1

Un percorso didattico di tirocinio realizzato come sperimentazione di tesi di laurea del CdL in Scienze della Formazione primaria dell’Università degli Studi di Udine progettato da Silvia Fedele con la supervisione del prof. Alberto Stefanel e attuato nella classe…..dell’IC……..di Tolmezzo, nell’a.s. 2011/2012Docenti accoglienti………

Foto: Silvia FedeleDisegni: bambini della classe…….Nomi bambini…..(non Cognomi)

Legenda colori:In verde: suggerimenti per aggiunteIn blu: TITOLIIn amaranto: domande che avviano alla dia successivaIn rosso: note interne da cancellare

…bilance da cucina a molla …bilance da cucina elettroniche

…bilance pesapersone a molla ..bilance pesapersone elettroniche

Tanti tipi di bilance

2

Al giorno d’oggi disponiamo di moltissimi tipi di bilance….[ridurrei tutte queste a 1-2 slide non di più]

..bilancia pesapersone per uso medico

…bilancia a piattaforma per obesi

…bilancia per pesare neonati …bilancia per pesare bambini

3

Al giorno d’oggi disponiamo di moltissimi tipi di bilance….

Bilancia per pesare gatti e piccoli animali

Bilancia elettronica per cani e animali domestici

Bilancia dinamometro da ferramenta

Sistema pesa camion autocarri e veicoli

4

Al giorno d’oggi disponiamo di moltissimi tipi di bilance….

Bilancia per orafi con peso in carati Bilancia tascabile di precisione

Bilancia di precisione da laboratorio

Bilancia per il controllo del peso delle confezioni con peso

meccanicamente predeterminato

5

Al giorno d’oggi disponiamo di moltissimi tipi di bilance….

Bilancia da pavimento pesa pacchi

Bilance a bracci uguali

Bilance etichettatrici per negozio (peso, importo, prezzo)

Stadera

6

Ma come si fa a pesare un oggetto con una bilancia a molla?

Al giorno d’oggi disponiamo di moltissimi tipi di bilance….

Come si fa a pesare un oggetto con una bilancia a molla?

.- Qui metta le risposte dei bambini

con il nome

Alessia: «Si regola la bilancia in modo che la lancetta indichi lo zero».

Luca: «Si prende l’oggetto e lo si pone sul piatto della bilancia»

Maria: «Si rileva il peso dell’oggetto leggendo il valore segnato dalla lancetta».

[Se riporta così le frasi dei bambini va bene]

Che cosa cambia se si mette sulla bilancia un oggetto più pesante? 7

Che cosa cambia se si mette sulla bilancia un oggetto più pesante?

.

La lancetta si sposta di più e si ferma in una nuova posizione.

Raggiunge una nuova posizione di equilibrio

Usi colori diversi: per descrivere le cose fatte; le cose osservate; le conclusioni (è solo un esempio)

Come fa la bilancia a molla a pesare l’oggetto? 8

Come fa la bilancia a molla a pesare l’oggetto?

.

Se guardiamo con attenzione la bilancia, scopriamo che, quando si mette un oggetto sul piatto,

oltre alla lancetta

si sposta anche il piatto: il piatto si abbassa tanto di più, quanto più è pesante l’oggetto posto sulla bilancia

Come fa la bilancia a sapere quale segnalazione deve dare?9

Come fa la bilancia a sapere quale segnalazione deve dare?

.Questo succede perché all’interno della bilancia c’è una molla. Questa molla è fissata da un lato al supporto della bilancia; dall’altro invece, è fissata a un altro supporto che può muoversi insieme al piatto della bilancia.

Il peso dell’oggetto fa abbassare il piatto e questo fa allungare la molla.

Quali sono le altre parti che compongono una bilancia a molla?

10

molla

supporto fisso

supporto mobile

Qui metta la foto (bilancia aperta e bilancia trasparente) e solo dopo metta i disegni di come i bambini hanno rappresentato le parti della bilancia

Quali sono le altre parti che compongono una bilancia a molla?

