ACQUA E GRANULARI

A cura di Monica Onida

e Enrica Giordano

Dipartimento di scienze umane per la FormazioneCorso di Laurea in Scienze dell’Educazione

Corso di Osservazioni Scientifiche di Base

Terza parte

I sensi e l’acqua

Siamo sicuri che l’acqua è:

• “incolore”?

• “insapore”?

• “prende la forma del recipiente”?

Ins: L’acqua che forma ha?

• Fulvio (4 anni): Tutta sparpagliata…

Alcuni brani tratti dall’articolo Formazione scientifica di E. Giordano per il giornale Cooperazione Educativa n° 3

2005 del Movimento di cooperazione educativa

MCE http://www.mce-fimem.it/

Possibile che gli adulti sappiano elencare dell.acqua solo le proprietà che non ha? e le cose che si dicono e si fanno ripetere ai bambini sono coerenti tra loro e con i fatti? se in una pagina del sussidiario l’acqua è insapore perchè in un’altra c’è l’acqua dolce e l’acqua salata?

Perchè per il vetro, ad esempio quello alla finestra, si usa l’aggettivo trasparente e per l’acqua si usa incolore? Siamo sicuri che l’acqua non ha forma propria? e quando è a forma di goccia?

Prof: Ma davvero l’acqua prende la forma del recipiente? Proviamo a guardare attentamente e a cercare le parole per descrivere quello che si vede.

Ad esempio prendiamo una bottiglia dalla forma arzigogolata e lariempiamo d’acqua per metà circa, oppure prendiamo una vaschetta trasparente a base rettangolare, mettiamo poca acqua sul fondo, poi incliniamo la vaschetta.

Prof: posso ancora dire che l’acqua ha preso la forma del recipiente?Studente : sì, ma non di tutto il recipiente.

Prof: e di quale parte del recipiente.?

Studente: fino dove arriva.Prof: e come farà l’acqua a sapere fin dove deve arrivare? Com’è la

forma dell’acqua, dove l’acqua finisce e comincia l’aria (la superficie libera dell’acqua)? se ad esempio inclino la bottiglia o la vaschetta cosa succede all’acqua? la superficie si inclina anche lei?.

Studente:è dritta

Prof: ma dritta come? cosa vuol dire qui dritta? come facciamo a vedere se si inclina o no?

Per rendersi conto che la superficie libera dell’acqua ferma èsempre orizzontale bisogna aiutare la percezione, insegnare a guardare bene, prendendo dei riferimenti esterni al contenitore, ad esempio osservando com’è la superficie libera del liquido rispetto al piano del banco o del pavimento. Se è importante partire dall’esperienza quotidiana è altrettanto importante che l’insegnante guidi all’osservazione attenta, arricchisca l’esperienza, stimoli la ricerca sistematica di .cosa cambia e cosa resta costante. (costanti e variabili), di concetti generali, di regole e di modelli interpretativi.

Per capire i liquidi conviene confrontare il comportamento dell’acqua con quello di altri materiali ad esempio di granulari sempre più fini (ceci, miglio, farina gialla, farina bianca) e con solidi amorfi (pongo, plastilina, silly putty).

Si possono usare parole semplici per esprimere osservazioni e interpretazioni: l’acqua, quando è poca, sembra difendersi dall’ambiente intorno e si raggomitola su se stessa (in linguaggio scientifico assume una forma sferica o quasi, la forma che, a parità di volume, espone all’esterno la minima superficie); quando è tanta e viene versata, a differenza della farina e degli altri granulari, “non fa mucchi”, si spande finché può, arrivando fino alle pareti del contenitore. L’acqua ferma non riesce a “stare in salita”, la sua superficie libera può essere solo orizzontale.

Forma

La forma delle gocce

Fare gocce

• Contagocce, pipette, siringhe,

• Cannucce

• Dita

L’acqua attira l’acqua, più gocce vicine si attraggono e formano chiazze dalla forma irregolare, con contorno arrotondato e mobile, che mantiene una forte coesione.

L’acqua non fa mucchi

• Spesso si dice che l’acqua non ha forma, prende la forma del recipiente. Questa però è la conseguenza di una proprietàfondamentale dell’acqua (e in generale dei liquidi) che a Terra, per effetto della gravità, scorre, non riesce a stare in salita o in discesa, si spande finchè trova le pareti del recipiente e quindi sale ad occuparlo via via.

• La superficie dell’acqua a contato con l’aria, la superficie “libera”, se l’acqua è ferma si dispone sempre su un piano orizzontale, perpendicolare alla forza di gravità, ovvero alla direzione verticale.

