con la collaborazione Università degli studi di Udine Dipartimento di Fisica Centro Interdipartimentale di Ricerca Didattica

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3 a cura di D. Gasparini, M. Gervasio, M. Michelini, F. Pittino M.L. Scillia, A. Solari, B.Danese, A.Borgnolo. con la collaborazione Università degli studi di Udine Dipartimento di Fisica Centro Interdipartimentale di Ricerca Didattica Pubblicazione a cura di

4 1. PASCALINA Precorritrice della moderna calcolatrice. Essa è stata inventata nel 1642 dal matematico francese Blaise Pascal ed è la macchina che permette di addizionare e sottrarre, tenendo però conto del resto. Si inserisce nel contesto della descrizione ed utilizzo delle ruote ed ingranaggi (orologi).

5 2. INGRANAGGI L utilizzo di ruote dentate e catene di trascinamento permette di studiare il funzionamento degli ingranaggi con riferimento al rapporto di trasmissione, moltiplicazione (demoltiplicazione) del numero di giri.

6 3. GNOMONE E la parte della meridia- na che proietta la propria ombra sul quadrante. Utilizzo del sole per la misura del tempo. Per tracciare le linee orarie di questa meridiana sono state scelte due date (il e il 10-12) in cui a Udine il mezzodì solare (il momento cioè in cui il Sole culmina, passando sul meridiano locale) coincide col mezzodì dell orologio. 4. MODELLO DI EMISFERO CELESTE ED ANALEMMA Simulatore dell emisfero celeste con rappresentata l equazione del tempo (analemma) indicata dalla particolare curva a forma di otto che descrive la posizione del sole nei diversi giorni dell anno (stessa ora e stessa località).

7 5. TRAIETTORIA EQUATORIALE DEL SOLE La costruzione di una meridiana si semplifica moltissimo se si opera su un piano opportunamente inclinato in modo che risulti parallelo al piano equatoriale (o, se si vuole, al piano dell orizzonte al Polo Nord). Tale meridiana prende il nome di meridiana equatoriale e, per un punto situato sull emisfero boreale, si ottiene inclinando un piano di un angolo complementare rispetto a quello della latitudine del luogo (nel caso di Udine, la cui latitudine è di 46,06667 N, il piano dovrà essere inclinato di circa 44 ) e immergendolo a Nord.

8 7. OROLOGIO AD ACQUA L orologio permette di visualizzare su un quadrante lo scorre del tempo sfruttando il movimento di un pistone galleggiante. Il pistone si solleva per il progressivo riempimento di un cilindro per gocciolamento ritmico da un serbatoio a livello costante. Il gocciolamento è il precursore del tic-tac nei moderni orologi.

9 8. CADUTA LIBERA L esperimento modellizza il Motore di un orologio. E realizzato con un semplice avvolgimento di un cavo su perno rotante e peso di trascinamento. La misura on-line permette di osservare le caratteristiche dinamiche di discesa del peso, della velocità ed accelerazione angolare del perno.

10 9. CARRUCOLA SEMPLICE L esperimento modellizza un evoluzione del Motore di un orologio. I contrappesi sono utilizzati per ridurre gli effetti della caduta libera rallentandone il moto. La misura on-line permette di osservare le caratteristiche di discesa del peso.

11 10. OROLOGIO PESARINO DIDATTICO L Orologio permette di visualizzare in trasparenza i meccanismi fondamentali di un orologio pesarino, in particolare lo scappamento a disco su figura pentagonale e il foliot a contrappesi regolabili. Gli ingranaggi metallici utilizzati permettono di visualizzare lo scorrere dei minuti primi e secondi.

12 11. OROLOGIO PESARINO IN LEGNO Orologio realizzato interamente in legno a cura delll ISIS Fermo Solari di Tolmezzo con le stesse caratteristiche strutturali del orologio didattico, con scappamento e foliot.

13 12. PENDOLO CON OSCILLAZIONE A CICLOIDE Il pendolo è realizzato fissando nel punto di vincolo del filo del pendolo un struttura simmetrica a cicloide. Durante le oscillazioni il filo si apoggia progressivmente ai profili mentre la massa oscilla. La presenza dei profili cicloidi permette di vincolare la massa oscillante ad una traiettoria cicloide ottenendo delle oscillazioni isocrone.

14 13. SLITTA CICLOIDE La Doppia slitta Cicloide è realizzata sullo sviluppo a cicloide di un cerchio di diametro 20 cm. Si ottiene la dimostrazione dell isocronismo delle oscillazioni di due sfere d acciaio liberate contemporaneamente. La contemoraneità è visualizzata dall accensione di due elementi luminosi ad ogni passaggio nel punto inferiore della cicloide delle due sfere.

15 14. PENDOLO ON-LINE L esperiemnto permette la misura on-line del periodo di un pendolo con il sensore di Traguardo ad infrarossi. Si può misurare la variazione del periodo in funzione dei diverse lunghezze del filo. Diversamente si può osservare come rimane costante il periodo di oscillazione variando il peso della massa oscillante ma mantenendo invariata la lunghezza il periodo. Il periodo si stabilizza dopo che le oscillazioni diventano isocrone (piccole). La successiva elaborazione dei dati permette la visualizzazione dello smorzamento delle oscillazioni e la misura del tempo proprio di smorzamento.

16 15. CIRCUITI RLC L esperimento consiste nell alimentare un circuito RLC con un onda quadra. L oscillazione indotta viene visualizzata sull oscilloscopio e permette di misurare il tempo proprio di smorzamento dell oscillazione stessa.

17 16. FLUIDI OSCILLANTI Un tubo trasparente ad U è rimpito con un fluido. Su uno dei due rami è posto un galleggiante. Ponendo in movimento il fluido si possono osservare le oscillazioni che si smorzerano nel tempocon un tempo proprio di smorzamento delle oscillazioni. Lo studio del moto viene effettuato con un sistema di analisi delle videoregistrazioni.