Siete alla ricerca di un buon esperimento sul tema dell’attrito e la meccanica? Et voilà: Le Olimpiadi della Fisica vi offrono l’esperimento sull’attrito di una corda. Questo vi aiuterà a svelare ai vostri studenti il motivo per cui una corda può fermare una barca intera, o perché i freni arrugginiti sono problematici.
Immagine: Chris Lawton da unsplash.com
Come è strutturato l’esperimento?
Gli studenti analizzano l’attrito tra una corda e una barra. L’esperimento è diviso in tre parti:
Determinazione delle forze e del coefficiente d‘attrito con massimo attrito statico
Determinazione delle forze e del coefficiente d‘attrito con attrito dinamico
Determinazione delle forze con attrito dinamico in funzione dell’angolo di avvolgimento e del coefficiente di attrito dinamico
Cosa imparano gli studenti?
Imparano e applicano la legge di Euler-Eytelwein
Imparano come mai bastano pochi giri attorno ad una bitta per tenere ferma un grosso battello
Imparano a costruire, eseguire ed interpretare un esperimento di fisica
Potete motivare i vostri studenti, perché
è sorprendente
spiega un fenomeno quotidiano
si scopre una legge fisica grazie a semplici intuizioni
Che materiale serve per l’esperimento?
Spago
2 dinamometri (sensibilità 0 – 3 N, 0 – 10 N)
Attenzione: la scala del dinamometro deve essere tarata in base alla posizione di utilizzo (verticale verso l’alto, verticale verso il basso, orizzontale, etc). Questo si effettua girando la vite di regolazione.
Materiale di sostegno: Supporto da tavolo, sbarra di supporto, guaina, Sbarra di supporto per la misurazione dell’attrito
Carta millimetrata
Bollitore, recipiente per acqua (con acqua), bilancia
Pesi
Tovaglioli di carta
Per chi è ideale l’esperimento?
L’esperimento è ideale per classi che svolgeranno la maturità tra due anni. Gli studenti devono conoscere le funzioni esponenziali. Il fenomeno può essere capito anche da allievi più giovani.
Quanto dura l’esperimento?
Circa 150 minuti. Chi vuole trovare la soluzione completa avrà bisogno più tempo.
L’esperimento può essere facilmente esteso, per esempio:
Testare sbarre di diversi diametri. Il fattore sorprendente è che l’effetto dipende solo dall’angolo di avvolgimento.
Discutere esempio di impiego. Per esempio, i freni delle biciclette non oliati o arrugginiti. Qui lo spreco delle forze aumento molto velocemente, e l’effetto frenante è ridotto.
Chi l’ha inventato?
L’idea viene dalla Olimpiadi Asiatiche di Fisica 2012. L’esperimento è stato rivisitato Markus Meier.
Barbara studia matematica nel master al Politecnico di Zurigo. Ha potuto partecipare alle Olimpiadi Internazionali di Fisica nel 2014 in Kazakistan, e da allora aiuta nell’organizzazione delle Olimpiadi della Fisica traducendo e correggendo gli esami, ha inoltre già accompagnato la delegazione svizzera alla competizione internazionale.
Markus ha studiato fisica al Politecnico di Zurigo dove era anche coinvolto nella promozione della fisica. Da dieci anni collabora alle Olimpiadi della Fisica e ha già accompagnato tre delegazioni alle Olimpiadi Internazionali. Come docente di fisica alla Alten Kantonsschule Aarau si è impegnato per la preparazione degli studenti per le olimpiadi. Dall’estate 2018 è ora pensionato.
