Scuola interateneo di specializzazione
Anno Accademico 2005/2006
Laboratorio di Valutazione in Matematica e Fisica
Specializzande: Tamietti Cinzia
Travaglia Giovanna
[email protected]
Il concetto di forza
Contesto:
Classe prima, Istituto Tecnico
Prerequisiti:
•Grandezze scalari e vettoriali
•Il moto dei corpi (concetto di velocità, accelerazione,…)
•Sapere interpretare un grafico
Obiettivi:
Sapere
•Il concetto di forza come interazione fra due corpi
•La forza come grandezza vettoriale
Saper fare
•Riconoscere gli effetti di una forza
•Riconoscere i diversi tipi di forze
Prova in ingresso
Obiettivo: gli studenti capiscono che esistono diversi tipi di forze?
1.
Immagina le seguenti situazioni:
a) Due gruppi di ragazzi giocano al tiro alla fune
b) Una calamita attira un ago
c) Una biro strofinata su un panno di lana attira dei pezzettini di carta
d) Una mela che si stacca dal ramo cade al suolo
e) Un sasso viene lanciato con una fionda
Per ciascuna di esse indica cosa interviene affinché avvengano i fenomeni descritti.
Obiettivo: gli studenti sanno riconoscere gli effetti di una forza?
2. Un giocatore si appresta a tirare un calcio di rigore, descrivi la situazione iniziale; il
calciatore sferra il calcio: cosa cambia per il pallone?
3.
Analizza la seguente traiettoria descritta da una palla che si muove a velocità costante:
A
Secondo te, cosa potrebbe permettere alla palla di cambiare direzione nel punto A ?
Obiettivo : gli studenti sanno operare con i vettori?
4. Considera il seguente vettore, il cui modulo è pari a tre unità :
O
a) Disegna il vettore opposto.
b) Costruisci la risultante di questi due vettori e calcolane il modulo.
5. Costruisci la risultante dei vettori a e b qui sotto disegnati:
a
b
Ora disegna il vettore opposto alla risultante.
Prova in itinere
Partendo dalla discussione sulle osservazioni fatte dagli studenti nella prova in ingresso il
docente può far arrivare i ragazzi a capire che la forza è un’interazione fra due corpi che
hanno certe proprietà (massa, carica elettrica, ecc…). Si potrebbe anche da subito introdurre
il concetto di azione e reazione dato che se la forza è un’interazione fra due corpi, se un corpo
sente una forza non c’è motivo che anche l’altro non debba sentirla.
In questa parte introduttiva sulle forze si cerca di far riflettere anche i ragazzi sugli effetti
delle forze e sulla natura vettoriale delle forze.
Pensiamo che la prova in itinere possa consistere in un questionario che comprende domande
strutturate, semi strutturate e aperte.
Questionario
1.
a)
b)
c)
Per ciascuna di queste situazioni:
indica tutte le interazioni presenti
per ogni interazione indica i corpi coinvolti
Rappresenta le forze specificando il punto di applicazione.
Con questo esercizio si vuole vedere se gli studenti hanno acquisito il concetto di
interazione tra due corpi e sanno rappresentare le forze presenti indicando il punto di
applicazione.
2. Due ragazzi gareggiano nel tiro alla fune, però nessuno dei due riesce a spostare l’altro. Ciò
significa che stanno esercitando forze:
a) Nella stessa direzione e nello stesso verso
b) Di uguale intensità, nella stessa direzione e verso
c) Di uguale intensità intensità e nello stesso verso
d) Di uguale intensità, nella stessa direzione e in verso opposto.
3. Costruisci graficamente e determina con il calcolo la risultante di due forze applicate nello stesso
punto e formanti tra loro un angolo di 90°.
4. Su una cassa di legno agisce una forza peso di 80 N. La cassa è appoggiata su una passerella che
forma un angolo di 30° rispetto al suolo.
a) Rappresenta la situazione descritta evidenziando la forza peso (scegli tu l’unità di misura)
b) Scomponi la forza peso in una componente parallela e in una componente perpendicolare alla
passerella.
c) Quale componente devi valutare per stimare l’intensità della forza che tu devi applicare per
poter spingere la cassa lungo la passerella? Calcolane il modulo.
Con questi esercizi si vuole vedere se lo studente ha compreso la natura vettoriale delle forze e,
procedendo per gradi, si valuta se sa comporre e scomporre le forze.
5. Un corpo si muove su una rotaia con una velocità iniziale di 5m/s. Esso è soggetto a due forze F1 e
F2 che hanno il modulo rispettivamente di 3N e 5N, la stessa direzione e verso opposto. Quale dei
seguenti grafici può rappresentare l’andamento della velocità del corpo?
velocità
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
6
v(m/s)
v(m/s)
velocità
4
2
0
0
1
2
3
t(s)
4
5
6
0
1
2
3
t(s)
4
5
6
velocità
12
10
8
6
4
2
0
v(m/s)
v(m/s)
velocità
0
1
2
3
4
t(s)
5
6
6
5
4
3
2
1
0
0
1
2
3
t(s)
Con questo esercizio si verifica se gli studenti hanno compreso che l’effetto di una
forza modifica la velocità di un corpo.
4
5
6