Simulazione 2D

Inserisci la velocità (tra 5 e 15) e il numero delle particelle (tra 50 e 150).

Realizza un grafico della forza in funzione dell'energia.

Realizza un grafico della forza media esercitata sulle pareti in funzione dell'energia, con almeno 6 punti sperimentali.

Cambia sia la velocità delle particelle (tra 5 e 15) che il loro numero (tra 50 e 150).

Valuta dato per dato le incertezze di misura, che dovrebbero dipendere dal numero di particelle.

Allega uno screenshot del tuo programma in scratch.

Introduzione

Cos’è Scratch?
- Scratch è un ambiente di programmazione visuale che permette di creare facilmente giochi, simulazioni e animazioni.
- Oggi costruiremo una simulazione fisica: 100 particelle (palline) si muoveranno dentro uno spazio, rimbalzando sui bordi e calcoleremo alcune proprietà fisiche come impulso, forza media ed energia. Confronteremo il risultato con l'equazione di stato dei gas perfetti per arrivare ad una interpretazione microscopica della temperatura.
Obiettivo:
- Capire come usare Scratch per simulare un sistema di particelle.
- Imparare concetti di base di programmazione e fisica.
- Sviluppare un approccio logico alla risoluzione dei problemi.

Cosa faremo:
- Scegliere uno sprite che rappresenti le particelle.
- Personalizzarlo se necessario (es. cambiando il colore o le dimensioni).
Perché è importante:
- Lo sprite rappresenta l’elemento visivo principale della nostra simulazione: in questo caso, la particella.
Esempio pratico:
- Aggiungi lo sprite di una pallina dalla libreria di Scratch.
- Ridimensiona la pallina per adattarla allo spazio disponibile.

Cosa faremo:
- Esploreremo le categorie di comandi che useremo nella simulazione:
  - Movimento (blu): per far muovere le particelle.
  - Controllo (arancione): per usare i cicli e i cloni.
  - Operatori (verde): per calcoli matematici.
  - Variabili (arancione chiaro): per creare e manipolare valori numerici.
Perché è importante:
- Familiarizzare con i comandi ci aiuterà a costruire il programma in modo più semplice e veloce.

Cosa faremo:
- Creare un programma base per far muovere una pallina avanti e indietro all’interno della finestra grafica.
Perché è importante:
- Capire come gestire il movimento e le collisioni con i bordi.

Esempio di codice:

Cosa faremo:
- Modificare il programma per posizionare la pallina in un punto casuale e farle assumere una direzione casuale all’inizio.
Perché è importante:
- Aggiungere casualità rende la simulazione più realistica.

Esempio di codice:

Cosa faremo:
- Creare una variabile globale Velocità e permettere all’utente di impostarne il valore all’inizio della simulazione.
Perché è importante:
- La variabile permette di controllare il comportamento del programma.

Esempio di codice:

Cosa faremo:
- Calcolare l’impulso totale trasferito dalla particella nel corso del tempo quando questa colpisce la parete destra:
- Creiamo una variabile globale Impulso e portiamola a 0
- Creiamo una variabile locale vx uguale alla componente orizzontale della velocità
- Stabiliamo se la particella ha appena urtato il bordo controllando se la componente orizzontale della velocità è ancora uguale al vecchio valore vx
  - in caso affermativo,
    - se il nuovo valore è negativo, incrementiamo Impulso di 2 vx
Perché è importante:
- Introduciamo concetti di base della fisica (impulso = variazione di quantità di moto).

Esempio di codice:

Cosa faremo:
- Creare 100 particelle clonando lo sprite originale.
Perché è importante:
- Con la clonazione possiamo replicare il comportamento di una particella senza dover scrivere il codice per ogni sprite.

Esempio di codice:

Cosa faremo:
- Calcolare la forza media (impulso totale diviso il tempo) e l’energia totale del sistema.
Perché è importante:
- Queste variabili ci aiutano a monitorare il comportamento del sistema nel tempo.

Esempio di codice:

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