. Vi è poi un’asticciola dentellata (cremagliera), attaccata anche questa al supporto del piatto.

Quando il piatto si abbassa la cremagliera fa girare una ruota dentata rigidamente collegata alla lancetta della bilancia.

Come facciamo a essere sicuri che la bilancia indica il peso dell’oggetto che c’e sopra?

11

cremagliera

ruota dentata

Qui metta la foto e poi: come i bambini hanno rappresentato le parti della bilancia

Come facciamo a essere sicuri che la bilancia indica il peso dell’oggetto che c’è sopra?

L’oggetto posto sulla bilancia interagisce con:

12

- Il piatto della bilancia

- la Terra

La forza che il piatto fa

sull’oggetto La forza peso che la Terra fa sull’oggetto

alla forza che l’oggetto fa sul piatto della bilancia

è uguale

è uguale

alla forza che l’oggetto fa sulla Terra

Come facciamo a essere sicuri che la bilancia indica il peso dell’oggetto che c’è sopra?

Sull’oggetto posto sulla bilancia agiscono:

- la forza peso fatta dalla Terra che lo tira in basso

- la forza del piatto che lo spinge il alto

Dato che l’oggetto sulla bilancia è fermo esso è in equilibrio sotto l’azione di queste due forze.

Queste due forze sono pertanto uguali (ed opposte).

La bilancia ci dice il peso dell’oggetto posto su di essa perché è uguale alla forza che il suo piatto esercita sull’oggetto

Come fa la bilancia dirci quanta forza fa sull’oggetto posto su di essa? 13

Abbiamo visto che il piatto della bilancia si abbassa tanto di più quando più è grande il peso dell’oggetto

Questo abbassamento fa allungare una molla che fa tanta più forza quanto più essa si allunga

Come facciamo a essere sicuri che l’allungamento della molla ci dica quanta forza fa la molla? Come si allunga la molla?14

Come fa la bilancia dirci quanta forza fa sull’oggetto posto su di essa?

Con il sistema di ingranaggi il piccolo allungamento della molla viene amplificato e trasformato nella rotazione della lancetta molla

supporto fisso

supporto mobile

15

Come facciamo a essere sicuri che l’allungamento della molla ci dica quanta forza fa la molla? Come si

allunga la molla?Abbiamo usato delle bilance trasparenti per misurare come si allunga la molla mettendo sul piatto un numero crescente di sacchetti riempiti con la stessa quantità di riso in modo da avere dei campioni uguali di peso.

Abbiamo misurato ogni volta l’allungamento della molla con un righello millimetrato attaccato sul dorso della bilancia

Come si allunga la molla?

Abbiamo riportato, per ciascun numero di sacchetti posti sulla bilancia il corrispondente allungamento rilevato.

Con questi dati…

 Qual è dunque il principio di funzionamento della bilancia a molla?16

…abbiamo costruito il grafico degli allungamenti in funzione del numero di sacchetti ….e osservato che tutti i punti stanno su una retta.

Abbiamo scoperto che la molla della bilancia si allunga sempre della stessa quantità; l’allungamento della molla è proporzionale alla forza che essa esercita.

La bilancia a molla e la bilancia elettronica hanno lo stesso principio di funzionamento?

Abbiamo capito che il principio di funzionamento di una bilancia a molla si basa sull’equilibrio delle forze esercitate sull’oggetto posto sul piatto: la forza peso esercitata dalla Terra; la forza del piatto della bilancia.

La forza esercitata dalla bilancia viene misurata con l’allungamento della molla, che è proporzionale alla forza che essa esercita.

Anche le bilance elettroniche funzionano sulla base dello stesso principio? 17

Qui andrebbe bene riportare tra virgolette che cosa le hanno scritto i bambini (nelle parti in cui si avvicina a quello che c’è scritto qui)

La bilancia a molla e la bilancia elettronica hanno lo stesso principio di funzionamento?