Non si può afferrare, solo contenere o farsi bagnare:

pellicola aderente all’oggetto per forze di adesione

Non si riesce a comprimere: liquido fortemente

coeso

Quando scorre fa un flusso che rimane unito e

continuo

Forze di coesione dovute ai legami tra le molecole

polari (per questo l’acqua è fortemente coesa e

strutturata) e forze di adesione, dovute a legami con

altre sostanze (solo con quelle polari) per la polarità

delle molecole

Le forze di adesione permettono all’acqua di

attaccarsi ad altri materiali, bagnandoli e anche di

tenere attaccati due o più materiali ;

Si può fare un buco nell’acqua?

SOFFIAREVORTICIBOLLE

Sono tutti buchi temporanei, l’acqua non lascia buchi!

Bolle e schiume

• In acqua, soffiando

• Schiuma marina

• Latte montato a schiuma nel cappuccino

• Bolle di sapone

• Per la ricetta per fare bolle di sapone ed esperienze varie su bolle e lamine saponose guardare sul sito del Museo della Scienza e Tecnologia di Milano il lavoro di tesi in fisica di Rosangela Mapelli

• http://www.museoscienza.org/dipartimenti/esperienze_bolle/

Bolle di sapone

Fenomeni d’acqua

Dal punto di vista dell’acqua:• bagna/non bagna• Scioglie/non scioglie• Si mescola con……………..• Sostiene e fa galleggiare

Dal punto di vista degli oggetti:• Si bagnano-si inzuppano/non si

bagnano• Si sciolgono/non si sciolgono• Si mescolano con………………• Stanno/tornano a galla; vanno a

fondo

Bagnare, inzuppareStrizzare, asciugare

• Le mani bagnate

• Un fazzoletto inzuppato

• Una pozzanghera sul pavimento

• La spugna per lavare i piatti

• …………………..

• Dove va a finire l’acqua quando si asciugano?

Cosa fa in interazione coi materiali della terra (ghiaia, sabbia e argilla)?

Materiali che assorbono e trattengono (argilla),

materiali che assorbono ma una volta saturi, lasciano

passare l’acqua (sabbia), materiali che lasciano solo

passare (ghiaia)

L’acqua va a occupare gli spazi di aria tra i granelli dei

materiali. Se questi sono grossi la Forza di gravità non

permette all’acqua di rimanere nello spazio, altrimenti

rimane (grazie sempre alle forze di adesione e

coesione): terreni permeabili e impermeabili.

L’acqua segue sempre la massima pendenza

aggirando gli ostacoli: percorsi sinuosi.

Può risalire per capillarità se gli spazi sono piccoli.

Si mescola con…

Impastare

Farina bianca, farina gialla, miglio, lenticchie, sabbia,

farine alimentari varie, argilla, ecc.

Manipolate a secco e poi aggiungendo gradualmente

piccole quantità d’acqua per sperimentare, altre ai diversi

materiali attraverso i sensi, le diverse consistenze,

duttilità, densità, fluidità, appiccicosità, malleabilità, forme,

ecc.

Trasformazioni di materia e di proprietà della materia,

reversibili o irreversibili.

• Dare forme a piacere…con quali materiali? Quali quantità di acqua e di farina? Cosa succede quando asciuga? Possiamo riottenere i componenti iniziali?

Travasi:

Cosa cambia e cosa rimane uguale?

• La conservazione della quantità

(volume e peso)

• Ma cosa succede alla superficie?

Plastilina in varie forme;

cubetti disposti in diverse costruzioni di cui contare le facce.

Miscugli…….

Cosa osservo in un miscuglio di diverso?

Posso separare nuovamente i componenti? Come?

….e soluzioni

Cosa osservo in una soluzione di diverso?

Posso separare nuovamente i componenti? Come?

Miscugli e soluzioni

• Alcuni materiali si sciolgono (l’acqua separa le sue parti che si legano chimicamente con le molecole di acqua) e formano soluzioni (soluto-solvente) in cui non posso distinguere ad occhio i diversi componenti. La reazione non è immediatamente reversibile, per separare le parti devo far evaporare l’acqua: cristallizzazione soluto (variabili di spazio e tempo).

• Altri materiali si mischiano solo fisicamente ma le parti rimangono separate (le vedo distintamente o vedo l’acqua torbida che lentamente torna limpida) e col tempo si separano (es. in base a peso specifico). L’acqua fa da separatore delle particelle. Questi sono i miscugli.

