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 Il  Giardino  della  Scienza    

Comune  di  Ascona  

 Dipartimento  Formazione  e  Apprendimento  

       

G I O C A E N E R G I A

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G I O C A E

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A O E N E R G I A

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www.scatoladieinstein.com  giorgio.haeusermann@supsi.ch  

Versione  settembre  2013          

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ENERGIA  –  CHE  COS’È?      L’energia  è  un  concetto  astratto  che  però  diventa  molto  concreto  se  si  considerano  le  forme  in  cui   si   presenta   (elettrica,   termica,   cinetica...),   le   trasformazioni   da   una   forma   all’altra,   le  possibilità   di   calcolarne   e   misurarne   i   valori   e   soprattutto   l’importanza  che  ha  assunto  nella  vita  quotidiana  e  nella  politica  mondiale.      Richard  Feynman  –  premio  Nobel  nel  1965  la  descrive  così:    

 “È  importante  rendersi  conto  che  in  fisica  oggi  non  abbiamo  alcuna  conoscenza  di  ciò  che  l'energia  è.”    

 “L’energia   infatti   è   una   cosa   astratta   perché   non   ci   dice   il   meccanismo   o   la  ragione  delle  varie  formule.”  

   

 Possiamo   dire   che   per   qualsiasi   cosa   noi   facciamo   o   osserviamo   ci   vuole   dell’energia:   dal  muoversi  al  pensare,  dal  crescere  di  una  pianta  all’alternarsi  del  giorno  e  della  notte.    Nel  corso  del  tempo  sono  state  trovare  delle  forme  di  energia  che  possiamo  esprimere  con  una  formula   come   ad   esempio   l’energia   cinetica,   quella   di   un   corpo   in  movimento   o   quella   che   si  ottiene  da  una   lampadina.  Considerando  che  con  Giocaenergia  ci   rivolgiamo  principalmente  ad  allievi   delle   scuole   elementari,   o   al   più   dei   primi   anni   di   scuola   media,   non   ci   interessano  ovviamente   le   formule,   ma   invece   far   ben   presente   un   concetto   importante   che   esprimiamo  ancora  con  le  parole  di  Richard  Feynman  –  premio  Nobel  1965.        LA  CONSERVAZIONE  DELL’ENERGIA      

“C'è  un  fatto,  o  se  volete,  una  legge  che  disciplina  tutti  i  fenomeni  naturali  che  sono  noti  fino  ad  oggi.  Non  c'è   eccezione   conosciuta   a   questa   legge   -­‐   è   esatta   per   quanto   ne   sappiamo.   La   legge   è   chiamata  conservazione  dell'energia.  Essa  afferma  che  vi  è  una  certa  quantità,   che  noi   chiamiamo  "energia",   che  non  cambia  nei   cambiamenti  molteplici  che  subisce  in  natura.”  Feynman  R.  (2000),  Sei  pezzi  facili,  Milano,  Adelphi.  

 Possiamo  quindi  parlare  di  diverse  forme  di  energia,  ma  per  tutte  vale  lo  stesso  principio:  se  una  forma   sparisce   (o   aumenta  o  diminuisce)   significa   che  dall’altra   parte   ce  n’è   un’altra   nuova   (o  un’altra  che  è  diminuita  o  aumentata).    Ad   esempio   se   un’auto   frena,   da   una   parte   diminuisce   l’energia   di   movimento   e   dall’altra   si  scaldano  i  freni;  se  invece  accendiamo  una  lampadina  in  casa  vuol  dire  che  da  qualche  parte,  in  una  centrale  elettrica,  si  deve  aprire  un  rubinetto  e  far  scendere  più  acqua  nelle  turbine.  Nel   suo   libro,   Feynman   spiega   la   conservazione   dell’energia   considerando   il   solito   Pierino   che  gioca  con  un  certo  numero  di  cubetti  per  le  costruzioni.  Ogni  sera  la  mamma  li  conta  per  vedere  se   ci   sono   tutti   e   se   non   è   così,   vuol   dire   che   sono   nascosti   da   qualche   parte  magari   sotto   il  tappeto  o  in  giardino  ma  il  conto  deve  tornare,  e  così  anche  per  l’energia.  

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 GIOCAENERGIA      Il  nostro  progetto  sull’energia  ha  alcuni  obiettivi  principali:  -­‐ far  riflettere  gli  allievi  su  come  ci  arriva  l’energia  elettrica  in  casa,  -­‐ comprendere  che  l’energia  si  può  trasformare  e  che  cosa  significa  questa  trasformazione,    -­‐ studiare   insieme   in   che  modo   dare   un   significato   concreto   a   dei   termini   che   sono   spesso  

utilizzati  dai  grandi  e  che  i  bambini  conoscono  magari  troppo  superficialmente.        Per  raggiungere  i  nostri  obiettivi  abbiamo  preso  in  considerazione  sei  forme  di  energia    ciascuna  legata  a  uno  scienziato,  e  per  ciascuna  proponiamo  alcuni  esperimenti.  -­‐ L’energia  idroelettrica  con  Archimede  -­‐ L’energia  solare  con  Albert  Einstein    -­‐ L’energia  della  pila  con  Alessandro  Volta  -­‐ L’energia  eolica  con  Daniel  Bernoulli  -­‐ L’energia  termica  con  James  Watt  -­‐ L’energia  gravitazionale  con  Isaac  Newton  Naturalmente,   considerato   che   la   proposta   viene   dal   “Giardino   della   scienza”,   non  mancano   i  giocattoli  e  gli  esperimenti  fatti  con  materiali  semplici  e  facilmente  reperibili.      La  scelta  delle  forme  di  energia  che  proponiamo,  privilegia  quelle  rinnovabili  ovvero  quelle    

 “prodotte  da  fonti  di  energia  derivanti  da  particolari  risorse  naturali  che  per  loro  caratteristica  intrinseca  si  rigenerano  almeno  alla   stessa  velocità   con   cui   vengono  consumate  o  non   sono   "esauribili"  nella   scala  dei  tempi   "umani"   e,   per   estensione,   il   cui   utilizzo  non  pregiudica   le   stesse   risorse  naturali   per   le   generazioni  future.   Sono  dunque   forme  di  energia  alternative  alle   tradizionali   fonti   fossili   (che   sono   invece  parte  delle  energie  non   rinnovabili)   e  molte  di   esse  hanno   la  peculiarità  di   essere  anche  energie  pulite  ovvero  di   non  immettere  in  atmosfera  sostanze  nocive  e/o  climalteranti  quali  ad  esempio  la  CO2.”  (Wikipedia)  