Quando poniamo la frutta sulla bilancia al supermercato dobbiamo aspettare che l’indicazione sia stabile, ossia il piatto della bilancia faccia esattamente la stessa forza del peso della frutta.

Le bilance elettroniche con cui si pesano i cibi in cucina ci forniscono il peso del cibo quando l’indicatore è fermo.

Anche le bilance pesa-persone funzionano sulla base dello stesso principio?

18

Anche le bilance elettroniche si basano sul principio dell’equilibrio delle forze esercitate sull’oggetto: la forza peso; la forza del piatto.

Nella bilancia elettronica non sarà più l’allungamento di una molla a indicare la forza esercitata, ma un’altra grandezza che cambia al cambiare della pressione esercitata.

Quando saliamo su una bilancia pesa persone elettronica cosa misuriamo?

Quando saliamo sulla bilanci pesa persone elettronica dobbiamo aspettare che la segnalazione sia ferma.

misuriamo la forza che il piatto della bilancia esercita su di noi. Questa forza è uguale alla forza peso che la terra esercita su di noi.

Che cosa ci hanno detto dati? 19

Ci siamo pesati tutti con una bilancia pesa persone.

Siamo saliti a turno sulla bilancia abbiamo aspettato che la segnalazione fosse stabile

Abbiamo scritto il nostro peso su tre foglietti colorati insieme al nostro nome

Anche la bilancia pesa persone funziona sul principio dell’equilibrio delle forze.

Che cosa ci hanno detto i dati?

.

Abbiamo riportato i foglietti con i nostri nome pesi in una colonna, in modo da avere l’insieme dei dati raccolti.

Abbiamo poi messo sulla stessa linea tutti i foglietti con indicato sopra lo stesso peso in kg in modo da creare le classi di peso, da quella di 29 kg a quella di 64 kg.

Anche così raggruppati i dati non ci dicevano molto: molte classi comprendevano un solo bambino, molte erano vuote

Come costruire delle classi di peso che facciano dire qualche cosa di interessante ai dati? 20

Come farci dire qualche cosa dai dati?

Pesano di più i maschi o le femmine? 21

Abbiamo costruito delle classi di peso di 5 kg ciascuna.

Abbiamo costruito il diagramma per le classi di peso ponendo le classi sull’asse orizzontale e sull’asse verticale il numero di foglietti inclusi in ciascuna classe

Abbiamo ottenuto l’istogramma con la distribuzione dei nostri pesi.

La classe di peso più numerosa è risultata quella dei pesi compresi tra 35 e 40 kg

La classe più centrale è risultata quella dei pesi compresi tra 40 e 45 kg.

Il peso medio degli alunni della classe quinta è risultato di 41,8 kg che cade nella classe centrale.

Pesano di più i maschi o le femmine?Per rispondere a questa domanda abbiamo fatto due diversi istogrammi:

uno con i pesi delle femmine (con i fogliettini azzurri)

Uno con i pesi dei maschi (con i fogliettini azzurri)

Come confrontare le due distribuzioni?22

I pesi medi sono risultati:

41,2 kg per le femmine

42,9 kg per i maschi

Pesano di più i maschi o le femmine?Per confrontare l’istogramma delle femmine con quello dei maschi e con quello di classe, abbiamo prima riportato gli istogrammi con colori diversi sullo stesso foglio

Quali sono le proprietà che ritroviamo in una bilancia?23

Poi abbiamo costruito un diagramma tridimensionale in cui la differenza tra le due distribuzioni è risultata più evidente.

In entrambi i casi le classi da 30 a 50 le più numeroseLe medie cadono in entrambi i casi nella stessa classeConcludiamo le femmine pesano come i maschi

24

Grafico delle frequenze assolute

Per il confronto dei grafici avrebbe dovuto usare le frequenze relative

Nel suo caso dato che le femmine sono praticamente il doppio dei maschi avrebbe potuto raddoppiare tutti le frequenze assolute dei bambini o dimezzare tutte quelle delle femmineSe lo ricorsi per la discussione della tesi

Grafico delle frequenze relative

Tutte le bilance funzionano sulla base dello stesso principio?

