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1 GRANDEZZE FISICHE E MISURA
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GRANDEZZE FISICHE E
MISURA
2
Una grandezza fisica viene definita operativamente tramite le operazioni che
facciamo per misurarla
Ogni volta che analizziamo un fenomeno fisico percorriamo i passi…
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Terzo passo: l'indagine sulle relazioni fra le grandezze fisiche.
Secondo passo: la misura, che ci permette di trasformare la grandezza fisica in numero;
Primo passo: la premisura, che ci porta a individuare le grandezze fisiche;
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Confrontare e ordinare grandezze
Siamo di fronte ad una grandezza fisica quando possiamo trovare una
procedura per il confronto
PRE-MISURA : i passaggi
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Esempio: la sabbiaEsempio: la sabbia
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GLI OBIETTIVI SPECIFICI
1. individuare grandezze mediante aggettivi o avverbi,
2. arrivare a eseguire con sicurezza il confronto e l'ordinamento di oggetti sulla base di grandezze fisiche chiaramente individuate,
3. saper osservare e saper descrivere.
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Travasiamo la sabbia
La consegna:
hai tre bicchieri che devi riempire parzialmente, quindi confrontarli e metterli in ordine.
Il problema:
l’identificazione della grandezza fisica che si sta esaminando
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Potremmo metterli accanto e
osservarli…
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Pieno o vuoto?
Più o meno?
Alto o basso?
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quale è la grandezza fisica su
cui si basa il confronto?
Quanto è alta la sabbia
dal fondo del
bicchiere
Quanto è bassa la sabbia
dal bordo del
bicchiere
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E se cambiamo contenitore?
Il metodo di osservazione funziona ancora?
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Qual è il recipiente che contiene più
sabbia?
Travasiamo il contenuto del
primo bicchiere
Confrontiamolo con gli altri
bicchieriIl problema è
sulla comprensione
della conservazione della materia
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Misurare significa tradurre la grandezza fisica in numero, con i numeri:
• il confronto e l’ordinamento saranno semplificati
• si può: rappresentare graficamente, effettuare operazioni, trovare relazioni
Attenzione!
Per confrontare od operare su più misure, è essenziale esprimerle tutte con le stesse unità di misura
IL PASSO SUCCESSIVO: LA MISURA
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•deve essere omogenea alla grandezza da misurare e più piccola di essa
L’UNITA’ DI MISURA
•può essere arbitraria oppure convenzionale
•deve essere costante, riproducibile, universale
•deve avere dei sottomultipli e/o dei multipli
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LA MISURA: i passi
• Individuo l’unità di misura appropriata• Riporto l'unità di misura sulla grandezza da
misurare
• Esprimo la grandezza con un numero e l’unità di misura:
L=3,3 cm
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I VANTAGGI DELLA MISURA SULLA PREMISURA
•Migliore definizione della procedura di identificazione delle grandezze fisiche
•Confronto più sicuro tra grandezze fisiche perché confronto tra numeri
•Facilitazione nel processo di individuazione delle relazioni tra grandezze
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Ricapitoliamo…una Grandezza Fisica…
È una caratteristica di un corpo o di un fenomeno che può
essere misurata
In modo da fornire tutte le informazioni
necessarie per poterla misurare
(definizione operativa)
Cos’è? Come si definisce?
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Conflitti generazionaliCiao Nonna!!
Oggi a scuola ci siamo misurati per vedere quanto saremo cresciuti alla fine dell’anno!
Io sono alto 9 matite e mezza… e tu Nonna, quante matite sei alta?
Benedetto ragazzo! Dimmi tu, piuttosto, quanti ferri
deve essere lunga la sciarpa che ti sto facendo!
Matite? Ma cosa gli insegnano questi
professori moderni?
Riusciranno mai a capirsi?