 Dobbiamo   precisare   che   mentre   l’eolico,   il   solare   e   l’idroelettrico   sono   chiaramente   energie  rinnovabili,   l’energia   termica   è   rinnovabile   a   dipendenza   del   combustibile   (biomassa)   o   della  fonte  di  calore  (geotermia)  utilizzati.    L’energia   della   pila   ha   un   interesse   nel   futuro   per   quanto   riguarda   lo   sviluppo   delle   auto  elettriche.  Un  possibile  sviluppo  può  essere  l’introduzione  delle  cellule  a  idrogeno  per  le  quali  la  produzione  di  energia  potrebbe  essere  ritenuta  un  po’  misteriosa.    L’energia  della  gravità  è  stata  inclusa  sia  perché  legata  a  quella  idroelettrica  sia  perché  permette  di   osservare   come   avvengano   le   trasformazioni   da   un   tipo   di   energia   dovuta   alla   posizione  (altezza)  a  un’energia  cinetica  (di  movimento).    “Giocaenergia”  è  nata  come  percorso  didattico  con  il  quale  parlare  di  energia  ai  bambini.  Il  primo  progetto  è  stato  realizzato  per  la  registrazione  di  una  puntata  di  Colazione  con  Peo  (RSI  2011)  ed  è  stato  poi  riproposto  a  classi  di  scuola  elementare  in  diverse  occasioni.    Nei   nostri   interventi   abbiamo  diviso   le   classi   in   sei   gruppi   corrispondenti   ai   sei   scienziati   delle  figure  e,  con  il  nostro  aiuto,  abbiamo  proposto  di  svolgere  gli  esperimenti  riguardanti  una  delle  forme  di  energia  a  ognuno  dei  gruppi.  Il  risultato  è  stato  finora  sempre  positivo,  l’attenzione  e  l’entusiasmo  non  sono  mai  venuti  meno  e  ci  auguriamo  che   il  nostro   impegno  sia  stato  poi  completato  dai  docenti  con   il   loro   lavoro   in  classe.    

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     Archimede           Watt  

     Bernoulli           Newton  

     Einstein             Volta  

 I  disegni  degli  scienziati  sono  stati  fatti  da  Febe  Sillani  in  occasione  delle  trasmissioni  di  Colazione  con  Peo.    La  modalità  proposta  finora  si  concretizzava  in  un  unico  intervento  con  la  classe,   in  prospettiva  noi   ci   auguriamo   che   esso   possa   essere   solo   uno   dei   momenti   di   un   percorso   costruito   dai  docenti  sul  tema  dell’energia  e  comprendente  più  unità  didattiche.    Una  possibile  traccia  potrebbe  essere  composta  dalle  seguenti  tappe:  

• Raccolta  delle  concezioni  degli  allievi  sull’energia    • Formazione  di  gruppi  e  assegnazione  di  semplici  esperimenti  a  ciascun  gruppo  • Attività  del  “Giardino  della  scienza”  svolta  con   il  materiale   in  prestito  o  acquistato  dalla  

sede  (eventualmente  con  nostri  suggerimenti).  • Lavoro  in  classe  con  gli  allievi  per  sistematizzare  tutte  le  informazioni.  

Lo  sviluppo  successivo  potrebbe  essere:  • Preparare  un  gioco  chiamato,  per  esempio,   “giocaenergia”  con  domande  sulle   forme  di  

energia  e  sulle  trasformazioni  con  cui  si  ottengono.  • Giocare  a  “giocaenergia”  per  valutare  l’apprendimento  degli  allievi.  

E  infine,  magari:    • presentare  gli  esperimenti  e  il  gioco  “giocaenergia”  ad  altre  classi  o  al  pubblico.  

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ESPERIMENTI  INTRODUTTIVI  DA  SVOLGERE  IN  CLASSE      La   raccolta   delle   concezioni   sul   tema   dell’energia   può   avvenire   in   diversi   modi   come   pure   la  restituzione  alla  classe  di  quello  che  è  emerso  dagli  allievi.  Si  può  partire  dalla  domanda:  “cosa  evoca  il  termine  “energia”?”  oppure  iniziare  da  situazioni  più  concrete:  “Da  dove  arriva  l’energia  nella  mia  casa?”.    Per  la  restituzione  è  importante  fissare  i  concetti  con  una  mappa  concettuale  in  cui  sia  possibile  vedere  anche  i  collegamenti  tra  loro.    Dopo   questo  momento   iniziale   molto   importante,   si   possono   formare   dei   gruppi   e   affidare   a  ciascuno  un  esperimento  riguardante  le  sei  forme  di  energia  di  “giocaenergia”.    Esempi  (questo  e  altro  materiale  è  descritto  nelle  pagine  successive):       Forma  di  

energia  Esperimento   Materiale  

1   Idroelettrica    

Generatore  –  motore  (o  mulino  ad  acqua)    

2  Handdinamo  http://www.betzold.ch/handdynamo/p-­‐83305.html    Fr.  23.80  

2   Solare    

Pannello  solare   Catalogo  Opitec:  Centrali  di  energia  Art.Nr.:123987  Fr.  27.50  

3   La  pila   Orologio  a  patate  o  Pila  rame-­‐zinco  e  LED  

Catalogo  Opitec:  Lemon-­‐Clock,  Art.Nr.:208394  Fr.6.50  Pezzi  di  rame  e  di  zinco  (scarti  lattoniere)  e  LED  

4   Eolica   Generatore  a  vento   Catalogo  Opitec:  Centrali  di  energia  Art.Nr.:123987  Fr.  27.50  

5   Termica   Termolelettricità  o  barchetta  a  vapore  

Catalogo  Opitec:  Centrali  di  energia  Art.Nr.:123987  Fr.  27.50  Catalogo  Klangspiel  http://www.klangspiel.ch/boat_regular/index.html  Fr.  6.25  

6   Gravitazionale   Sistema  solare  o  razzo  ad  aria  o  a  CO2  

Catalogo  Betzold:  Sonnensystem  zum  Aufblasen  Fr.  87.90  o  sistema  solare  a  palloncini    Tubetti  delle  pastiglie  effervescenti  o  degli  yogurt  con  cappuccio  o  Opitec  208936  

     

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 GLI  ESPERIMENTI  DI  “GIOCAENERGIA”    Energia  idraulica  -­‐  Archimede    Archimede    (Siracusa  ca  287  a  C.  Siracusa,  212  a.C)  

 

La   leggenda   racconta   che   Archimede   avrebbe   iniziato   a   occuparsi  d’idrostatica   perché   il   sovrano   Gerone   II   gli   aveva   chiesto   di  determinare  se  una  corona   fosse  stata  realizzata  con  oro  puro  oppure  utilizzando  all’interno  altri  metalli.  Egli  avrebbe  scoperto  come  risolvere  il   problema   mentre   faceva   il   bagno,   notando   che   immergendosi  nell’acqua   provocava   un   innalzamento   del   livello   del   liquido   e   una  spinta   verso   l’alto   corrispondente   al   volume   d’acqua   innalzato.  Quest’osservazione   l’avrebbe   reso   così   felice   che   sarebbe  uscito   nudo  dall’acqua  esclamando  “héureka!”  “ho  trovato”.    

   

L’energia  idroelettrica  ha  un’importanza  fondamentale  nell’approvvigionamento  energetico  della  Svizzera  (56%)  e  il  Ticino  è  il  terzo  cantone  per  produzione  idroelettrica.  

 Lo   scopo   degli   esperimenti   è   mostrare   come   si   ricava  l’energia  elettrica  dall’acqua  e  ricordare  come  in  passato  si  otteneva   l’energia   per   muovere   i   mulini.   In   effetti,  l’energia  dell’acqua  di  una  cascata,  di  una  condotta  forzata  o   di   un   fiume   è   dovuta   alla   gravità,   ma   in   questa   fase  vogliamo  far  capire:  

•  il  funzionamento  di  un  bacino  di  accumulazione  e    come   l’acqua   che   cade  dall’alto  ha  un’energia   che  aumenta  secondo  l’altezza  da  cui  cade.    

