Piano Lauree Scientifiche Laboratorio di Alfabetizzazione: Fisica in Tempo Reale

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1 Piano Lauree Scienifiche Laboraorio di Alfabeizzazione: Fisica in Tempo Reale 1. Camminaa in allonanameno da sensore Scheda Sudene Gruppo: Cosa serve: un sisema per esperimeni in empo reale Per farlo: ricordare che il sonar non vede oggei a disanza inferiore di circa 30 cm. Aenzione: booni, vesii o abii svolazzani possono inerferire con la leura del sonar. 1) Resa fermo di frone al sensore speno. Dopo aver misurao la ua disanza dal sensore, fai uno schizzo del grafico s() indicando le scale. Spiega brevemene s 2) Accendi il sensore resando fermo come prima. Schizza sul grafico precedene la legge oraria misuraa dal sensore. Commena le somiglianze e le differenze con la ua previsione. 3) Con il sensore speno, allonanai dal sensore. Prevedi con uno schizzo del grafico s() indicando le scale. Spiega brevemene la ua previsione s 4) Con il sensore acceso, visualizza il grafico s() misurao. Quali sono le principali differenze/somiglianze con la ua previsione? Commena brevemene Schede originariamene progeae dal gruppo didaica della Fisica, Diparimeno di Fisica (Lombardi S., Monroy G., Sassi E., Tesa I.) 1

2 Piano Lauree Scienifiche Laboraorio di Alfabeizzazione: Fisica in Tempo Reale 5) Fai un fi lineare dei dai e ricava i parameri della funzione che meglio approssima la legge oraria s() = 6) Spiega brevemene il significao della pendenza di s()dal puno di visa fisico e delle sue dimensioni 7) Fai uno schizzo dell andameno della velocià nel empo. Spiega brevemene v 8) Visualizza il grafico v() misurao. Quali sono le principali differenze/somiglianze con la ua previsione? Commena brevemene 9) Sima, se possibile dal grafico il valore medio <v> della velocià. Commena brevemene < v> = 10) Confrona la velocià media rovaa con la pendenza della rea di bes fi. I due valori sono compaibili ra loro? Schede originariamene progeae dal gruppo didaica della Fisica, Diparimeno di Fisica (Lombardi S., Monroy G., Sassi E., Tesa I.) 2

3 Piano Lauree Scienifiche Laboraorio di alfabeizzazione Fisica in Tempo Reale 2. Carrello su/giù su rampa (sonar in alo) Gruppo: Scheda Sudene Cosa serve? Un sensore di posizione, un piano piuoso liscio, un carrello. Fare aenzione a: se necessario si può faciliare la presa dai munendo il carrello di un piccolo pezzo di caroncino. È preferibile iniziare con una piccola inclinazione (< 5 ) del piano per non avere un moo molo rapido. Un sensore di posizione è poso in cima ad una rampa. Parendo dal basso, il carrello viene spino verso l alo, raggiunge il puno di quoa minima quindi scende lungo la rampa e va ad urare conro un respingene poso alla base del piano 1. Prevedi sulla figura a desra l andameno della legge oraria del carrello che sale lungo la rampa, raggiunge la massima alezza, scende ed ura conro il respingene. Spiega brevemene. s 2. Esegui l esperimeno e visualizza sul display il grafico sperimenale s(). Descrivi brevemene le principali somiglianze e differenze con la ua previsione 3. A cosa corrispondono i minimi nel grafico sperimenale della legge oraria? A cosa corrispondono i picchi nel grafico sperimenale della legge oraria? 4. Prova ad approssimare con una parabola un inero ciclo di salia e discesa. Descrivi le principali differenze ra il grafico sperimenale e quello che meglio si adaa ad esso. 1

4 Piano Lauree Scienifiche Laboraorio di alfabeizzazione Fisica in Tempo Reale 5. Prova ad approssimare solo la fase di salia e di discesa, separaamene. C è accordo migliore rispeo al caso precedene? Se sì, spiega brevemene. 6. Uilizzando le funzioni del sofware, sima il coefficiene di secondo grado della curva che meglio approssima i due rami del grafico s(). Cosa rappresena dal puno di visa fisico queso paramero? Salia: Discesa: 7. Qual è la differenza percenuale ra le due sime? Prova a spiegare brevemene 8. Prevedi sulla figura a desra l andameno compleo della velocià del moo osservao. Spiega brevemene. v 9. Visualizza sul display il grafico sperimenale. Quali somiglianze/differenze esisono con la ua previsione? 2