25Come costruire una bilancia a bracci uguali?

Le bilance a un solo piatto come quelle a molla o quelle elettroniche si basano sul principio dell’equilibrio delle ferze agenti sull’oggetti pesato.

Le bilance a due bracci, che possono essere a bracci uguali, oppure a bracci diversi (come nel caso della stadera) si basano sul confronto di ciò che si pone in un piatto e quello che si pone nell’altro piatto. Per capirne il principio di funzionamento ce ne siamo costruita una per gruppo

Costruire una bilancia a bracci uguali con una gruccia

.

Come abbiamo costruito la bilancia a bracci uguali utilizzando una gruccia

26

per costruire una bilancia a bracci uguali abbiamo utilizzato::

− una gruccia− del filo− una scala di misura− due piattini di plastica uguali− un supporto− del cartoncino bianco− un pennarello nero

La bilancia a bracci uguali con la gruccia

4. I piatti sospesi grazie ai fili sono stati fissati alle estremità della gruccia.

27

1. Abbiamo preso il filo e lo abbiamo tagliato in otto parti uguali.

2. Ogni piattino è stato sospeso con quattro fili, allineandoli

prima e quindi annodandoli a una estremità poi

3. Abbiamo fatte passare le altre estremità dei fili per i quattro fori presenti nei piattini e le abbiamo annodate.

5. Abbiamo costruito su un foglio una scala graduata, l’abbiamo ritagliata e infine fissata a un supporto di legno.

Come si fa a pesare un oggetto con la bilancia a bracci uguali?28

6. Abbiamo poi disegnato su un cartoncino la freccia, l’abbiamo colorata di nero e, dopo averla ritagliata, l’abbiamo sistemata sulla gruccia prestando attenzione che indicasse la linea nera più grossa nella scala graduata fissata sul supporto di legno.

Servirebbe una foto del particolare della scala graduata

29

La bilancia a bracci uguali realizzata con la gruccia

Come si fa a pesare un oggetto con la bilancia a bracci uguali?

.0 - controllare che la freccia indichi il centro (bilancia in equilibrio orizzontale)

30

2 - mettere sull’altro piatto delle masse campione (oggetti di cui si conosce il peso) fino a quando la bilancia torna in equilibrio orizzontale.

1 - disporre l’oggetto da pesare su un piatto

Come si fa a pesare un oggetto con la bilancia a bracci uguali?

3. Per sapere quanto pesa l’oggetto si fa la somma del peso delle masse campione disposte sul piatto.

Prima di studiare il principio di funzionamento della bilancia a bracci uguali abbiamo costruito una massiera, 31

Come si può costruire in modo semplice una massiera?32

La nostra bilancia a bracci uguali

Il tabellone con le riproduzioni dei campioni di peso di una massiera professionale

Come si può costruire in modo semplice una massiera?

Abbiamo individuato quanti e quali pesetti conveniva costruire: dovevamo costruire meno pesetti possibile in modo che ci consentissero di pesare da 1 g fino a 210 g

33

Abbiamo visto che ci bastava costruire le seguenti masse campione:una da 1g una da 10 g una da 100 gdue da 2g due da 20 g una da 5 g una da 50 g

Così infatti si potevano comporre tutte le masse da 1g a 210 g

Come si può costruire una massiera

.

Abbiamo preparato dei sacchetti su cui abbiamo attaccate delle etichette con segnato il peso che il sacchetto doveva contenere.

Abbiamo messo del riso nel sacchetto e misurato il peso con una bilancia di precisione. Una volta raggiunto il peso indicato dall’etichetta, abbiamo sigillato i sacchetti con dello scotch (già attaccato prima di inserire il riso).