Carta velina e zucchero, due soluzioni scenografiche!

L’osservazione del modo in cui si sciolgono può far nascere delle idee sulla struttura microscopica dell’acqua: non c’è aria ma forse ci sono degli spazi che possono ospitare le particelle di soluto che si scioglie? Forse le particelle d’acqua sono in continuo movimento anche se non le vediamo? Per questo il colore e lo zucchero si distribuiscono piano piano in tutta la colonna d’acqua anche se non mescoliamo.

• L’acqua è fatta da “particelle” (molecole) tenute insieme da legami chimici molto forti ma tra una molecola e l’altra c’è dello spazio vuoto.

• Le parti sono in continuo movimento anche se non vediamo l’acqua muoversi.

• Le gocce, da quelle piccolissime della condensazione, a quelle sempre più grandi, ci fanno capire che l’acqua èseparabile in parti sempre più piccole

• Tutti i materiali sono fatti di molecole (così è la materia), ma essi possono presentarsi in natura in pezzi separati che posso contare (es: fagioli, lenticchie, ghiaia…) o come un materiale continuo, non immediatamente discretizzabile.

Galleggiare/ affondare

• Concordiamo un significato condiviso per il verbo“galleggiare”:

Un corpo che immerso completamente in un liquido

torna a galla, quando si ferma sta a galla (galleggia)

Può capitare però che un corpo, che appoggiatosulla superficie di un liquido sta a galla, immerso nelliquido vada a fondo.

• Per ora studiamo la prima categoria di oggetti, poi torneremo sulla seconda. Cerchiamo una regola generale che ci permetta di stabilire (senza eseguire l’esperimento) se l’oggetto immerso in acqua (o altro liquido) tornerà a galla o affonderà.

La spinta di Archimede

• Un corpo immerso nell’acqua riceve una spinta dal basso verso l’alto pari al peso dell’acqua che starebbe al posto dell’oggetto (tecnicamente: peso del volume d’acqua corrispondente alla parte immersa dell’oggetto)

• Da una parte di una bilancina porre l’oggetto e dall’altra un volume d’acqua uguale (raccolto per traboccamento), se l’acqua pesa di più l’oggetto galleggia, se l’acqua pesa meno l’oggetto affonda. In particolare si noterà che se un oggetto fatto tutto di un unico materiale galleggia, lo fanno anche pezzi diversi di quello stesso materiale. I liquidi galleggiano su altri liquidi stando tutti sopra la superficie di separazione.

Ma allora come mai le barche galleggiano?

COME CAMBIANO LE PROPRIETÀDELL’ACQUA MISCHIANDOLA CON ALTRI

MATERIALI

• Acqua che sale per minore densità

- per minore concentrazione in Sali disciolti

- per maggiore temperatura

• Acqua che scende per maggiore densità:

- per maggiore concentrazione in Sali

- per minore temperatura

Acqua e ……

• Bacinelle di acqua trasparenti, se possibile ad altezza-bambino e visibili anche “da sotto”

• Le mani nell’acqua (accarezzarla, prenderla a schiaffi, spruzzi, schizzi, gocce…..)

• Il bagno o la piscina

• Travasi

• L’acqua bagna!

• L’acqua attacca!

Interazioni

• Attività di interazione con altri materiali:

– impasti e polpette (granulari)

– assorbimenti e infiltrazioni (granulari e materiali permeabili e impermeabili)

– sperimentiamo il galleggiamento

– miscugli e soluzioni (con granulari, polveri alimentari e con altri liquidi)

I materiali per giocare con l’acqua

• Bicchiere trasparente• • Un rotolo di scottex• • 4-5 Vaschette usa/getta per macedonia trasparenti• • 4-5 cucchiai usa e getta• • Tappi sughero + tappi della birra + tappi dell’acqua minerale• • Pezzi di legno• • Pezzi di candele• • Palloncini gonfiabili• • Sassi + pietra pomice• • Sale (in un barattolo ben chiuso)• • Olio (in un barattolo ben chiuso)• • Alcool (in un barattolo ben chiuso)• • Inchiostro• • Contagocce• • Sabbia (in un barattolo ben chiuso)• • Pongo• • Spago• • Gesso• • Pezzo di stoffa• • Pezzo di carta assorbente o scottex• • Carta velina colorata• • Cannucce• • Spugna• • Graffette• • Spilli• • Tutto quello che ti viene in mente e che vorresti buttare in acqua: pezzi di

corteccia, foglie,• palline, biglie, conchiglie, mollette, ….