5 Piano Lauree Scienifiche Laboraorio di alfabeizzazione Fisica in Tempo Reale 10. Scegli un ciclo di salia e discesa nel grafico v() e sima, sfruando le funzioni del sofware, la pendenza nei rai di salia e discesa. Quale significao fisico ha queso paramero? Pendenza salia: Pendenza discesa: 11. Prova a spiegare evenuali differenze ra i due valori 12. Prevedi l andameno di a() sulla figura a desra per più cicli di salia e discesa del carrello. Spiega brevemene la ua previsione a 13. Visualizza su display il grafico sperimenale di a(). Commena brevemene evenuali somiglianze/differenze con la ua previsione 15. Cosa rappresenano i picchi negaivi nel grafico di a()? 16. Descrivi a parole cosa sa facendo il carrello negli inervalli in cui la curva è cosane e cosa sa facendo negli inervalli in cui la curva non è cosane? 3

6 Piano Lauree Scienifiche Laboraorio di alfabeizzazione Fisica in Tempo Reale 17. Scegli un ciclo di salia e discesa nel grafico di a() e sima, uilizzando le funzionalià del sofware la media dei valori di a() in salia: in discesa: 18. Prova a spiegare evenuali differenze ra i due valori 19. Dai dai a ua disposizione prova a simare il coefficiene di ario della guida orizzonale e l inclinazione della guida 4

7 Piano Lauree Scienifiche Laboraorio di Alfabeizzazione Fisica in Tempo Reale 3. Pallina in cadua libera che ura sul Gruppo: pavimeno - Scheda Sudene Cosa serve? Un sensore di posizione, una pallina di ping pong o di ennis. Fare aenzione a: porre il sensore in alo e posizionare la pallina a circa 20 cm da esso. Lasciarla cadere e fare aenzione a che non esca dal cono di visione del sensore dopo i vari rimbalzi Un sensore di posizione è poso su un piano o manenuo con un mano con il riceviore-emeiore rivolo verso il basso. Si posiziona la pallina a circa 20 cm dal sensore e la si lascia cadere. Quesa ura conro il pavimeno e risale, poi ridiscende e così via. 1. Prevedi sulla figura a desra l andameno della legge oraria della pallina che cade, rimbalza, raggiunge la massima alezza, scende ed ura di nuovo conro il pavimeno. Spiega brevemene. s 2. Esegui l esperimeno e visualizza sul display il grafico sperimenale s(). Descrivi brevemene le principali somiglianze e differenze con la ua previsione 3. A cosa corrispondono i minimi nel grafico sperimenale della legge oraria? A cosa corrispondono i picchi? 4. Prova ad approssimare con una parabola un inero ciclo di discesa e salia (il primo per comodià). Descrivi le principali differenze ra il grafico sperimenale e quello che meglio si adaa ad esso. 1

8 Piano Lauree Scienifiche Laboraorio di Alfabeizzazione Fisica in Tempo Reale 5. Uilizzando le funzioni del sofware, sima il coefficiene di secondo grado della curva che meglio approssima il grafico s() nel rao scelo. Cosa rappresena dal puno di visa fisico queso paramero? Ripora la sima con il suo errore Coefficiene di secondo grado s() primo ciclo discesa-salia =.. ±. Significao fisico: 6. Ripora la sima del coefficiene di secondo grado per il secondo ciclo di discesa e salia. Confrona ques ulima sima con la prima. I due valori sono compaibili ra loro? Coefficiene di secondo grado s() secondo ciclo discesa-salia =.. ±. I due valori sono/non sono compaibili perché: 7. Prevedi sulla figura a desra l andameno compleo della velocià del moo osservao. Spiega brevemene. v 8. Visualizza sul display il grafico sperimenale. Quali somiglianze/differenze esisono con la ua previsione? 9. Scegli un ciclo di discesa e salia nel grafico v() (il primo per comodià) e sima, sfruando le funzioni del sofware, la pendenza della rea che meglio approssima il grafico sperimenale. Come mai secondo e è correo uilizzare una rea per approssimare il grafico sperimenale di v()? Quale significao fisico ha la sua pendenza? Pendenza curva v() primo ciclo discesa-salia:.. ±. Significao fisico: 2

9 Piano Lauree Scienifiche Laboraorio di Alfabeizzazione Fisica in Tempo Reale 10. Per il rao scelo, è correo confronare il valore della pendenza del fi lineare di v() con quello del coefficiene di secondo grado della curva di fi di s()? Spiega brevemene 11. Prevedi l andameno di a() sulla figura a desra per più cicli di salia e discesa del moo osservao. Spiega brevemene la ua previsione a 12. Visualizza su display il grafico sperimenale di a(). Commena brevemene evenuali somiglianze/differenze con la ua previsione 13. Cosa rappresenano i picchi negaivi nel grafico di a()? Come i spieghi i valori che si oengono? 14. Descrivi a parole cosa sa facendo la pallina negli inervalli in cui la curva è cosane 17. Scegli un ciclo di discesa e salia nel grafico di a() (il primo per comodià) e sima, uilizzando le funzionalià del sofware, la media dei valori di a(). Qual è il suo significao fisico? Valor medio di a() primo ciclo discesa-salia:.. ±. 3