In  seguito:  • come   si   possa   trasformare   il   flusso   d’acqua   in  movimento   di   una   turbina   e   da   questo  

ottenere  l’energia  elettrica.  Un  altro  obiettivo  successivo  è:  

• conoscere   il   generatore   elettrico,   l’elemento   che   trasforma   l’energia   meccanica   di  movimento  in  energia  elettrica.    

L’elettricità   prodotta   può   far   muovere   un   motore,   il   quale   a   sua   volta   può   diventare   un  generatore   e   accendere   una   lampadina   o   far   funzionare   una   radio.   Un   approfondimento  possibile  potrebbe  poi  essere  esaminare  come  è  fatto  un  generatore,  scoprendo  che  contiene  dei  fili  elettrici  e  delle  calamite  e  che  è  il  moto  reciproco  che  indice  l’elettricità  nei  circuiti.    Esperimenti:    (nota:  nella  casella  della  descrizione  sono  indicati  i  riferimenti  in  cui  possono  essere  acquistati  gli  oggetti  nel  caso  non  siano  di  uso  comune.  I  siti  delle  ditte  sono  riportati  in  fondo  al  documento).  Bottiglia  con  i  fori  

 

L’acqua  pesa  e  preme   sia   sulle  pareti   sia   sul   fondo  della  bottiglia:   per  questo  esce  dai   buchi   con  una   certa  pressione.  Questa   è  maggiore   se  sul   punto   di   uscita   pesa   molta   acqua,   cioè   dove   è   più   profonda.   La  pressione   dipende   dall’altezza   della   colonna   del   liquido,   dalla   sua  densità   e   dall’accelerazione   di   gravità   de   è   espressa   dalla   legge   di  Stevino    P  =  h  ∂  g,    Bottiglia  rigida,  vecchia  bottiglia  Sodastream  con  fori  

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Gioco  di  caduta  acqua  per  bambini  

 

Questo   gioco   da   spiaggia   per   bambini   è   inserito   per   mostrare   come  nelle   centrali   idroelettriche   la   caduta   dell’acqua   si   trasformi   in  rotazione   delle   turbine.   La   forza   dell’acqua,   battendo   sui   raggi   della  prima  ruota  la  fa  girare.  Dalla  prima  ruota  l’acqua  passa  a  un  condotto  oscillante  e  in  seguito  mette  in  movimento  le  altre  due  ruote.    Acquistato  alla  Migros  

Generatore  a  turbina  idraulica  

 

Il  generatore  è  collegato  a  una  turbina  che  si  muove  grazie  alla  spinta  dell’acqua.   Il   dispositivo   deve   essere   allacciato   con   un   tubo   a   un  rubinetto  con  sufficiente  pressione.      Betzold  -­‐  Experimentier-­‐Set  für  erneuerbare  Energien  

Generatore  elettrico    

 

Dagli  esperimenti  di  Michael  Faraday  del  1831  si  è  riusciti  ad  ottenere  la  trasformazione   di   energia   meccanica   in   energia   elettrica.   Muovendo  reciprocamente  un  circuito  e  un  magnete  è  stato  possibile   indurre  nel  circuito   una   corrente   elettrica.   La   corrente   dipende   dal   campo  magnetico,   dalla   forma   del   circuito   (numero   di   spire)   e   dalla   rapidità  con  cui  avviene  il  movimento.  Il  generatore  elettrico  funziona  su  questo  principio.  Questo  generatore  a  mano  permette  di  vedere  l’effetto  della  presenza  dei  magneti,  se  non  si  mettono,  non  produce  elettricità.    Betzold:  Elektrizität  und  Magnetismus  Experimentier-­‐Baukasten  

Generatore-­‐motore    

 

Si  collega  un  generatore  a  un  altro  uguale  e  si  mette  in  funzione  il  primo  girando   la   manovella.   La   corrente   prodotta   fa   girare   il   secondo  generatore   come   se   fosse  un  motore.   Il   processo  è   reversibile   perché  girando   a   mano   il   secondo,   si   fa   girare   il   primo.   Come   principio   di  funzionamento  i  due  dispositivi  sono  complementari  e  reversibili  tant’è  che   i   treni   che   scendono   dai   due   versanti   della   ferrovia   del   Gottardo  immettono   nella   rete   una   parte   dell’energia   che   hanno   utilizzato   per  arrivare  in  altitudine.  Betzold:   Handdinamo   http://www.betzold.ch/handdynamo/p-­‐83305.html    

Generatore  –  lampadina  

   

Muovendo   il   generatore   collegato   a   un   circuito,   si   accende   una  lampadina.   Il   circuito   deve   naturalmente   essere   chiuso.   Si   possono  accendere  più  lampadine  o  diodi  collegandoli  in  serie  o  in  parallelo.    Betzold:  Elektrizität  und  Magnetismus  Experimentier-­‐Baukasten    Materiale  per  circuiti:  catalogo  Opitec  

 

   

Questa  radio  ha  due  possibilità  di  funzionamento:    a)  caricando  una  molla  che  poi  rilascia  l’energia  meccanica  lentamente  producendo  elettricità.  b)  con  un  pannello  solare  La   radio   è   stata   progettata   per   funzionare   in   situazioni   in   cui   non   c’è  alimentazione  di   rete.  Quando  è  stata  acquistata,  una  parte  del   ricavo  era   destinato   all’acquisto   di   radio   da   inviare   nei   paesi   dove   non   c’è  l’elettricità  domestica.  Probabilmente   questo   modello   non   è   più   disponibile   ma   ve   ne   sono  altri,   ad   esempio   http://lifelinetrading.net/prime-­‐radio-­‐home/item/prime-­‐radio    

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Energia  solare  –  Albert  Einstein    Albert  Einstein    

(Ulm1879-­‐Princeton  1955)  

 

 Secondo   la   rivista   Time,  Albert   Einstein  è   stato  definito   l’uomo  del  XX  secolo.   Egli   rappresenta   meglio   di   tutti   i   progressi   scientifici   e  tecnologici   che   hanno   cambiato   profondamente   il   modo   di   vivere  dell’uomo   nel   secolo   scorso.   L’autore   della   teoria   della   relatività,   ha  rivoluzionato   l’idea   di   spazio   e   tempo   e   con   le   scoperte   sull’effetto  fotoelettrico   ha   aperto   la   strada   per   la   trasformazione   di   energia  luminosa  in  elettricità.  

 I   pannelli   solari   sono   un   elemento   ormai   famigliare   agli  allievi.   E’   anche   l’occasione   per   studiare   la   composizione  della  luce  che  arriva  dal  Sole  e  che  non  è  tutta  visibile  con  i  nostri  occhi.            

