Deformazione e legge di Hooke
Esperimento 1 : Allungamento di una molla
Descrizione delle attività
(A) Scopo dell’esperimento
(B)
Strumenti e materiali didattici
(C) Presentazione dell'esperimento
D) Prime osservazioni e congetture
(E) Interazione con l’esperimento
(F) Conclusione dell’esperimento
Scheda per lo studente
1) Qual è lo scopo dell’esperimento a cui stai per assistere e partecipare? (A)
2) Cosa succede quando applichiamo una forza? (A)
3) Il peso è una forza? (A)
Scheda per lo studente
1) Qual è lo scopo dell’esperimento a cui stai per assistere e partecipare? (A)
2) Cosa succede quando applichiamo una forza? (A)
3) Il peso è una forza? (A)
4) Se hai a disposizione due oggetti e il dispositivo descritto come potresti stabilire se i due oggetti hanno lo stesso peso? (B)
Scheda per lo studente
1) Qual è lo scopo dell’esperimento a cui stai per assistere e partecipare? (A)
2) Cosa succede quando applichiamo una forza? (A)
3) Il peso è una forza? (A)
4) Se hai a disposizione due oggetti e il dispositivo descritto come potresti stabilire se i due oggetti hanno lo stesso peso? (B)
5) Fai delle previsioni sul possibile risultato dell’esperimento. (C)
Scheda per lo studente
1) Qual è lo scopo dell’esperimento a cui stai per assistere e partecipare? (A)
2) Cosa succede quando applichiamo una forza? (A)
3) Il peso è una forza? (A)
4) Se hai a disposizione due oggetti e il dispositivo descritto come potresti stabilire se i due oggetti hanno lo stesso peso? (B)
5) Fai delle previsioni sul possibile risultato dell’esperimento. (C)
6) Cosa pensi che succeda se mettiamo all’interno del secchiello prima un solo pesetto e dopo due? Noti differenze, se si da cosa dipendono? (D)
7) Se invece avete molle diverse e vi applicate stessi pesetti, si ottiene lo stesso risultato? Cercate di dare una motivazione intuitiva. (D)
8) Riportate i valori misurati sulla seguente tabella (D)
e successivamente sul grafico
9) Esaminare il grafico trovato e dedurre se una relazione tra forza peso e
allungamento.
(D)
Scheda per lo studente
1) Qual è lo scopo dell’esperimento a cui stai per assistere e partecipare? (A)
2) Cosa succede quando applichiamo una forza? (A)
3) Il peso è una forza? (A)
4) Se hai a disposizione due oggetti e il dispositivo descritto come potresti stabilire se i due oggetti hanno lo stesso peso? (B)
5) Fai delle previsioni sul possibile risultato dell’esperimento. (C)
6) Cosa pensi che succeda se mettiamo all’interno del secchiello prima un solo pesetto e dopo due? Noti differenze, se si da cosa dipendono? (D)
7) Se invece avete molle diverse e vi applicate stessi pesetti, si ottiene lo stesso risultato? Cercate di dare una motivazione intuitiva. (D)
8) Riportate i valori misurati sulla seguente tabella (D)
e successivamente sul grafico
9) Esaminare il grafico trovato e dedurre se una relazione tra forza peso e
allungamento.
(D)
10) La legge di Hooke è sempre valida? Motivare la risposta. (E)
Scarica la scheda per lo studente
Scheda per il docente
(A) Lo scopo dell’esperimento è di studiare la relazione tra l’allungamento di una molla e la forza peso ad essa applicata.
Scheda per il docente
(A) Lo scopo dell’esperimento è di studiare la relazione tra l’allungamento di una molla e la forza peso ad essa applicata.
(B) Il docente introduce il dispositivo che permette di fare tale studio:
un asta con base di legno che, nella sua parte superiore, su facce opposte presenta due piccoli bracci metallici con un anello all’estremità, a cui viene agganciata una molla, e a quest’ultima un secchiello (come mostrato in figura).
Il docente attacca sulle facce opposte un foglio di carta millimetrata per segnare gli allungamenti della molla.
Inoltre si hanno a disposizione diverse molle e vari pesetti uguali.
Scheda per il docente
(A) Lo scopo dell’esperimento è di studiare la relazione tra l’allungamento di una molla e la forza peso ad essa applicata.
(B) Il docente introduce il dispositivo che permette di fare tale studio:
un asta con base di legno che, nella sua parte superiore, su facce opposte presenta due piccoli bracci metallici con un anello all’estremità, a cui viene agganciata una molla, e a quest’ultima un secchiello (come mostrato in figura).
Il docente attacca sulle facce opposte un foglio di carta millimetrata per segnare gli allungamenti della molla.
