La seconda legge

Post date: May 20, 2011 4:42:3 AM

Qui trovate un paio di video dell'ente spaziale europeo sulle leggi di Newton:Terza legge (azione e reazione) Seconda legge

Le vostre risposte

In 1B, il questionario è stato proposto senza prima discutere i filmati con il professore. L'idea dietro questa procedura era quella di lasciarvi liberi di osservare e di utilizzare il vostro linguaggio.

Naturalmente il voto non verrà conteggiato, anche perché siete stati aiutati in maniera diversa. Ma JP, LG e LT si meriterebbero un trattamento diverso.

Adesso analizziamo le imprecisioni di linguaggio e gli errori concettuali per arrivare ad una piena comprensione delle leggi di Newton.

Vale la pena ricordare che stiamo cercando di "scoprire" le leggi della dinamica, e che questo è un processo ben più laborioso che non quello di partire dalle legge per poi verificare che siano valide sperimentalmente.

1. Quando i due astronauti si spingono, indietreggiano alla stessa velocità. Perché?

N scrive: "perchè il loro peso è più o meno uguale"; GI invece: "perchè sono due forze uguali". La risposta di N fa riferimento alla seconda legge (l'accelerazione è inversamente proporzionale alla massa), ma la risposta non è completa senza l'osservazione di GI che le due forze sono uguali, perché l'accelerazione è anche direttamente proporzionale alla forza.

La maggior parte di voi ha dato la risposta completa, esplicitando tutte e due le cose.

2. Diciamo che l'azione è la forza che Pedro esercita su Alexander. Qual'è la reazione?

Con questa domanda è emerso chiaramente che molti di voi non avevano capito che la reazione, come l'azione, è una forza.

Quasi tutti hanno dovuto avere un'aiuto per arrivare a capire che la reazione è la forza che alexander esercita su pedro.

GI osserva che queste forze sono uguali in modulo ma di segno contario, dicendo una cosa sacrosanta... ma attenta a rispondere alla domanda!

3. Quando Alexander si lega un grosso oggetto sulla schiena, cosa cambia?

Cambia la sua massa, osserva J. Una risposta più completa arriva da C: diversamente da Pedro, Aexander ha un peso maggiore e quindi si muove piu' lentamente.

Qui si vede che la seconda legge di Newton comincia ad esservi familiare: più un oggetto è pesante, più lentamente si sposta, a parità di forza applicata.

Sbagliata la risposta di F "la forza di alexander aumenta": non è la forza a cambiare, ma l'effetto che questa forza ha sul moto dei due astronauti.

4. Che tipo di motore spinge i razzi spaziali?

Geniale la risposta di JG: "un motore funzionante"!

Questa domanda riguardava il principio di azione e reazione, nei motori a reazione una forza uguale e contraria a quella che spinge i gas all'indietro (dovuta alla combustione esplosiva del propellente), spinge il veicolo in avanti.

5. Quando Pedro soffia su tre palline di materiali differenti, quale si muove a velocità maggiore?

Coinciso e esauriente JG: "quella che pesa di meno", cioè, come hanno osservato quasi tutti gli altri, quella da ping pong.

Anche qui entra la seconda legge di Newton: a parità di forza, l'accelerazione è inversamente proporzionale alla massa, quindi meno un oggetto è pesante e più accelera.

6. Approssimativamente, quanto pesa Alexander sulla navetta?

Non dobbiamo fare confusione tra massa e peso! Il peso è una forza, che è nulla sulla navetta spaziale.

A questa risposta, JG, GB e F sono arrivati da soli, discutendo e pensando, senza bisogno di grande aiuto.

Molti però non hanno risposto. Sarà necessario tornare sull'argomento.

7. Approssimativamente, quale è la massa di Alexander sulla navetta?

Questa domanda fa il paio con la precedente, GB risponde "la massa sulla navetta è uguale a quella sulla terra perchè la massa non cambia".

8. Che cosa è l'accelerazione?

Qui dovevate tornare indietro con la memoria all'esperienza della palla che cade. Ricordate che abbiamo realizzato prima un grafico posizione - tempo e poi uno velocità - tempo? Come la velocità è la pendenza nel grafico posizione - tempo, l'accelerazione è la pendenza nel grafico velocità - tempo; in altri termini, la velocità con cui cambia... la velocità.

GB risponde correttamente, con qualche imperfezione di linguaggio, "è il cambio di velocità in un unità di tempo"; meno completa la risposta di J "quando la velocita di un oggeto cambia si ha un'accelerazione".

9. Che cosa dice la seconda legge di Newton?

Nessuna sorpresa che solo in pochi abbiano risposto. Dobbiamo ancora lavorare sulla questione.

Già buona la risposta di GB: "l'accelerazione è direttamente proporzionale alla forza applicata su di esso" .

La risposta andrebbe completata dicendo che l'inverso della costante di proporzionalità è la massa; ossia, in altre parole che l'accelerazione è anche inversamente proporzionale alla massa; o, in formula, che

a = F/m

Perfetta la risposta di F "La seconda legge di Newton afferma che l'accelerazione di un corpo è direttamente proporzionale alla sommatoria delle forza su di esso applicate ed inversamente proporzionale alla massa del corpo stesso"... Che abbia consultato wikipedia?

10. Che cosa è la massa?

Questa domanda nascondeva addirittura un trabocchetto:

ci sono due modi diversi di definire la massa! Ad essere precisi, esistono due diversi concetti di massa:

• 1. la massa gravitazionale: che si misura con una bilancia di quelle a molla (sulla superficie terrestre).

  2. la massa inerziale: che si misura dando una spinta ad un oggetto fermo e vedendo quanto accelera.

La seconda legge di Newton afferma non solo che la massa inerziale non dipende dalla velocità (e che quindi l'accelerazione è proporzionale alla forza), ma anche che è proprio uguale alla massa gravitazionale!

Andavano bene tutte e due le risposte. R si è avvicinato molto alla prima delle due definizioni con la risposta "è come il peso senza la forza di gravità".

GC ha risposto "la massa è la materia espressa in kg". In effetti questa è la definizione provvisoria che danno molti libri prima di spiegare meglio il concetto.

Come siamo andati?

Come spiegato, non ci saranno voti, ma magari siete curiosi di vedere comunque i risultati:

JG e GB hanno raggiunto 8 punti su 10! Un exploit notevole, visto che ancora dobbiamo discutere a fondo il significato della seconda legge di Newton. Con loro dobbiamo solo lavorare sul linguaggio, ma i concetti già ci sono.

F, R e GC hanno risposto correttamente a più di metà delle domande. Alcuni concetti chiave vanno ancora messi a fuoco.

Gli altri hanno bisogno di approfondire, ma non ci scoraggiamo. La scoperta delle leggi della dinamica ha richiesto millenni.