 Esperimenti:  (nota:  nella  casella  della  descrizione  sono  indicati  i  riferimenti  in  cui  possono  essere  acquistati  gli  oggetti  nel  caso  non  siano  di  uso  comune.  I  siti  delle  ditte  sono  riportati  in  fondo  al  documento).      Giochi  con  i  pannelli  solari    

           

           

 Questi  giochi  hanno  in  comune  il  fatto  che  funzionano  grazie  all’energia  solare   assorbita   dal   piccolo   pannello   solare   e   trasformata   in   energia  elettrica   dalle   celle   fotovoltaiche   contenute   nel   pannello.   Questa  energia   elettrica   viene   poi   trasformata   in   energia   meccanica   in   vari  modi,  ad  esempio  grazie  ad  un  piccolo  “  motorino  ”  si  possono  muovere  le   foglie   della   mela   o   lo   scarafaggio   o   far   volare   la   farfalla   o  l’automobilina.  Giochi  con  pannelli  solari  si  trovano  nei  negozi  di  giocattoli  e  nei  grandi  magazzini.    L’auto  solare  “Mouvelette”  è  nel  catalogo  Naef  http://shop.naefspiele.ch/de/mouvelette.html    

 Che  cos’è  l’energia  solare?  L’energia  solare  è  la  fonte  primaria  di  energia  sulla  Terra  che  rende  possibile  la  vita.  L’energia  solare  è  infatti  quella  normalmente  utilizzata  dagli  organismi  autotrofi,  cioè  quelli  che  eseguono   la   fotosintesi,  detti  anche  “vegetali”;  gli  altri  organismi  viventi  sfruttano  invece  l’energia  chimica  ricavata  dai  vegetali  o  da  altri  organismi  che  a  loro  volta  si  nutrono  di  vegetali  e  quindi  in  ultima  analisi  sfruttano  anch’essi  l’energia  del  Sole,  seppur  indirettamente.  Dal  punto  di  vista  energetico,  si  tratta  di  un’energia  pulita.  Può  essere  opportunamente  sfruttata  attraverso  diverse  tecnologie.  La  conversione  diretta  dell’energia  solare  in  energia  elettrica,  viene  realizzata  con  la  cella  fotovoltaica.  La  cella  fotovoltaica  sfrutta  l’effetto  fotoelettrico,  ovvero  l’emissione  di  elettroni  da  parte  di  una  sostanza  colpita  da  una  radiazione   luminosa.   Fino   ad   oggi   il  maggior  materiale   utilizzato   nella   costruzione   di   celle   fotovoltaiche   è   stato   il  silicio.    

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 Lampade  da  giardino  

 

 Questa  lampada  notturna  è  munita  di  una  pila  ricaricabile.  Essa  sfrutta,  di   giorno,   l’energia   del   Sole   grazie   ad   un   piccolo   pannello   formato   da  celle   fotovoltaiche   che   trasforma   in   energia   elettrica.   Quest’energia  elettrica   carica   la   pila   che,   di   notte,   grazie   ad   un   sensore   luminoso,  libera  l’energia  immagazzinata  accendendo  la  lampadina.    Negozi  Do  It  

 Generatore  a  pannello  solare  

 

 L’energia   solare   assorbita   dal   pannello   solare   viene   trasformata   in  energia  elettrica  dalle  celle  fotovoltaiche  contenute  nel  pannello.  Questa   energia   elettrica   viene   poi   usata   per   azionare   le   lampadine  oppure  per  creare  un  rumore  o  per  azionare  delle  ruote   incastrate  tra  di  loro.    Betzold  -­‐  Experimentier-­‐Set  für  erneuerbare  Energien  Opitec  -­‐  Ventilatore  da  tavolo  alim.ad  energia  solare    art.  124058  

 Occhiali  che  scompongono  la  luce  bianca    

 

 La   luce   bianca   attraversando   la   pellicola   trasparente   di   cui   sono  composte   le   lenti   degli   occhiali,   viene   separata   nelle   componenti  monocromatiche  e  moltiplicata  in  immagini  spettrali  multiple.  

 Classroom  Toys  http://www.learnaboutlight.co.uk/DiffractionGlasses/Rave_Spectrum_Firework_Glasses    

 Ultravioletto  e  infrarosso  

 

 

 Lo   spettro   della   luce   bianca   prodotta   da   una   sorgente   luminosa  comprende   oltre   ai   colori   dell’arcobaleno   anche   una   radiazione   con  maggiore  energia,  l’ultravioletto  e  una  con  minore  energia  l’infrarosso.  La  prima  può  essere  mostrata  con  Laser  o  un  LED  ultravioletto  ed  è   in  grado   di   colorare   delle   apposite   perline   o   di   far   diventare   azzurra  l’acqua  tonica.  L’infrarosso  invece  è  la  radiazione  emessa  da  tutti  i  corpi  in  ragione  della   loro  temperatura  e  può  essere  studiata  utilizzando  un  termometro   a   infrarosso.   Questi   termometri   sono   utilizzati  comunemente   da   coloro   che   lavorano   negli   impianti   termici   per  conoscere   a   distanza   le   temperature.   La   luce   “infrarossa”   è   visibile  anche   con   una   comune   videocamera   selezionando   la   visione  all’infrarosso.    Perline  UV:  Educational  Innovation    www.teachersource.com    Termometri  a  infrarosso:  Frigerio  Locarno  o    Termometro  a  raggi  infrarossi  Medisana  FTN  o  altri      Lampade  UV:  negozi  Do  It  o  Educational  Innovation    www.teachersource.com  

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Energia  della  pila  –  Alessandro  Volta      Alessandro  Volta    

(Como  1745  -­‐  Camnago  Volta  1827)  

 

 Alessandro   Volta   è   stato   uno   dei   fisici   italiani   più   illustri.   La   sua   più  celebre   invenzione   è   la   pila   elettrica   ma   a   lui   si   devono   molte   altre  scoperte  e   invenzioni  nel  campo  dell’elettricità,  dello  studio  dell’aria  e  in  generale  dei  gas  tra  cui  la  scoperta  del  metano.  Il   Volt,   l’unità   di   misura   della   tensione   elettrica,   prende   il   nome   da  Alessandro  Volta.    

 L’energia  della  pila  si  ottiene  grazie  alla  conduzione  tra  due  metalli  diversi  tra  cui  è  posto  una  soluzione  salina.  Questo  argomento   è   anche   l’occasione   per   studiare   quali   corpi  conducono  l’elettricità.                Cos’è  l’energia  della  pila?  Una   pila   è   un   dispositivo   che   converte   energia   chimica   in   energia   elettrica.   All’interno   di   una   pila   avviene   una  reazione  di  ossidoriduzione,   in   cui  una   sostanza   subisce  ossidazione,  perdendo  elettroni,  mentre  un’altra   sostanza  subisce  riduzione,  acquistandoli.  La  pila  consente  di  intercettare  e  sfruttare  il  flusso  di  elettroni  tra  le  due  sostanze.  Tale  flusso  genera  una  corrente  elettrica  continua,  il  cui  potenziale  elettrico  dipende  dalle  reazioni  di  ossidazione  e  riduzione  che  vi  avvengono.  Una  pila  si  scarica  quando  queste  reazioni  chimiche  raggiungono  lo  stato  di  equilibrio.    (http://it.wikipedia.org/wiki/Pila_%28elettrotecnica%29)        Esperimenti:  (nota:  nella  casella  della  descrizione  sono  indicati  i  riferimenti  in  cui  possono  essere  acquistati  gli  oggetti  nel  caso  non  siano  di  uso  comune.  I  siti  delle  ditte  sono  riportati  in  fondo  al  documento).    Orologio  a  patate  

 

Questo  orologio  digitale  funziona  grazie  a  due  “pile  di  Volta”  costituite  da  due  lamine  di  zinco  e  due  lamine  di  rame  messe  in  contatto  tramite  una   patata.   Collegando   le   due   lamine   (rame   =   polo   positivo   e   zinco   =  polo  negativo)  a  un  display  tramite  dei  fili  conduttori,  ecco  che  questo  si  accende,   perché   si   forma   una   corrente   elettrica   che   permette   il  funzionamento  dell’orologio.    Science   Bob   Store   http://www.sciencebobstore.com/products/Potato-­‐Clock.html    o  Educational  Innovation  o  grandi  magazzini  kit  elettricità  kidz-­‐labs-­‐green-­‐science-­‐potato-­‐clock      

