Percorsi di Fisica OnLine Il laboratorio virtuale realizzato con gli applet

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1 Page 1 of 9 avanzata Ricerca 9/10/2002 Home > Articoli Percorsi di Fisica OnLine Il laboratorio virtuale realizzato con gli applet In un precedente articolo "Esempi di laboratorio virtuale nell'insegnamento della fisica" pubblicato in questo sito, sono state proposte alcune attività didattiche in rete, riguardanti prevalentemente lo studio della cinematica e della dinamica, attraverso l'uso di particolari simulazioni ed esperimenti interattivi chiamati applet, realizzati con un opportuno linguaggio di programmazione orientatoad oggetti Java. Vogliamo integrare il discorso, inserendo altre utili indicazioni a siti di interesse al fine di realizzare alcuni percorsi interattivi di fisica online per studenti di scuole medie inferiori e superiori o di università. Allegati all'articolo: Mappa de "L'Avventura delle Particelle" E' importante a tal fine poter caratterizzare gli strumenti a disposizione in modo che si possano definire adeguati itinerari didattici adeguati alle proprie conoscenze. Dall'analisi di numerosi siti è possibile ricavare una prima classificazione degli applet così orientata: visualizzazioni di fenomeni a scopo introduttivo e/o di presentazione: il livello di interattività non è elevato e in genere non sono richiesti particolari prerequisiti. In queste simulazioni si possono generalmente variare uno-due parametri ed effettuare semplici verifiche qualitative o quantitative di fenomeni e leggi. attività e indagini con misure, grafici e deduzione di modelli. Sono spesso disponibili alcune premesse teoriche con esercitazioni, approfondimenti ad un più alto livello di interattività. Sono richieste a volte preconoscenze di tipo matematico. studio di fenomeni attraverso giochi e/o simulazioni in contesti differenti. L'attività in rete consentirà, successivamente o in contemporanea, l'approfondimento degli argomenti anche attraverso la visita a musei virtuali, a siti di interesse storico, alla ricerca di altro materiale didattico disponibile freeware o shareware. Ho suddiviso il percorso in 12 moduli orientati alla presentazione, allo sviluppo e all'approfondimento di tematiche di fisica di base con la possibilità di verifiche ed esercitazioni. I moduli non sono completamente indipendenti e consentono il riesame di fatti e situazioni sperimentali precedentemente considerati. Prima di avviare lo studio interattivo è importante a mio avviso inquadrare con una breve presentazione il tema, mettendo in luce i fatti e i concetti fondamentali che si vogliono indagare. L'esperienza fino ad ora sviluppata in classe si è concentrata sulla selezione, catalogazione e controllo delle simulazioni di fenomeni concernenti la meccanica, la termodinamica e l'elettromagnetismo. Gli applet prevalentemente utilizzati sono stati pertanto quelli contrassegnati con il puntino rosso ed il puntino blu. Esempi di Laboratorio virtuale nell'insegnamento della fisica TEST PER LE FACOLTà A NUMERO CHIUSO, ARGOMENTI E PUNTEGGI Test per le facoltà a numero chiuso, argomenti e punteggi (Dm Istruzione G. U ) Fissati i contenuti delle prove di ammissione ai corsi di laurea a numero chiuso. Con un decreto del ministero dell'istruzione e dell'universit à, pubblicato nella Gazzetta ufficiale n. 128 del 3 giugno 2002, sono dunque sin d'ora noti gli argomenti oggetto dei test per essere ammessi a frequentare i corsi di laurea in Medicina e chirurgia, Architettura e Scienze della formazione primaria. Intelligenza visiva: percezione del colore Progetto SeT - educazione scientifica e tecnologica OCCHIO-MENTE-CERVELLO I limiti cognitivi della percezione nello