10 Piano Lauree Scienifiche Laboraorio di Alfabeizzazione Fisica in Tempo Reale Significao fisico: 18. Ripora di seguio i segueni valori rovai in precedenza: Coefficiene di secondo grado s() primo ciclo discesa-salia =.. ±. Pendenza curva v() primo ciclo discesa-salia:.. ±. Valor medio di a() primo ciclo discesa-salia:.. ±. Quale grandezza fisica corrisponde secondo e a quesi re parameri? Spiega brevemene 19. Rispondi infine a quese domande 4

11 Conservazione della quanià di moo (caso di un carrello fermo e l alro in moo) Cosa serve: due sensori di posizione, due carrelli e una guida. I sensori di posizione sono posi alle due esremià della rampa. Un carrello viene posizionao a circa meà guida e l alro a una disanza di almeno 30 cm dal sensore. Il secondo carrello viene leggermene spino in modo da far urare l alro. 1. A sensori speni, prevedi sulla figura in basso l andameno della legge oraria dei due carrelli nei propri sisemi di riferimeno. Spiega brevemene. 2. Sempre a sensori speni, prevedi sulla figura in basso l andameno della velocià dei due carrelli nei propri sisemi di riferimeno. Spiega brevemene.

12 3. Esegui l esperimeno e visualizza sul display i grafici sperimenali s() e v(). Descrivi brevemene le principali somiglianze e differenze con la ua previsione. 4. In quale isane di empo avviene l uro? Relaivamene a queso isane, dove si rovano i due carrelli nei rispeivi sisemi di riferimeno? uro: Posizione carrello 1 al momeno dell uro (sisema di riferimeno 1): Posizione carrello 2 al momeno dell uro (sisema di riferimeno 2): 5. Dal grafico s(), individua le fasi del moo dei carrelli nei rispeivi sisemi di riferimeno. Carrello 1/Sensore 1 Carrello 2/Sensore 2 6. Sima le velocià medie dei due carrelli nei propri sisemi di riferimeno nelle diverse fasi del moo. Carrello 1/Sensore 1 Carrello 2/Sensore 2 7. Dal grafico s() sima la disanza d ra i due sensori. 8. Prevedi sulla figura in basso l andameno della legge oraria dei carrelli, nel caso in cui enrambi fossero visi dal primo sensore.

13 Spiega brevemene la ua previsione. 9. Prova a sabilire una relazione che lega la legge oraria misuraa nel sisema di riferimeno del sensore 1 con quella misuraa nel sisema di riferimeno del sensore Prevedi sulla figura in basso l andameno della velocià dei carrelli, nel caso in cui enrambi fossero visi dal primo sensore. Spiega brevemene la ua previsione. 11. Prova a sabilire una relazione che lega la velocià misuraa nel sisema di riferimeno del sensore 1 con quella misuraa nel sisema di riferimeno del sensore 2.

14 12. Uilizzando le funzionalià del sofware cosruisci una serie di dai aggiuniva che rappresena la legge oraria e la velocià del carrello 2 nel sisema di riferimeno 1. Rappresena sullo sesso grafico la nuova legge oraria del carrello 2 insieme con quella del carrello 1 e fai lo sesso per le velocià. Quali sono le principali somiglianze e differenze con i grafici da e previsi in precedenza? 13. Perché nell isane in cui i due carrelli si sconrano i due grafici non si inersecano? 14. Con i nuovi dai a ua disposizione, calcola le velocià medie dei due carrelli prima e dopo l uro nel sisema di riferimeno del sensore 1. Carrello 1 Carrello 2 <v> prima dell uro <v> dopo l uro 15. Ripei più vole l esperimeno e rova una relazione ra le velocià medie dei carrelli dopo l uro in funzione delle velocià medie dei carrelli prima dell uro. 16. Prevedi sulla figura in basso il grafico della quanià di moo P dei due carrelli, nel sisema di riferimeno del primo sensore, in funzione del empo. Spiega brevemene.

15 17. Uilizzando le funzionalià del sofware, deermina e rappresena sul display la quanià di moo oale dei due carrelli. Confrona il grafico oenuo con lo schizzo da e previso al puno 16. e commenalo brevemene individuando le fasi del moo.