 Pila  con  rame-­‐zinco  e  mani  che  conducono  

Il   tester   è   collegato,   tramite   dei   fili   conduttori   di   elettricità,   a   due  placche,   una   di   zinco   e   una   di   rame.   Appoggiando   una  mano   su   ogni  placca,   si   forma  una  differenza  di   potenziale   tra   le   due  placche   che   si  

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può  leggere  sul  display  del  tester.  Il  sudore  delle  mani  permette  questa  differenza   di   potenziale.   Con   le   mani   bagnate,   la   differenza   di  potenziale   sarà   maggiore,   mentre   con   le   mani   coperte   dai   guanti,   la  differenza   di   potenziale   sarà   nulla.   E’   possibile   creare   una   catena  appoggiando  reciprocamente  i  palmi  delle  mani.    Negozi  Do  It  

 Energy  stick  e  Robofish  

 

   

   

 Questi  due  giochi  funzionano  grazie  a  delle  pile,  uno  si  accende  quando  viene   toccato   contemporaneamente   alle   due   estremità,   il   secondo   si  muove   quando   è   immerso   nell’acqua.   I   circuiti   elettrici   che   li   fanno  funzionare  sono  interrotti  dall’aria.  I  contatti  del  primo  sono  due  anelli  di  carta  argentata  alle  estremità  e  quelli  del  secondo  due  contatti  ai  lati  del   pesciolino.   Quando   con   le   mani   o   con   l’acqua   si   chiudono,   può  passare  la  corrente  e  funzionano.    Energy  Stick:  Science  Bob  Store    http://www.sciencebobstore.com/electrical-­‐energy-­‐stick/    Robo   Fish:   gioco   novità   acquistabile   nei   grandi   magazzini   e   negozi   di  giocattoli  E’   possibile   formare   una   catena   di   persone   che   si   danno   la   mano   e  fanno  funzionare  l’energy  stick  solo  quando  tutte   le  mani  sono  unite  e  formano  un  circuito  chiuso.  

 Alessandro  Volta  ha  dato  un  grande  contributo  allo  sviluppo  dello  studio  dell’elettricità  statica  ed  è  quindi  opportuno  vedere  qualche  esperimento  anche  in  questo  campo.    Esperimenti  di  elettrizzazione  

   

 Sollevare  dei  pezzetti  di  carta  o  di  polistirolo  espanso  o  i  capelli  lunghi  e  sottili   dopo   aver   strofinato   un   pezzo   di   plastica   o   un   palloncino   è  certamente   un’esperienza   conosciuta   e   divertente.   La   struttura   degli  atomi  è  tale  da  permettere  ai  corpi  strofinati  di  separare  una  parte  degli  elettroni  esterni  e  di  “caricarli”  elettricamente.  Un  corpo  carico  tende  a  far   muovere   le   cariche   elettriche   vicine   e   quindi   indice   uno  spostamento  di  elettroni  che  rende  carichi  per   induzione   i  corpi  vicini.  In   questo   modo   un   palloncino   strofinato   con   un   pezzo   di   lana   attira  oggetti   leggeri.   Nella   figura   è   rappresentata   una   bacchetta   speciale  “Fun   Flying   Stick   www.teachersource.com”   che   si   carica   grazie   al  movimento  di  una  cinghia  al  suo  interno.        Educational  Innovation    http://www.teachersource.com/product/funflystick-­‐static-­‐electricity-­‐demonstration/electricity-­‐magnetism    o  altri  

Generatore  di  scintille  

   

Il   generatore   elettrostatico   si   chiama   “macchina   di  Whimshurst”   e   fu  sviluppata  nel  1880  dall'inventore  britannico  James  Wimshurst.  Due   dischi   contenenti   delle   strisce   metalliche   sono   fatto   ruotare   in  senso  opposto  mente  delle  spazzole  metalliche  a  contatto  con  le  strisce  raccolgono  le  cariche  elettriche  e  le  convogliano  in  due  “bicchieri”  detti  condensatori.  Quando  la  tensione  elettrica  tra  le  due  sfere,  dovuta  alla  carica  dei  condensatori,  è  sufficiente,  avviene  la  scarica  tra  le  sfere.  Se  le   sfere   sono   a   piccola   distanza   la   scintilla   è   piccola   avviene   quasi  subito,   se   sono  a   grande  distanza  avviene  dopo  un  po’  di   tempo  ed  è  più  appariscente.      Betzold  -­‐  Faszination  Energie:  Blitzmaschine    

   

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Energia  eolica  –  Daniel  Bernoulli      Daniel  Bernoulli    

(Groninga  1700-­‐  Basilea  1782)  

 

 Daniel  Bernoulli  è  stato  un  matematico  svizzero,  uno  dei  più  importanti  della   famiglia   Bernoulli.   Egli   è   ricordato   in   particolar   modo   per   le  applicazioni   della   matematica   alla   meccanica,   specialmente   la  fluidodinamica   e   per   il   suo   pionieristico   lavoro   sulla   probabilità   e   la  statistica.   Il   principio   di   Bernoulli   è   largamente   utilizzato   in  aerodinamica  e  fluidodinamica.  

   L’energia  del  vento  è  trasformata  in  energia  elettrica  come  quella  idroelettrica  e  come  questa  fa  parte  delle  energie  rinnovabili.    Osservare   l’aria   in   moto   permette   di   studiare   qualche   bel  fenomeno.    

     Cos’è  l’energia  eolica?  L’energia  eolica  è  il  prodotto  della  conversione  dell’energia  cinetica  del  vento.  Il  mulino  a  vento  fu  inventato  già  nel  600  a  C.  per  poter  produrre  farina  anche  nei  luoghi  privi  di  acqua  corrente.    Oggi  l’energia  eolica  viene  trasformata  in  energia  elettrica  grazie  a  delle  turbine  eoliche  montate  su  torri  alte  fino  a  30  m.  Si  tratta  di  un’energia  rinnovabile  che  oltre  a  numerosi  aspetti  positivi  ne  presenta  anche  di  negativi  come  l’impatto  sul  paesaggio.  