Costruiti i campioni di peso, abbiamo studiato l’equilibrio della bilancia a bracci uguali 34

Dove è meglio sospendere un’asta omogenea per poterla utilizzare

come bilancia?

Dove si deve imperniare l’asta perché funzioni come bilancia? 35

Se si pone un oggetto, anche se piccolo, su uno dei piatti la bilancia però si dispone con i bracci verticali.

La bilancia sospesa per il baricentro anche se in grado di rilevare differenze piccolissime di peso, di fatto è inutilizzabile per fare misure di peso.

Se l’asta omogenea viene sospesa per il suo baricentro essa rimane in equilibrio in qualsiasi posizione viene disposta.

Dove devo imperniare l’asta perché funzioni come bilancia?

Perché l’asta omogenea funzioni come bilancia è necessario imperniarla sopra il baricentro.

In questa situazione infatti se la bilancia viene spostata un poco dalla posizione di equilibrio, una volta lasciata libera tende a ritornare in questa stessa posizione.

Nella situazione sopra raffigurata di che tipo di equilibrio di tratta? 36

Questa situazione è di equilibrio stabile, a differenza della situazione in cui l’asta è imperniata nel baricentro, che è di equilibrio indifferente, e quella in cui l’asta è imperniata sotto di esso, che è di equilibrio instabile.

Nella situazione sopra raffigurata di che tipo di equilibrio di tratta?

Nel caso sopra raffigurato si tratta di un equilibrio stabile.

In generale un corpo che sta fermo è in equilibrio. La posizione o la situazione in cui è posto il corpo si dice di:

In quali altre situazioni si può trovare un corpo?37

− equilibrio stabile, se, spostato leggermente dalla sua posizione di equilibrio iniziale, il corpo comincia ad oscillare intorno a questa posizione per poi ritornare nella posizione di partenza.

Questa e le seguenti 2 slide possono essere eleminate se accetta quello che le ho scritto nella slide precedente

In quali altre situazioni si può trovare un corpo?

,

Dove bisogna imperniare l’asta per fare in modo che la bilancia sia più sensibile possibile?

38

− equilibrio indifferente (il fulcro è nel baricentro), se, spostato leggermente dalla sua posizione iniziale, il corpo resta comunque in equilibrio.

− equilibrio instabile, se spostato leggermente dalla sua posizione di equilibrio iniziale, il corpo si sposta da questa posizione o situazione per portarsi in una posizione di equilibrio stabile.

Dove bisogna imperniare l’asta per fare in modo che la bilancia sia più

sensibile possibile?

-

Per fare in modo che la bilancia sia più sensibile possibile bisogna imperniare l’asta subito sopra il baricentro.

Come si fa a trovare il baricentro in una sagoma?

39

Questa slide può toglierla

Come si fa a trovare il baricentro in una sagoma?

-

Come si costruisce una bilancia utilizzando un’asta omogenea?

40

Abbiamo preso una sagoma omogenea e l’abbiamo sospesa per uno dei tre fili. Abbiamo tracciato la verticale individuata dal filo a piombo legato al punto di sospensione. Abbiamo fatto la stessa cosa con gli altri due fili e abbiamo visto come le tre linee si incontravano in un punto: il baricentro. Abbiamo poi preso un pennarello e abbiamo fatto coincidere il tappo con il punto trovato. La sagoma in questo modo stava in equilibrio, stava in posizione orizzontale.

Sdoppi triplichi queste slide: è un delitto sacrificare delle foto così belle e delle cose così belle come quelle che ha fatto!!!!!!!

Come si costruisce una bilancia utilizzando un’asta omogenea?

. Per costruire la bilancia con un’asta di legno abbiamo seguito la stessa procedura utilizzata per la bilancia con la gruccia solo che questa volta era più semplice: eravamo sicuri che la bilancia aveva i bracci uguali perché i fori posti alle estremità dell’asta e utilizzati per sospendere i piattini erano alla stessa distanza dal fulcro. Abbiamo poi imperniato la bilancia nel foro poco sopra il baricentro.