2 rosso ed il puntino blu. In figura la mappa completa de "L'avventura delle Particelle" (vedi modulo 12) Forniamo a parte gli indirizzi di siti dove sono rintracciabili numerosissimi applet scientifici classificati rispetto ad un certo argomento con la possibilit à di leggere ed eventualmente scaricare il codice del programma con il quale sono stati realizzati gli applet Physics&language=Java&rating=All searchstring=physics&vcategory=2010 I limiti cognitivi della percezione nello sfruttamento dell` immaginario dell`uomo. Physics Explorer Recensione del software Physics Explorer della LOGAL Prentice-Hall Le News... Gli Eventi... I Forum... I Links... Page 2 of 9 1 -IL MOTO Dopo aver sviluppato il problema del moto attraverso i concetti fondamentali di velocità e accelerazione media ed istantanea si passano ad esaminare alcuni casi specifici: caduta libera moto piano di un proiettile gioco: colpisci la scimmia moto circolare uniforme e accelerazione centripeta: moto armonico esperimenti con moti armonici DINAMICA DEL PUNTO MATERIALE La prima parte del modulo è incentrata sulla verifica della seconda legge della dinamica attraverso lo studio del moto di un carrello virtuale su una rotaia o su un piano inclinato liscio e/o scabro. La seconda sul concetto di quantità di moto e riformulazione della seconda legge. Viene quindi introdotto il concetto assai importante di interazione e conservazione della quantità di moto. L'inerzia di un corpo e la seconda legge della dinamica Moto libero sul piano inclinato Il piano inclinato: studio completo con o senza forze di attrito Attrito statico e dinamico: moto su una superficie scabra scrivi alla redazione iscriviti alla newsletter di ScuolaER Web design LTT

3 Page 3 of 9 Interazioni e quantità di moto. Sistemi a massa variabile. Moto del razzo Teoremi di conservazione e urti. Urto centrale elastico. Urto centrale elastici ed anelastici Moto curvilineo: La forza centripeta: Momento lineare e impulso Forze applicate. Leve e momento torcente IL MOTO RELATIVO E LA RELATIVITA' SPECIALE Moto relativoe principio di relatività galileianohttp:// Le trasformazioni di Lorentz. Invarianza della velocità della luce e dell'intervallo spazio-temporale. Contrazione delle lunghezze e dilatazione dei tempi. Lo spazio in prossimit à di un campo gravitazionale LAVORO ED ENERGIA Le simulazioni sono intese a rafforzare il concetto di conservazione dell'energia meccanica in un sistema isolato. Lavoro di una forza ed energia. Energia cinetica ed Energia potenziale. Relazione tra forza e energia potenziale. Diagrammi dell'energia potenziale. Energia potenziale elastica. Forze conservative e conservazione dell'energia meccanica

4 Forze conservative e conservazione dell'energia meccanica Page 4 of 9 Conservazione dell'energia in un moto rototraslatorio DINAMICA DEI SISTEMI DI PARTICELLE L'analisi e lo studio del moto e delle interazionidegli oggetti materiali risulta semplificato attraverso il centro di massa del sistema. Sistemi di punti materiali. Centro di massa Moto del centro di massa di un sistema di punti materiali. Moto visto dal sistema del centro di massa. Urto elastico in due dimensioni. nel sistema di riferimento del laboratorio e del centro di massa./collision/enapplet.html Sezione d'urto l'esperimento di Rutherford DINAMICA DEL CORPO RIGIDO Corpi rigidi. Statica del corpo rigido. Moto traslatorio di un corpo rigido e moto rotatorio. Momento d'inerzia rispetto a un asse Dinamica rotazionale del corpo rigido. Corpo rigido che rotola senza scivolare sopra un piano scabro GRAVITAZIONE Di particolare impatto risulta la realizzazione di sistemi solari a due o più corpi con la possibilit à di selezione diversi tipi di interazioni gravitazionali. Ciò consente di studiare qualitativamente la stabilità dei sistemi e la loro transizione dall'ordine al caos. Forze centrali e orbite: simulatore di sistemi solari a più corpi Il sistema solare: Le leggi di Keplero:

5 Page 5 of 9 Orbite nel campo gravitazionale. Forze centrali e orbite STATICA E DINAMICA DEI FLUIDI Spinta di Archimedehttp://home.a-city.de/walter.fendt/physengl/buoyforce.htm Misure di densità di vari oggetti Pressione idrostatica nei fluidihttp://home.a -city.de/walter.fendt/physengl/hydrostpr.htm Forze di attrito nei fluidi MMECCANICA STATISTICA E TERMODINAMICA L'individuazione degli stati e delle grandezze macroscopiche che li descrivono, attraverso l'approccio statistico, ha assunto un ruolo sempre più decisivo nell'odierno panorama della fisica. Gli applet sviluppati in questi siti, oltre a rendere vivaci e stimolanti le usuali ma fondamentali esperienze sui gas perfetti e reali,e in generale sulle trasformazioni termodinamiche, consentono anche di sviluppare e approfondire i concetti statistici collegati con le principali grandezze. Temperatura ed equilibrio termico. Misura della temperatura e termometro a gas. Pressione dei gas Gas perfetti. Leggi dei gas: Teoria cinetica dei gas e distribuzione delle velocità Maxwell-Boltzmann Distribuzione delle velocit à molecolari. Lavoro e Calore. Trasformazioni termodinamiche: isobare, isocore e isoterme. -city.de/walter.fendt/physengl/gaslaw.htm Calore Lavoro. L'esperimento di Joule:

6 Page 6 of 9 Il primo principio della termodinamica. Cicli termodinamici. Il ciclo di Carnot. Motore a quattro tempi Il secondo principio della termodinamica. Macchine che lavorano con piu' sorgenti. Il moto Browniano Transizioni di fase nei sistemi lontani dall'equilibrio OOSCILLAZIONI E ONDE Lo studio dei fenomeni oscillatori è forse uno dei più gettonati da parte dei numerosi siti, ricercatori istiuzioni e universit à che si dedicano alla costruzione sul web delle simulazioni. In effetti gli applet si prestano bene a visualizzare le propagazioni ondulatorie nelle loro varie caratterizzazioni fisiche. Di particolare interesse e spessore, risultano a mio avviso, gli esperimenti dedicati al principio di sovrapposizione, alla scomposizione dei fenomeni periodici e allo studio interattivo del teorema di Fourier anche attraverso l'ascolto del corrispondente effetto sonoro. Il pendolo semplice La molla e la legge di Hooke Moto armonico: Il pendolo semplice Sovrapposizione di moti armonici e figure di Lissajous Oscillazioni libere e smorzate. Oscillazioni forzate e risonanza. Oscillazioni forzate Risonanza Onde nel piano Onde stazionarie. Onde elastiche. Onde longitudinali Onde Trasversali

7 Page 7 of 9 Onde longitudinali stazionarie Principio di sovrapposizione e interferenza. costruttiva e distruttiva Principio di Huygens Interazioni delle onde con un mezzo: riflessione e rifrazione Interferenza Interferenza alla Young Scomposizione di un moto periodico (Teorema di Fourier) L'effetto Doppler ELEMENTI DI ELETTROMAGNETISMO E STRUTTURA DELLA MATERIA Di sicuro impatto didattico sono le visualizzazioni del concetto di campo elettrico e magnetico e potenziale elettrico. Soprattutto in ottica gli applet consentono l'esame e l'esplorazione virtuale di fenomeni altresì difficili da indagare quali l'arcobaleno, la legge dell'intensità luminosa e lo studio di particolari spettri atomici. La carica elettrica, il campo elettrico e magnetico Forze coulombiane Campo e potenzialehttp://ww2.unime.it/dipart/i_fismed/wbt/ita/proyecti/proyecti_ita.htm Conduzione della corrente nei solidi Legge di Ohm Carica e scarica di un condensatore L'effetto Joule della corrente Generatori di corrente La corrente indotta

8 Page 8 of 9 Il motore elettrico Circuito in ac -city.de/walter.fendt/physengl/accircuit.htm Circuito oscillante Correnti e campi. Moto di una particella in un campo magnetico Forza di Lorentz Propagazione di un'onda elettromagnetica Ciclotrone Interazioni fra cariche e materia: l'effetto fotoelettrico a - OTTICA GEOMETRICA E OTTICA FISICA Propagazione rettilinea della luce e camera oscura Intensità della luce e propagazione Il prisma e la dispersione della luce Fisica dell'arcobaleno Lenti sottili Principio di Fermat e legge di Snell della rifrazione Radiazione: spettri di emissione e assorbimento Infine per concludere o per ricominciare: L'AVVENTURA DELLE PARTICELLE Un corso completo di fisica moderna di base sviluppato da rinomati centri e Istituzioni di Ricerca quali il FermiLab, il Cern di Ginevra e altri, rivolto allo studio del mondo delle particelle elementari e alla principale chiave d'interpretazione dello stesso: il modello standard. In particolare, questo progetto nel presentare il Modello Standard delle particelle e delle forze fondamentali evidenzia tre importanti punti di vista della fisica: la teoria, le conferme sperimentali e i problemi lasciati aperti. La versione italiana realizzata dall'istituto Nazionale di Fisica Nucleare:

9 Page 9 of 9 Franco Nuzzipigreco@pangeanet.it Data: 11/04/2000 Autore: Franco Nuzzi Versione Stampabile Segnala a un amico FONTE: ScuolaER Mio scuolaer Cerchiamo gente come te La tua scuola on line Chi cerca trova Didattica Progetti Normativa Segnalazioni Sistema informativo Speciali Archivio Copyright 2001 Regione Emilia-Romagna - Tutti i diritti riservati - Disclaimer