 Esperimenti:  (nota:  nella  casella  della  descrizione  sono  indicati  i  riferimenti  in  cui  possono  essere  acquistati  gli  oggetti  nel  caso  non  siano  di  uso  comune.  I  siti  delle  ditte  sono  riportati  in  fondo  al  documento).    Pala  eolica  con  aerogeneratore  

 

 L’energia   è   prodotta   dalla   conversione   dell’energia   cinetica   dell’aria   in  energia  elettrica  grazie  ad  un  generatore.  Questa  energia  elettrica  viene  poi  usata  per  azionare  le  lampadine  oppure  per  creare  un  rumore  o  per  azionare  delle  ruote  incastrate  tra  di  loro.  Betzold  -­‐  Experimentier-­‐Set  für  erneuerbare  Energien    Opitec  -­‐  Generatore  eolico  103410  

Generatore  a  soffio    

 

L’energia  è  prodotta  dalla  conversione  dell’energia  cinetica  dell’aria  creata  dal  soffio  in  energia  elettrica  che  alimenta  una  serie  di  LED  colorati.    Vedi  anche  Windmill  Generator  http://www.cittadelsole.it/customer/product.php?productid=8653&cat=71      

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 Airzooka  

 

 L’Airzooka   sembra  non   lanciare   “nulla”  ma   in   realtà   lancia  dell’aria   che   si  rende  visibile  quando  colpisce  un  bersaglio   leggero  come  una  tenda  o  dei  capelli.   Quest’aria   impiega   qualche   secondo   prima   di   raggiungere   il  bersaglio.   L’effetto   quindi   non   è   immediato.   Questo   significa   che   non   si  tratta   di   aria   che   sposta   altra   aria   come   in   un’onda   sonora,   bensì   di   un  pacchetto  di  aria  che,  impiegando  qualche  secondo,  raggiunge  la  superficie  desiderata.   Questi   pacchetti   d’aria   prendono   la   forma   dell’interno   dell’  Airzooka  e   sono  visibili   utilizzando   la  macchina  del   fumo  che  permette  di  vedere  chiaramente  la  forma  di  un  anello.    Hawkin’s  bazaar  http://www.hawkin.com/catalogsearch/result/?q=airzooka    In  Svizzera  1advd.ch  http://www.1advd.ch/DefaultL.asp?idlnk=7345035    

 Soffiatore  e  pallone  

 

 Il   soffiatore   può   essere   utilizzato   per   fare   il   vento   e   far   girare  l’aerogeneratore,  ma  non  solo:  la  spinta  dell’aria  sostiene  il  peso  del  pallone.  L’aria  crea  una  specie  di  tubo  nel  quale   la  pallina  si  solleva.  Rimane  nel  “tubo”  perché   l’aria  soffiata  che  scorre  sopra  superficie  curva  della  pallina  è  più  veloce  dell’aria  che  passa  al  di   sotto,   la   pallina   perciò   riceve   una   pressione  maggiore   da   sotto   che   la  sostiene,  è  l’applicazione  del  principio  di  Bernoulli.    Soffiatore:  OBI  o  altro  negozio  Do  It    Palla  Mondo:  Città  del  Sole    http://www.cittadelsole.it/customer/product.php?productid=2757&cat=72    

   Energia  termica  –  James  Watt    James  Watt  (1736-­‐1819)    

 

 La  macchina  a  vapore  fu  il  lavoro  della  sua  vita.  Il  contributo  di  Watt  nello  sviluppo   della   macchina   a   vapore   fu   notevole,   tanto   da   trasformare   la  macchina   a   vapore   in   una   sorgente   di   energia   che   fu   uno  degli   elementi  che  caratterizzarono  la  rivoluzione  industriale.    L’unita   di   misura   della   potenza   (energia   nell’unità   di   tempo),   il   Watt,  prende  il  nome  da  lui.  

 La   combustione   produce   il   vapore   che   fa   muovere   le  turbine  per  produrre  l’energia  elettrica,  in  passato  però  il  vapore  ha  permesso  la  rivoluzione  industriale  facendo  muovere  navi,  treni  e  macchine  tessili  e  meccaniche.  

   

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   Cos’è  l’  energia  termica?  L’energia  termica  è  la  forma  di  energia  posseduta  da  qualsiasi  corpo  che  abbia  una  temperatura  superiore  allo  zero  assoluto.  In  particolare  il  calore  è  la  modalità  con  cui  due  corpi  possono  scambiarsi  energia  termica.  L’energia   termica  può  però  essere   facilmente  prodotta   in  grande  quantità  attraverso   la  combustione  o  per  effetto  del  passaggio  della  corrente  elettrica.  L’energia  termica  si  sviluppa  anche  nelle  reazioni  nucleari.  L’energia   termica   può   trasformarsi   in   altre   forme   di   energia,   ad   esempio   in   energia  meccanica   per   esempio   nella  macchina  a  vapore.  L’energia  del  vapore  viene  oggi  utilizzata  soprattutto  per  ottenere  energia  elettrica.        Esperimenti:  (nota:  nella  casella  della  descrizione  sono  indicati  i  riferimenti  in  cui  possono  essere  acquistati  gli  oggetti  nel  caso  non  siano  di  uso  comune.  I  siti  delle  ditte  sono  riportati  in  fondo  al  documento).      Barchetta  a  vapore    

 

Il   calore   della   fiamma  produce   la   rapida   vaporizzazione   della   poca   acqua  contenuta   nella   caldaia.   La   pressione   del   vapore   in   aumento   produce  l’espulsione  dell’acqua  dalla  caldaia  attraverso  i  tubi,  lo  scatto  in  fuori  della  membrana   che   copre   la   caldaia   e,   per   reazione,   il   moto   in   avanti   del  motoscafo.   Quando   tutta   l’acqua   è   vaporizzata,   il   vapore   invade   i   tubi   e  simultaneamente  la  pressione  nella  caldaia  comincia  a  diminuire.  Quando  il  vapore   giunge   a   contatto   con   l’acqua   fredda   esterna   condensa.   Tale  processo   produce   una   brusca   diminuzione   della   pressione   interna;   acqua  fredda  inizia  a  venire  aspirata  e  la  condensazione  si  propaga  velocemente  a  tutto   il  vapore  ancora  presente  nella  caldaia.  Nella  caldaia  ora  c’è  quasi   il  vuoto;   la   membrana   scatta   verso   l’interno   e   l’acqua   fredda   ora   va   a  riempire  completamente  la  caldaia.  Può  iniziare  così  il  ciclo  successivo.  Da:  G.  Pegna:  “Un  motore  alternativo  a  vapore  senza  parti  in  movimento”.  Klangspiel:  http://www.klangspiel.ch/boat_common/index.html    

 Macchina  a  vapore    

   

 La  macchina  a  vapore  comprende:  -­‐   un   generatore   di   vapore,   cioè   una   caldaia   con   pareti   resistenti,   dove   si  scalda  l’acqua  a  una  temperatura  tale  da  ottenere  una  pressione  di  diverse  atmosfere.      -­‐  un  cilindro  dove  è  introdotto  un  pistone  mobile  sottomesso  a  forti  spinte  dovute  alla  pressione  del  vapore.  -­‐   un   dispositivo   che   trasforma   il   movimento   alternato   del   pistone   in  movimento  circolare.  Il  movimento  circolare  di  una  ruota  può  muovere  in  avanti  una  locomotiva  o  un’auto,  oppure  può  mettere  in  moto  altre  apparecchiature  industriali.  Toyshop  http://www.toyshop.ch/dampfmaschine1.htm    

 Termoelettricità  

 

 Facendo   passare   corrente   nell’elemento   Peltier,   un   lato   diventa   caldo  l’altro   freddo.   Inversamente,   scaldando   un   lato   e   raffreddando   l’altro,  l’elemento   diventa   una   termopila.   Questi   dispositivi   sono   utilizzati   nei  frigobox  portatili  con  alimentazione  a  12  V  per  tenere  in  fresco  (o  in  caldo)  gli  alimenti    Catalogo  Opitec  Termocoppia  Peltier  Typ  Pke  72A  0020  Modello  di  funzione  'motore  a  ghiaccio'  113048  

 Lovemeter    

 Il  liquido  altamente  volatile,  etere  o  alcool,  sale  lentamente  lungo  il  tubo  a  spirale.  Per  far  salire  il  liquido  lungo  il  tubo,  bisogna  creare  una  differenza  di  pressione  tra  i  due  compartimenti,  ampolla  bassa  e  ampolla  alta.  Questa  differenza   di   pressione   corrisponde   a   una   differenza   di   temperatura   tra   i  