Una sbarra sta in equilibrio anche se i bracci sono di peso diverso?

41

Sdoppi triplichi queste slide: è un delitto sacrificare delle foto così belle e delle cose così belle come quelle che ha fatto!!!!!!!

Una sbarra sta in equilibrio anche se i bracci sono caricati con pesi diversi?

.Si, basta che il prodotto del peso per la distanza dal fulcro della massa posta a destra sia uguale al prodotto del peso per la distanza dal fulcro del braccio di sinistra.

Quale è il principio di funzionamento della bilancia a due bracci?

42

Quale è il principio di funzionamento della bilancia a due bracci?

. Per sapere in quale piolo bisogna mettere la rondella affinché la bilancia si riporti in equilibrio orizzontale basta fare un semplice calcolo: numero di rondelle a sinistra moltiplicato per il numero di piolo. Il risultato di questa operazione deve essere uguale a: numero di rondelle a destra per numero di piolo a destra. In questo caso per riportare in equilibrio orizzontale la bilancia bisogna disporre la rondella nell’ultimo piolo a destra del fulcro.

La bilancia a molla e la bilancia a due bracci hanno lo stesso principio di funzionamento? 43

La bilancia a molla e la bilancia a due bracci hanno lo stesso principio di funzionamento?

-

I due tipi di bilance ci forniscono le stesse informazioni?

Il principio di funzionamento della bilancia a molla e quello della bilancia a due bracci sono profondamente diversi:

− il primo si basa sull’equilibrio della forza-peso dell’oggetto pesato e della spinta del piatto della bilancia;

− il secondo si basa sull’equilibrio dei momenti di forze (forza per braccio) agenti su ciascuno dei bracci della bilancia

44

Che cosa succede se portiamo una bilancia a molla e una a due bracci sull’ascensore?

…la bilancia a due bracci è sempre in equilibrio indipendentemente da come si muove l’ascensore!!!!

Questo vuole dire che le due bilance forniscono due informazioni diverse!!!

Quali sono queste informazioni?45

….la bilancia elettronica effettivamente segna un peso diverso quando l’ascensore accelera verso l’alto o verso il basso.

Per scoprirlo abbiamo pensato di portare le bilance in ascensore: quando parte verso l’alto un ascensore infatti ci sentiamo schiacciare sul pavimento.Se «pesiamo» di più le bilance ce lo devono dire.Abbiamo fatto la prova e abbiamo visto che…..

Che cosa misura la bilancia elettronica e cosa misura invece la bilancia a due bracci?

La bilancia elettronica e la bilancia a molla misurano la forza- peso che agisce sull’oggetto posto sul loro piatto

46

La bilancia a due bracci misura una caratteristica propria dell’oggetto che è posto su uno dei due bracci ed è confrontata con la stessa proprietà dell’oggetto campione posto sull’altro braccio: questa proprietà si chiama massa.la massa.

La bilancia a bracci uguali e la bilancia elettronica misurano cose diverse:

− Le bilance a un piatto misurano la forza-peso.

− la bilancia a bracci uguali misura la massa. La massa è una proprietà caratteristica di un corpo. La forza-peso dipende dal corpo celeste su cui ci si trova.

− Sulla Luna la nostra massa sarebbe la stessa che sulla Terra (la bilancia a bracci uguali verrebbe bilanciata con lo stesso contrappeso

− il nostro peso, misurato con una bilancia pesa pesone, sarebbe sei volte più piccolo.

Quali sono le proprietà che ritroviamo in una bilancia?

. - sensibilità- portata- ripetibilità- precisione- stabilità dello zero - linearità della scala- influenza del punto di

applicazione del carico- Influenza dei disturbi

ambientali

47

Scuola Primaria di Via Dante

Tolmezzo

Classe quinta

Anno scolastico 2011-2012

Si ringrazia il CIRD dell’Università degli Studi di Udine per il prestito di parte dei materiali utilizzati nella sperimentazione.