OGNI LIQUIDO USATO?


Come procedo Cosa vedo Cosa osservo

Misuro con precisione l’aumento dilivello dell’acqua causatodall’immersione (e cioè il volume)della patata, facendo sul recipientedue tacche.Prendo nota dei due livelli. Tolgo poi la patata dal recipiente, avendo cura che tutta l’acqua sgoccioli bene nel recipiente.

1° tacca livello senza patata2° tacca livello con patataimmersaIl peso del recipiente con acqua allaprima tacca è: 567gpLa quantità d’acqua aggiunta è46ml

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Peso quindi il recipiente con l’acqua e prendo nota del peso.

Aggiungo poi, con una pipetta graduata, altra acqua fino a raggiungere il secondo livello.

Verifico l’aumento del peso delrecipiente causato dall’aggiunta diacqua

Il peso del recipiente con acqua allaseconda tacca è: 613 gp

La differenza di peso, quindi laspinta in acqua dolce è:613 gp - 567 gp = 46 gp


Ripetiamo con gli altri liquidi e proviamo a mettere in relazione i pesi di tutti i liquidi spostati con la spinta ricevuta dalla patata nei diversi liquidi.(la visualizzazione dei due livelli della superficie libera del liquido con l’oggetto immerso e non immerso, le tacche segnate, rende più concreto visualizzare la quantità di liquido spostato, piuttosto che pesare direttamente 46 gp dei diversi liquidi).

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PESO DI 46 ml DEI DIVERSI LIQUIDI USATIACQUA DOLCE ACQUA SALATA ALCOL OLIO

46gp 55gp 37gp 43gp

Valutazione della spinta in termini di differenza di peso della patata immersa:in ACQUA DOLCE in ACQUA SALATA in ALCOL in OLIO

46gp 54gp 38gp 45gp


SCOPERTA SORPRENDENTEIl peso del liquido aggiunto corrisponde alla differenza di peso

dell’oggetto causata dall’immersione (è cioè è uguale alla spinta esercitata dal liquido sull’oggetto)

Cosa capisco?So che il volume del liquido spostato è costante: stiamo quindi paragonando il peso di quantità uguali di liquidi diversi che hanno diverso peso. Cosa ho imparato?Cosa ho imparato?La differenza di peso della patata e quindi la spinta è sempre uguale al peso del liquido spostato.

CONCLUDO CHELA SPINTA DAL BASSO VERSO L’ALTO(∆ PESO) RICEVUTA DA UN CORPO

IN UN LIQUIDO È UGUALE AL PESO DEL VOLUME DEL LIQUIDO SPOSTATO (PRINCIPIO DI ARCHIMEDE)


IC di Basiglio (MI)

LA RICORSIVITÀ

Ritorniamo ora alle osservazioni dell’inizio:

Il galleggiamento

DOMANDA: Quando un corpo galleggia nell’acqua?

Un corpo galleggia quando il suo peso è minore del peso di una quantità d’acqua pari al suo volume. Infatti, un oggetto che galleggia immerso in acqua, riceve una spinta

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Allarghiamo le nostre conoscenze: Archimede e la biologia Attraverso esempi in biologia, torniamo a vedere di più nella realtà, con occhi più consapevoli, individuando situazioni in cui ritroviamo il fenomeno studiato.(esempi: vegetali galleggianti, animali acquatici di grandi dimensioni, la vescica natatoria dei pesci)

Infatti, un oggetto che galleggia immerso in acqua, riceve una spinta maggiore del suo peso, e quindi sale in superficie.


LA RICORSIVITÀ

� 2°anno scuola secondaria

� Proporzione: rapporto tra parte immersa ed emersa

� piccoli esercizi di calcolo o problemi

Proposte di sviluppo nell’ottica della ricorsività:COME E QUANTO gli oggetti galleggiano?

di primo grado� 3°anno scuola

secondaria di primo grado

problemi� movimenti verticali delle placche

della crosta terrestre� costruzione del grafico del peso

specifico a partire dalla relazione di proporzionalità diretta e lettura del grafico in relazione al principio di Archimede


IC di Basiglio (MI)

GRAFICIPeso del pezzo di ferro in

acqua

?

?

Spinta di

Archimede


IC di Basiglio (MI)

?

?

Spinta di Archimede uguale al peso del pezzo di sughero inbividuato dal punto B

Volume della parte immersa

GRAFICI

?

?

Peso del pezzo di ferro in

acqua


IC di Basiglio (MI)

?

?

fenomeno modelloosservare e raccontare

ciò che vedo per mettere a fuoco il fenomeno

formulare domandecosa accade

oltre il mio guardo?

nasce il desiderio

osservaretorno a guardare il fenomeno

per verificare e comprendere

più in profondità

La ricorsività nel metodo delle scienze sperimentali Da Emmeciquadro N° 9 – Agosto 2000

nasce il desiderio

di vedere di più

costruire il modellosintetizzo il meccanismo

che rende possibile il fenomeno

(per esempio in termini matematici)

verificare sperimentalmentecontrollo il modello con esperimenti

che riproducono il fenomeno semplificato

estendere il modelloarricchisco il modello

con le mie conoscenze

fare previsioniil modello arricchito

rivela nuovi aspetti del fenomeno:

urgono nuove domande

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perchÈi corpi galleggiano per “vedere” di più: … · perchÈi corpi galleggiano per...

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