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due   compartimenti.   La   mano,   infatti,     cede   del   calore   all’ampolla   bassa  dove   quindi   la   temperatura   risulterà   maggiore   che   in   quella   in   alto.   Il  liquido   sale   anche   se   si   raffredda   la   parte   superiore,   ad   esempio  inumidendola.  L’evaporazione  sottrae  calore  e  fa  salire  il  liquido.  Klangspiel  http://www.klangspiel.ch/liebesthermometer_herz/index.html  o  Educational  Innovation  o  cercare  su  web  

 Tazza  magica  

 

 Con  il  calore  ricevuto  dall’acqua  calda,  la  vernice  scura  termosensibile  della  tazza  diventa  trasparente  permettendo  di  vedere  il  disegno  che  sta  sotto.    Tazza  con  foto:    http://www.smartphoto.ch/fr/produits/cadeaux-­‐photos/mug-­‐magique    

 Cucchiaino  che  si  piega  

 

 Il  cucchiaino  non  è  fatto  tutto  dello  stesso  metallo.  All’inizio  del  manico  c’è  un   pezzo   fatto   di   “nitinol”   un   metallo   che   può   riprendere   la   forma   che  aveva  quando  era  stato  piegato  a  caldo.  Ecco  perché,  immergendo  questa  parte  nell’acqua  calda,  essa  si  piega.  Catalogo  Grand  Illusion  Magic  Teaspoon    http://www.grand-­‐illusions.com/index.html    

 Tubetti  con  olio  e  acqua  

 

 Tenendo   i   due   tubetti   stretti   nelle   due   mani,   si   sente   una   differenza   di  temperatura.   Quello   con   l’acqua   viene   percepito   più   freddo   perché   il  calore   specifico   dell’acqua   è   maggiore,   infatti   occorre   più   energia   per  riscaldare   l’acqua   rispetto   all’olio.   In   questo   caso   le   mani   forniscono  l’energia,   l’acqua   inizialmente   è   più   fredda   delle  mani   e   la   sentiamo   più  fredda  dell’olio  perché  impiega  più  tempo  a  scaldarsi.  Tubetti  un  alluminio  ed.  es.  Supradine  

       Energia  della  gravità  –  Isaac  Newton      Isaac  Newton    (Woolsthorpe-­‐by-­‐Colsterworth   1643   -­‐  Londra1727)  

 

 Newton   diede   contributi   fondamentali   alla   matematica   e   alla   fisica.  Formulò  i  3  principi  fondamentali  della  dinamica    (legge  d’inerzia,  legge:  F=  m.a,  legge  di  azione  e  reazione)    e   la   legge  di   gravitazione  universale.   Fu   il   primo  a  dimostrare   che   la   luce  bianca  è  composta  dalla  somma  di  tutti  gli  altri  colori.    L’unità  di  misura  della  forza  è  il  Newton.  

 

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La   gravità   e   il   Sole   sono   le   principali   cause   fisiche   di  tutto   quello   che   accade   sulla   Terra.   Newton   ha   capito  che  il  moto  dei  pianeti  ha  la  stessa  causa  del  moto  degli  oggetti   che   cadono   e   cerchiamo   di   trasmettere   questo  concetto  fondamentale  ai  nostri  allievi.    

       Cos’è  l’energia  della  forza  di  gravità?  La  forza  di  gravità  è  la  forza  di  attrazione  fra  tutti  i  corpi  e  regola  tutti  i  movimenti  dell’intero    Universo.    L’energia  gravitazionale  è  quella  che  possiede  un  corpo  a  causa  della  sua  posizione.  Ad  esempio,  se  un  corpo  si  trova  a   un   metro   di   altezza   ha   una   certa   energia   che   può   trasformare   quando   è   lasciato   libero,   se   l’altezza   è   doppia  l’energia  che  potrà  sviluppare  sarà  doppia.  Questo  vale  fino  a  quando  l’accelerazione  di  gravità  può  essere  ritenuta  costante.    

   Esperimenti:  (nota:  nella  casella  della  descrizione  sono  indicati  i  riferimenti  in  cui  possono  essere  acquistati  gli  oggetti  nel  caso  non  siano  di  uso  comune.  I  siti  delle  ditte  sono  riportati  in  fondo  al  documento).      Palloni  con  Sole-­‐Terra-­‐Luna  

 

 L’inizio  del  tema  è  l’occasione  per  verificare  le  conoscenze  sul  sistema  Sole  –  Terra  –  Luna.  Come  si  muovono,  chi  ruota  attorno  a  chi,  come  si  muove  la  Luna,  i  tempi  di  rotazione  e  rivoluzione.  E’   possibile   utilizzare   anche   semplici   palloncini   gonfiabili   raffiguranti  Sole  –  Terra  –  Luna.    Betzold:  Sonnensystem  zum  Aufblasen  

 La  stazione  spaziale  ISS  

   

 I  bambini  sono  affascinati  dai  viaggi  spaziali  e  dalle  astronavi,  ma  non  tutti  sanno  che  c’è  un’astronave  che  ruota  attorno  alla  Terra  con  degli  astronauti  e  che  si  può  vedere  a  occhio  nudo  la  sera  quando  sorvola  il  nostro  cielo.  Si  chiama  ISS  (Stazione  spaziale  internazionale)  vola  a  400  km  dalla  superficie  terrestre  a  7  km  al  secondo.  Sui  siti  dell’ESA  e  della  NASA  sono  presenti  numerosi   filmati  della   ISS  e  si  può  vedere   in  ogni  istante  dove  si  trova.    Modellino  Lego:  http://www.brickset.com/detail/?Set=7467-­‐1      

 Giochi  di  biglie  in  caduta  

 Le  biglie  scendono  per  effetto  della  forza  di  gravità  e  battendo  contro  le   foglie   di   legno,   fanno   un   suono   sempre   più   cupo   man   mano   che  scendono.   Questo   è   dovuto   alla   struttura   del   gioco   in   legno,   che  presenta   delle   “foglie   colorate”   attorno   ad   un   asse,   le   quali   verso   il  basso  diventano  sempre  più  grandi.    