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IL SISTEMA INTERNAZIONALE DI UNITÀ DI MISURA
Grandezza Unità di misuraStrumento di
misura
Nome Simbolo
Lunghezza Metro m
Massa Chilogrammo kg
Tempo Secondo s
Temperatura Kelvin K
Intensità di corrente Ampere A
Intensità luminosa Lux cd
Quantità di materia Mole mol
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RAPPRESENTARE Le leggi fisiche utilizzando gli opportuni metodi di rappresentazione, individuando il tipo di relazione che lega le grandezze che entrano in gioco nella legge
COMPETENZE collegate alla misura
RICONOSCERE le grandezze fisiche che caratterizzano i corpi, esprimendone la misura ed effettuando conversioni di unita’ di misura
INDIVIDUARE Le grandezze fisiche utili per la descrizione di un fenomeno sulla base di semplici osservazioni, formulando ipotesi circa le relazioni che intercorrono tra esse
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APPLICARE Leggi fisiche e definizioni per ricavare le grandezze incognite di un problema
ESEGUIRE Semplici misure dirette e indirette, valutando l’incertezza ed esprimendo correttamente i risultati
RAPPRESENTARE I dati sperimentali tenendo conto degli errori di misura, interpretandoli sulla base di un’ipotesi e traendo conclusioni circa la legge fisica che regola il fenomeno
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LA MISURA DELLE LA MISURA DELLE SUPERFICISUPERFICI
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Il metodo “classico”:
•Misura delle dimensioni lineari (base, altezza)
•Effettuazione di calcoli (base X altezza)
Definizione dell’unità di misura, il m2
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Il m2, una unità di misura
“derivata”
Applicazione di calcoli ad unità dirette
m2 = m X m
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DUE PROBLEMI
L’operazione di moltiplicazione non è di facile comprensione, tanto meno se è operata su quantità dimensionali
Non si capisce che l’unità di misura deve essere omogenea alla grandezza da misurare
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Definizione di una unità di misura
“ad hoc”
Una unità di misura che sia essa stessa una superficie
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ESEMPI DI UNITÀ DI MISURA ADEGUATE:
Tessere quadrate o rettangolari di puzzle
Blocchetti del domino
Fogli di formato A4
Quadretti ritagliati da un foglio quadrettato
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ATTIVITA’ DA SVOLGERE:
• Riportare l’unità di misura sulla superficie da
misurare fino a ricoprirla completamente
• Contare il numero di volte che ha riportato
l’unità di misura
• Esprimere la misura come numero e unità di
misura
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Determinazione del numero di quadretti che stanno dentro un contorno
61 quadretti
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Ma la misura è precisa? Qual è l’ incertezza ?
Misura per eccesso 71 cm2
Misura per difetto 42 cm2
L’area è compresa fra 42 e 71, a misura è affetta da una indeterminazione pari a
(71 – 42) cm2 = 29 cm2
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L’indeterminazione è strettamente legata alla dimensione dell’unità di misura: se dimezziamo il lato del quadrato unitario…
La misura è affetta da una
indeterminazione pari a 47 nuove
unità, ovvero a circa 12 cm2
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GLI OBIETTIVIA livello operativo
A livello espressivo
A livello logico
scegliere una unità di misura
registrare ed esprimere correttamente i risultati delle misure
individuare grandezze fisiche omogenee
eseguire i passaggi necessari alla quantificazione delle situazioni operative proposte.
rappresentarli correttamente sia dal punto di vista simbolico che grafico
confrontare diversi modi di eseguire la misura (diretta o indiretta) e riconoscerle simili
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Esempio: l‘erbario Esempio: l‘erbario
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esercizio
• Quale area hanno le foglie dell’erbario?
• Quale metodo puoi utilizzare per misurarle?
• le foglie di uno stesso albero hanno tutte la stessa area?
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LA MISURA DEI VOLUMILA MISURA DEI VOLUMI
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Il metodo “classico”:
Misura delle dimensioni lineari (base, altezza, profondità)
volume e capacità indicano al stessa grandezza fisica: lo spazio. Si può
cercare una unità di misura omogenea al volume o alla “capacità”
Calcolo (base X altezza X profondità)
Definizione dell’unità di misura, il m3
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per il volume:
il “blocchetto”
Unità di misura omogena
per la capacità:
il “bicchierino”
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La taratura del recipiente:
un concetto non banale
La conservazione del volume nell’operazione di travaso
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LA FORZALA FORZA
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IL CONCETTO DI FORZA
E’ familiare a tutti
spesso l’idea che se ne ha non coincide con la definizione che se ne dà in fisica
ma…
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Se la forza applicata ad un corpo è nulla, il corpo rimane
fermo o si muove a velocità costante
Qualche concetto base
1a legge della dinamica
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La somma di tutte le forze agenti su un corpo provoca in questo una variazione di velocità dipendente dalla massa del
corpo stesso
2a legge della dinamica
La accelerazione è dovuta all’azione di una o più forze
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Introduzione alla forza
Metodo statico Metodo dinamico
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Premisura
Confronti diretti
Misura
Confronti indiretti
Analisi degli effetti delle forze
statico
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Note didattiche
La forza non è direttamente percepibile ma lo sono i suoi effetti.
Peso e forza-peso: due concetti
comunemente percepiti
come diversi
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Massa e pesoMassa e peso
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Diversi modi di definire la massa
Quantità di materia
La massa inerziale
La massa gravitazionale
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Note didattiche
Quantità di materia
massa volume
Spazio occupato
Quanto è grosso
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Quantità di materia massavolume Quanto pesa
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massamassavolumevolume
Forza pesoForza peso
Sono facilmente confusi, si possono separare comprendendo che le operazioni per misurarli sono diverse
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La conservazione della massa
Il concetto di massa è “più fondamentale” di quello di volume
La massa si conserva in ogni trasformazione mentre il volume può
cambiare
perché
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La massa totale si è conservata
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Esercitazione n1• Progettare un’attività didattica che introduca al
concetto di misura,• produrre una scheda di lavoro per gli studenti
che li guidi nella realizzazione di strumenti di misura non convenzionali per una delle seguenti grandezze fisiche:– Lunghezza– Superficie– Volume– Massa– Tempo
