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Tre pomeriggi all'Università

Con il Piano Nazionale per le Lauree Scientifiche l'attività tradizionale di "Tre 'mattine' all'Università", ribattezzata in "Tre pomeriggi all'Università" perchè nel frattempo è cambiato l'orario, diventa il fulcro del progetto dei laboratori PLS. Attorno ad essa l'insegnante costruisce il percorso, inserito nella programmazione didattica, da svolgere anche con il resto della classe (vedi presentazione del progetto). I risultati ottenuti con il percorso svolto saranno inseriti nella piattaforma DI.FI.MA., utile strumento di collaborazione e scambio fra i docenti.

I destinatari del progetto sono studenti interessati alle materie scientifiche, che frequenteranno i laboratori universitari del corso di laurea in Fisica. La prosecuzione in classe di quanto fatto da alcuni studenti presso la nostra sede richiede una maggior conoscenza delle problematiche legate all'esperimento da parte dell'insegnante. Potrà quindi far parte del progetto la partecipazione dell'insegnante, assieme agli studenti, ad almeno una delle giornate per vedere di persona lo svolgimento dell'esperienza.

Altri metodi di collaborazione potranno essere studiati con i singoli docenti, per venire incontro, dove possibile, alle esigenze della scuola.

 

Edizione 2017-2018   

L'attività si svolgerà presso il Dipartimento di Fisica nei giorni 8, 9, e 10 Gennaio 2018, dalle 14:30 alle 17:30. Si precisa che l'esperienza su cui saranno impegnati gli studenti proseguirà per tutti e 3 i giorni, per concludersi il terzo pomeriggio con la presentazione di quanto fatto nei giorni precedenti. A questa presentazione sono invitati, se lo desiderano, genitori ed insegnanti.

Le iscrizioni potranno avvenire dal 4 Novembre al 4 Dicembre 2017 (maggiori informazioni nella sezione "Come partecipare").

IMPORTANTE! Al termine delle attività gli studenti riceveranno come sempre un attestato di partecipazione. Le ore dedicate a questa attività possono essere riconosciute dalla scuola dello studente come alternanza scuola-lavoro, ma non possono essere certificate come tali da UniTO.

 
Esperienze proposte (i contenuti sono indicativi e possono essere adattati)

Il programma dei Laboratori non è ancora definitivo: potete anche mandarci i vostri suggerimenti (raffaella.bonino@unito.it, daniela.marocchi@unito.it, marta.rinaudo@unito.it)!

Esistono due filoni:

  • il filone 'classico', relativo ad esperienze piu' facilmente riproducibili in ambito scolastico e di cui sono dotati i laboratori di molte scuole
  • il filone 'innovativo' con esperienze legate ad argomenti spesso solo parzialmente toccati in ambito scolastico e per le quali è necessario un percorso complementare da parte dell'insegnante 

Per tutte le esperienze per cui sia possibile realizzarlo, parte dell'acquisizione e dell'elaborazione dati coinvolgerà l'utilizzo di smart-phone combinato col software di videoanalisi Tracker. 

I Laboratori che si potrebbero attivare sono:

  1. Meccanica: oscillazioni e moto armonico
  2. Fluidodinamica: galleria del vento
  3. Acustica: velocita' del suono in aria e nei metalli
  4. Termodinamica: trasformazioni e leggi dei gas
  5. Il 'vuoto' ed i suoi effetti
  6. Ottica e spettroscopia
  7. Elettronica digitale
  8. I raggi cosmici e la radiazione ionizzante
  9. Il fotovoltaico
  10. Fisica dell'atmosfera: effetto serra

  

Di seguito è riportata una descrizione delle diverse esperienze:

  1. Meccanica: oscillazioni e moto armonico

Viene proposto lo studio di semplici sistemi meccanici, il cui moto sia di tipo armonico smorzato. In particolare lo studente analizzerà l'oscillazione di diversi tipi di molle e arriverà a verificare la legge di Hooke, determinando la costante elastica delle molle stesse. Verrà inoltre analizzato con l'ausilio di Tracker il moto di una pallina sul bordo interno di un parafango.

  1. Fluidodinamica: galleria del vento

Attraverso l'utilizzo di un piccolo canale del vento è possibile fare degli studi qualitativi sul moto laminare o turbolento del fluido 'aria'. Si possono poi fare degli studi quantitativi sull'interazione fra il fluido in moto ed un oggetto immerso in esso, verificando la dipendenza della forza di resistenza dalle caratteristiche dell'oggetto. Infine si può ricostruire la polare dell'ala, evidenziando la presenza sia della forza di resistenza sia della portanza.

  1. Acustica: velocita' del suono in aria e nei metalli

La velocita' dell'onda sonora nel vuoto viene misurata attraverso una strumentazione dotata di due microfoni posti a distanza variabile. Lo studio delle coppie di punti (distanza, tempo intercorso per percorrerla) permette di arrivare a definire la velocita' di propagazione e di fare anche alcune considerazione sulla sensibilita' degli strumenti di misura utilizzati. Una diversa strumentazione permette poi di studiare il tempo di percorrenza della perturbazione all'interno di una barra di materiale e lunghezza noti, ricavando cosi' la velocita' del suono nel materiale. In ambedue i casi e' possibile riflettere sui metodi di analisi dati e di confronto fra risultato sperimentale e risultato atteso

  1. Termodinamica: trasformazioni e leggi dei gas

Attraverso l'uso del termometro a gas è possibile studiare la dipendenza fra le tre grandezze termodinamiche pressione, volume e temperatura, scoprendo come arrivare ad identificare la relazione che le lega (equazione di stato dei gas perfetti). Inoltre viene introdotta la temperatura assoluta e ne viene valutato il valore come estrapolazione dai dati sperimentali ricavati durante l'esperienza.

