SCIENZA&SPORT. Scienza per capire lo sport - Sport per capire la scienza

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1 SCIENZA&SPORT Scienza per capire lo sport - Sport per capire la scienza

2 LIVELLO AMBIENTE caratteristiche generali ASPETTI DOMINANTI GRAVITÀ - ATTRITI forze naturali: uguali per tutti ATTREZZO caratteristiche specifiche GEOMETRIE - PROPRIETÀ MECCANICHE tecnologie costruttive: variabili da attrezzo ad attrezzo CORPO UMANO caratteristiche atletiche MOVIMENTI biomeccanica: abilità individuali

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4 Esperienza Sensazioni Grandezze Relazioni

5 Realizzazione di un esperienza definizione del problema; costruzione di una teoria verificabile ; pianificazione dell esperienza; scelta dei parametri da misurare; criteri per la valutazione dei risultati.

6 Concetti preliminari di base Equilibrio statico su un piano inclinato Composizione e scomposizione di vettori Componente perpendicolare al pendio Componente parallela al pendio Forza peso Attrito col terreno Reazione vincolare del terreno

7 Concetti preliminari di base Equilibrio dinamico su un piano inclinato Riduzione ad un problema di statica introducendo le inerzie I Fn Fp Fn P P Rn Rn

8 Concetti preliminari di base Reazioni vincolari e proprietà meccaniche dello sci mg R mg mg/2 R mg/2 mg/2 mg/2 mg

9 Concetti preliminari di base Geometria dello sci e raggio di curva Trigonometria S S C = S!T "2W 4 W L SC R 0 ~ L2 8S C R#$, L, h, S C %~ L2 cos $ 8#S C!h sin $% T ϕ h

10 linea di massima pendenza c Concetti preliminari di base b a Analisi della forza peso parallela al pendio lungo una traiettoria curvilinea realistica (sinusoide) forza peso parallela al terreno componente tangenziale componente radiale d e a b c d e f g f g

11 linea di massima pendenza c Concetti preliminari di base b a Analisi delle componenti radiali lungo una traiettoria curvilinea forza centrifuga componente radiale forza peso risultante d e a b c d e f g f g

12 Concetti preliminari di base Equivalenza tra forze inerziali e forze gravitazionali: punto di applicazione delle forze forza peso forza centrifuga risultante

13 Concetti preliminari di base Studio della conversione tra energia potenziale e cinetica attraverso il piano inclinato. Conservazione dell energia. h Energia potenziale = mgh Energia cinetica = 0 Energia totale = mgh = 1/2mv f 2 v f = 2gh Energia potenziale = 0 Energia cinetica = 1/2mv f 2

14 Concetti preliminari di base Studio della conversione tra energia potenziale e cinetica su un pendio con andamento variabile A B C D E F Energia potenziale Energia cinetica Energia totale

15 Concetti preliminari di base Misura ed elaborazione statistica dei dati misura di un parametro e strumenti di misura; errori casuali e sistematici; stima di un parametro: media, incertezza associata; distanza di un punto da una curva; interpolazione dei dati, regressione lineare.

16 Identificazione del problema: Ci sembra che uno sciatore pesante scenda più velocemente di uno leggero. Come possiamo giustificare questo fatto?

17 Sino ad ora non abbiamo parlato di attriti ksv S mg Attrito neve-soletta Attrito sciatore-aria

18 La nostra teoria: Se l attrito tra lo sciatore e la neve è trascurabile allora:

19 Quindi: eseguendo delle discese in posizione di massima penetrazione - a uovo - il tempo impiegato dipenderà dalla massa dello sciatore, dovendo risultare inferiore quello dello sciatore con massa maggiore

20 Preparazione dell esperienza pendio uniforme con percorso rettilineo segnalato da coppie di paletti come punti di riferimento; pettorali con numero; operatore con videocamera digitale; radio per comunicare tra il video-operatore e l assistente in partenza; sciatori con masse diverse e capacità equivalenti; bilancia pesa-persone; software per il montaggio video amatoriale.

21 t1 t2 t3 t4 t5 t6 Linee di riferimento

22 Le immagini acquisite sono trasferite su computer ed elaborate mediante un software per il montaggio di video amatoriali. Si annotano i tempi di passaggio attraverso i punti di riferimento.

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24 I valori dei tempi così ricavati vengono inseriti assieme ai valori dei pesi (masse) in un foglio di calcolo. La qualità del filmato e le caratteristiche del software utilizzato forniscono utili informazioni sulle incertezze. Gli strumenti disponibili sul foglio di calcolo permettono l elaborazione statistica dei dati.

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26 Risultati Liceo Monfalcone

27 Risultati Liceo Monfalcone

28 Risultati Liceo Monfalcone

29 Risultati Liceo Monfalcone

30 Risultati debole correlazione tra massa e tempi; non c è differenza tra le discese eseguite con e senza sovraccarico; gli sci preparati si dimostrano più veloci in modo significativo; i tempi eseguiti in più discese dallo stesso sciatore hanno una bassa deviazione standard; la correlazione tra massa e tempo migliora considerando tempi più lunghi di discesa.

31 Cause di errore incertezza nella valutazione dei tempi di transito dal filmato (~ 4 cs); differenti atteggiamenti degli sciatori durante la discesa; alcuni sciatori non hanno mantenuto la stessa posizione di discesa fino alla fine; variazioni casuali della traiettoria; errori nella procedura di misura del peso.

32 Risultati Liceo Gorizia

33 Risultati Liceo Gorizia

34 Considerazioni e suggerimenti trovare un pendio sufficientemente lungo per far sì che l effetto dell attrito sci-neve, prevalente a bassa velocità, si renda trascurabile; misurare il peso dello sciatore compresa l attrezzatura; contattare per tempo Promotur o il locale gestore delle piste per ottenerne la collaborazione; valutare altre possibilità per l acquisizione dei tempi, diverse dal filmato; far eseguire l esperienza da alunni dal terzo anno in poi; portare gli alunni del biennio in settimana bianca.

35 Grazie per l attenzione!