Inoltre si hanno a disposizione diverse molle e vari pesetti uguali.
(C) Si chiede, alla classe, di fare delle previsioni.
Scheda per il docente
(A) Lo scopo dell’esperimento è di studiare la relazione tra l’allungamento di una molla e la forza peso ad essa applicata.
(B) Il docente introduce il dispositivo che permette di fare tale studio:
un asta con base di legno che, nella sua parte superiore, su facce opposte presenta due piccoli bracci metallici con un anello all’estremità, a cui viene agganciata una molla, e a quest’ultima un secchiello (come mostrato in figura).
Il docente attacca sulle facce opposte un foglio di carta millimetrata per segnare gli allungamenti della molla.
Inoltre si hanno a disposizione diverse molle e vari pesetti uguali.
(C) Si chiede, alla classe, di fare delle previsioni.
(D) Il passo successivo è far prendere una serie di misurazioni ai ragazzi. Il docente fa prima notare che quando un oggetto viene agganciato alla molla si originano delle oscillazioni, ovvero la molla si allunga e si accorcia ripetutamente. Tale movimento oscillatorio, a volte, si protrae a lungo e si è costretti a bloccarlo con la mano. Quando il sistema molla-oggetto è fermo, si ha una situazione di equilibrio e questa si realizza quando sull’oggetto agiscono due forze di uguale intensità: il peso e la forza elastica della molla. Se l’oggetto non fosse attaccato alla molla su di esso non agirebbe la forza elastica , ma solo la forza peso; in tal caso l’oggetto cadrebbe e non sarebbe in equilibrio. È proprio nella situazione di equilibrio che vengono effettuate le misurazioni degli allungamenti. Dapprima viene riportato su carta millimetrata la lunghezza a riposo, cioè la lunghezza della molla quando non vi è applicato alcun peso (solo il peso del secchiello). Successivamente si mettono nel secchiello oggetti dello stesso peso, aggiungendoli uno alla volta, e si segna i rispettivi allungamenti poi si tolgono i pesi, uno alla volta, segnando i rispettivi accorciamenti. Il docente chiede di riportare i valori trovati in una tabella e successivamente in un grafico.
Scheda per il docente
(A) Lo scopo dell’esperimento è di studiare la relazione tra l’allungamento di una molla e la forza peso ad essa applicata.
(B) Il docente introduce il dispositivo che permette di fare tale studio:
un asta con base di legno che, nella sua parte superiore, su facce opposte presenta due piccoli bracci metallici con un anello all’estremità, a cui viene agganciata una molla, e a quest’ultima un secchiello (come mostrato in figura).
Il docente attacca sulle facce opposte un foglio di carta millimetrata per segnare gli allungamenti della molla.
Inoltre si hanno a disposizione diverse molle e vari pesetti uguali.
(C) Si chiede, alla classe, di fare delle previsioni.
(D) Il passo successivo è far prendere una serie di misurazioni ai ragazzi. Il docente fa prima notare che quando un oggetto viene agganciato alla molla si originano delle oscillazioni, ovvero la molla si allunga e si accorcia ripetutamente. Tale movimento oscillatorio, a volte, si protrae a lungo e si è costretti a bloccarlo con la mano. Quando il sistema molla-oggetto è fermo, si ha una situazione di equilibrio e questa si realizza quando sull’oggetto agiscono due forze di uguale intensità: il peso e la forza elastica della molla. Se l’oggetto non fosse attaccato alla molla su di esso non agirebbe la forza elastica , ma solo la forza peso; in tal caso l’oggetto cadrebbe e non sarebbe in equilibrio. È proprio nella situazione di equilibrio che vengono effettuate le misurazioni degli allungamenti. Dapprima viene riportato su carta millimetrata la lunghezza a riposo, cioè la lunghezza della molla quando non vi è applicato alcun peso (solo il peso del secchiello). Successivamente si mettono nel secchiello oggetti dello stesso peso, aggiungendoli uno alla volta, e si segna i rispettivi allungamenti poi si tolgono i pesi, uno alla volta, segnando i rispettivi accorciamenti. Il docente chiede di riportare i valori trovati in una tabella e successivamente in un grafico.
(E) Il docente illustra la relazione di proporzionalità diretta tra forza peso e allungamento mette in evidenza la proprietà di buona elasticità della molla che riacquista le dimensioni precedenti, a parità di pesi. Tale relazione si traduce nella legge di Hooke:
, con k costante di proporzionalità. Inoltre il docente fa notare che la costante di proporzionalità dipende dalla molla, ripetendo l’esperimento con molle diverse. Infine specifica l’intervallo di validità delle legge.
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