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Giochi  di  biglie  di  legno:  L’angolino  (Locarno),  Pastorini  (Zurigo)  

 Giochi  di  biglie  in  caduta  

 

 La   biglia   scende   lungo   il   gioco   rovesciando   un   bicchiere   dopo   l’altro.  Questo  è  possibile  perché  il  fondo  dei  bicchieri  non  è  orizzontale  bensì  obliquo.   La   biglia   quindi   viene   “catapultata”   sempre   nella   zona   più  bassa  del  bicchiere  e  con  il  suo  peso  lo  rovescia,  cadendo,  per  effetto  della  forza  di  gravità  nel  prossimo  bicchiere  fino  a  raggiungere  il  punto  più  basso  possibile.      Giochi  di  biglie  di  legno:  L’angolino  (Locarno),  Pastorini  (Zurigo)    

 Giochi  di  biglie  in  caduta    

   

 Questo   gioco   simula   il   funzionamento   dell’ascensore.   Mettendo   la  biglia   nel   lift   di   legno,   questo   scende   perché   più   pesante   del  contrappeso.  Arrivato  in  fondo,  la  biglia  esce  dal  lift  che  risale  mentre  il  contrappeso  scende  perché  più  pesante  del  lift  vuoto.    Giochi  di  biglie  di  legno:  L’angolino  (Locarno),  Pastorini  (Zurigo)  

 Il  picchio  

   

 Il   picchio   con   il   suo   lungo   becco   lasciato   cadere   dal   punto   più   alto  scende   con   un   movimento   alternato.   Il   movimento   in   discesa   è  provocato  dalla  molla  e  dal  peso  del  picchio.  Il  peso  del  picchio  infatti  provoca  l’oscillazione  della  molla  che  fa  in  modo  da  bloccare  l’anello  a  ogni  periodo.  A  ogni  oscillazione  l’anello  passa  per  una  posizione  in  cui  non  c’è  attrito  e  quindi  scende  di  un  certo  tratto.    Modello  grande:  Educational  Innovation  Woodpecker  Potential  Energy  Demo  Kit    http://www.teachersource.com/product/woodpecker-­‐potential-­‐energy-­‐demo-­‐kit/energy    Modello  piccolo:  L’angolino  (Locarno),  Pastorini  (Zurigo)    

 Razzo  a  CO2  

   

 Come   vincere   la   forza   di   gravità?   La   pastiglia   effervescente   sciolta  nell’acqua   produce   CO2.   L’anidride   carbonica   espandendosi   esercita  una  forza  sul  tappo,  facendo  decollare  il  razzetto.  Educational  Innovation:    http://www.teachersource.com/product/mighty-­‐seltzer-­‐rocket/air-­‐pressure      Si   può   costruire   con   qualsiasi   contenitore   con   tappo   a   tenuta,   ad  esempio  quelli  degli  yogurt  da  bere  o  quelli  per  pastiglie  effervescenti.      

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 Razzi  ad  aria  

 

 L’aria  compressa   fa  partire   il   razzo  quando   la  pressione  vince   l’attrito  tra  il  razzo  e  il  tubo  lanciarazzi.      Giochi  estivi:  grandi  magazzini  Oppure  Educational  Innovation  http://www.teachersource.com/product/pump-­‐rockets-­‐wpump/air-­‐pressure      

 String  launcher  

   

 La   corda   è   lanciata   verso   l’alto   da   due   pulegge   poste   all’interno  dell’apparecchio,  ma   ricade   a   causa  della   forza  di   gravità   sulla   corda.  Mettendo   una   mano   sotto   la   corda   si   può   equilibrare   il   peso.   Al  Technorama  di  Winterthur  ne  esiste  un  esemplare  molto  più  grande.    Educational  Innovation:  http://www.teachersource.com/product/string-­‐launcher/energy    

   Bibliografia    Libri  recenti  con  esperimenti  e  divulgativi  Jack  Guichard,  Guy  Simonin  (2011).  50  Expériences  pour  épater  vos  amis  à  table.  Parigi:  Editions  Le  Pommier.  Jack  Guichard,  Kamil  Fadel,  Guy  Simonin  (2012).  50  Expériences  pour  épater  vos  amis  au  jardin.  Parigi:  Editions  Le  Pommier.  Coero  Borga  D.  (2012).  La  fisica  del  giocattolaio.  Torino:  Codice  edizioni.  Lewin  W.  (2013).  Per  amore  della  fisica.  Bari:  Edizioni  Dedalo.  Marelli  M.  Ricci  E.  (2013).  La  fisica  di  007.  I  segreti  della  scienza  al  servizio  di  Sua  Maestà.  Trieste:  Scienza  Express  edizioni.    I  classici:  Zanetti  V.  (1993).  I  giocattoli  e  la  scienza.  AIF.  Doherty  P.  e  altri  (1996)  -­‐  Gli  esperimenti  dell’Exploratorium.  Bologna:  Zanichelli.  Exploratorium  di  San  Francisco  (2003)  -­‐  Tanti  esperimenti.  Trieste:  Editoriale  Scienza.      Altri  libri  con  esperimenti  di  scienze:  Catalogo  Editoriale  Scienza  –  Trieste  http://www.editorialescienza.it/    Per  l’insegnamento  delle  scienze:  Tecnoscienza.it  (2011).  Facciamo  che  eravamo  scienziati.  Trieste:  Scienza  Express  edizioni.  Tecnoscienza.it  (2013).  Facciamo  che  eravamo  inventori.  Trieste:  Scienza  Express  edizioni.  Allasia,  Montel,  Rinaudo  (2004).  La  fisica  per  maestri.  Torino:  Cortina  Editore.  Harlen  W.  (2004).  Enseigner  les  sciences:  comment  faire?  Parigi:  Editions  Le  Pommier.  Masci,  Peres,  Pulone  (2010)  -­‐  Fisica.  Corso  di  sopravvivenza.  Milano:  ed.  Ponte  alle  Grazie.      

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Sull’educazione  scientifica  fuori  dalla  scuola:  Alfonsi  L,  Ghattas  R.,  Gnucci  A.  (2011).  Da  qui  a  Maxwell  il  passo  è  breve.  Milano:  Scienza  Express  edizioni.    Richard  Feynman  Feynman  R.  (2000).  Sei  pezzi  facili.  Milano:  Adelphi.  Ottaviani  J.,  Myrick  L.  (2012).  Feynman.  Milano:  Bao  Publishing.  La  sua  biografia  a  fumetti.    Sitografia  Alcuni  tra  i  tanti:  Steve  Spangler  Science  :  http://www.stevespanglerscience.com/    Invito  alla  natura:  http://invitoallanatura.it/  Nasa  ISS:  http://www.nasa.gov/mission_pages/station/main/index.html#.UfoXIVNtHKg  Esa  ISS:  http://www.esa.int/Our_Activities/Human_Spaceflight/International_Space_Station    Green  Power  Science:  http://www.greenpowerscience.com/    Monica  Marelli:  http://www.monicamarelli.com/      Dove  trovare/comperare  

•    

•  Amazon   www.amazon.com    

•  Betzold   www.betzold.ch    

•  Classroom  Toys   www.learnaboutlight.co.uk/    

•  Educational  Innovations     www.teachersource.com  

•  Giochi  dei  grandi  -­‐  Milano     www.giochideigrandi.com  

•  Grand  IllusionS   www.grand-­‐illusions.com/    

•  Hawking  Bazar     www.hawkin.com  

•  Klangspiel   http://www.klangspiel.ch/    

•  L’Angolino,  Locarno   www.angolino.ch  

•  La  Città  del  Sole   www.cittadelsole.com  

•  Magicflyer   www.magicflyer.com  

•  Natura  e…   www.natura-­‐e.com  

•  Naef  AG     www.naefspiele.ch  

•  Opitec   www.opitec.it  

•  Pastorini  -­‐  Zurigo   www.pastorini.ch  

•  Science  Bob  Store   www.sciencebobstore.com/    

•  Science  Kit   www.sciencekit.com  

•  Supermagnete   www.supermagnete.ch  

•  Steven  Spangler  Making  Science  Fun     www.stevespanglerscience.com  

   

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 Testo  elaborato  da  Giorgio  Häusermann,  Agata  Filippini  e  Pamela  De  Lorenzi  –   Il  giardino  della  scienza  -­‐  Agosto  2013      Fotografie  degli  autori  o  tratte  da  web.    

     Buon  lavoro,  con  tanta  energia!