  1. Il 'vuoto' ed i suoi effetti 

Il laboratorio sul 'vuoto' permette agli studenti di comprendere cosa s'intenda per vuoto e come questo possa essere realizzato. Inizialmente gli studenti prendono confidenza con la strumentazione (pompa e campana da vuoto) ed osservano alcuni esperimenti sugli effetti del vuoto. Poi studiano i passaggi di stato: ricavano i valori di pressione e temperatura a cui l'acqua bolle e ghiaccia. In particolar modo si concentrano sull'andamento della temperatura di ebollizione dell'acqua in funzione della pressione. Infine, gli studenti utilizzeranno il tubo di Newton per la misura del tempo di caduta dei gravi nel vuoto.

  1. Ottica e spettroscopia

Nel laboratorio vengono esaminati alcuni semplici esperimenti di ottica geometrica e ondulatoria, a partire dai quali verranno ricavate, in modo qualitativo prima e quantitativo poi, le leggi dell'ottica. Lo scopo dell'esperienza è capire le basi sperimentali della descrizione "geometrica" e della descrizione "ondulatoria" dei fenomeni luminosi. Infine si introdurrà la spettroscopia e si arriverà a sperimentare in laboratorio un metodo di stima della temperatura superficiale di una stella.

  1. Elettronica digitale

A partire dal montaggio dei più semplici circuiti, guidato dal tutor e utilizzando lo schema circuitale, gli studenti arriveranno a montare circuiti leggermente più complessi e a posizionare correttamente gli strumenti di misura, al fine di testare e verificare le leggi proposte. Una volta consolidate le conoscenze nel campo dei circuiti base, si passerà ad utilizzare circuiti più complessi, utilizzandocaratterizzati da componenti elettronici fino a costruire un semplice contatore. 

  1. I raggi cosmici e la radiazione ionizzante

Le radiazioni "ionizzanti" sono quelle radiazioni di altissima energia che derivano da reazioni nucleari e che, nell'immaginario collettivo, vengono appunto associate all'energia e al "rischio" nucleare.

Scopo dell'esperimento è di prendere famigliarità con questo tipo di radiazioni, che sono comunque presenti nell'ambiente in cui viviamo perché fanno parte della radiazione ambientale "di fondo", e misurarne le caratteristiche  attraverso strumenti  complessi, usati in esperimenti di fisica delle particelle (rivelatori a coincidenza). Si vuole infatti studiare la componente penetrante dei "raggi cosmici", cioè di quella parte della radioattività ambientale che proviene dal cosmo. 

  1. Fotovoltaico

Scopo dell'esperienza è capire cosa sia l'effetto fotovoltaico e permettere agli studenti di avere un'idea dell'efficienza di una cella fotovoltaica. Dopo alcuni richiami su tensione, corrente ed energia elettrica, gli studenti costruiscono un circuito elettrico da cui ricavano l'andamento della corrente in funzione della tensione applicata al variare della resistenza inserita nel circuito. In seguito, per verificare la conversione da energia elettrica a energia luminosa, ripetono le misure con una lampadina inserita nel circuito e ne valutano la potenza istantanea e media; attraverso questa misura viene anche introdotto l'effetto Joule. Alla fine gli studenti inseriranno nel loro circuito una cella fotovoltaica e faranno una stima dell'efficienza del pannello.

  1. L'atmosfera

Vengono studiati i meccanismi con cui la radiazione solare e la radiazione terrestre interagiscono con l'atmosfera del nostro pianeta e al variare delle caratteristiche del suolo. Viene inoltre proposto un calcolo della temperatura media terrestre in assenza e in presenza di gas serra, anche con l'ausilio di un semplice modello matematico. Questo modello verrà poi applicato in modo pratico in una simulazione in cui la superficie terrestre è simulata da una lastra metallica nera e l'atmosfera da un coperchio di plastica; dall'osservazione dell'andamento della temperatura in funzione del tempo è anche possibile comprendere meglio concetti di ottica e di termodinamica, quali assorbività, emissività, la legge di Stefan-Boltzmann e la legge di Wien.

  

Come partecipare

Le iscrizioni potranno avvenire dal 4 Novembre al 4 Dicembre 2017, inviando la domanda di adesione e una descrizione del progetto attraverso il form. Il progetto (max 25 righe) deve contenere una breve traccia del percorso che si intende fare con il resto della classe, con l'indicazione di massima delle ore che si prevede di dedicare ai vari passi e gli obiettivi che ci si propone di raggiungere. Questo permetterà poi la fase di verifica, necessaria per la richiesta dell'erogazione della seconda tranche del finanziamento ministeriale.

Possono partecipare al massimo 3 studenti della stessa classe e 6 studenti per Istituto, nel caso in cui sia stato presentato il progetto. In caso contrario, il numero di studenti sarà limitato a 2 per classe e 4 per Istituto. I posti che restassero eventualmente disponibili saranno naturalmente messi subito a disposizione degli insegnanti che non hanno presentato un progetto associato.

Attenzione: l'iscrizione NON corrisponde automaticamente alla sicurezza di avere il posto. Sarete poi contattati per la conferma della prenotazione. 

 

Altre attività

Successivamente il percorso potrà essere proseguito con alcune delle altre attività offerte che meglio si accordino con gli interessi di contenuto della classe (Master Class di particelle, Master Class di Astronomia-Astrofisica, Master Class del telescopio spaziale Fermi ...).

Maggiori informazioni saranno pubblicate prossimamente sul sito; sono benvenuti suggerimenti da parte dei docenti su possibili nuovi percorsi. 

Ultimo aggiornamento: 04/11/2017 08:53

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