La fisica (dal greco phýsis = natura) è la scienza che studia i fenomeni naturali (a esclusione di quelli che comportano trasformazioni chimiche della materia e i processi biologici), al fine di descriverli misurandone le proprietà (o grandezze) e stabilendo tra queste relazioni matematiche (leggi).
Per raggiungere questo scopo, la fisica si avvale di un metodo di indagine detto metodo sperimentale, cioè basato sull'esperimento riproducibile (comune ad altre scienze come la chimica e la biologia, dette appunto sperimentali).
Il metodo sperimentale, delineato da Galileo Galilei (1564-1642), consente di interpretare le cause dei fenomeni attraverso ipotesi che, se confermate nella loro validità dai risultati degli esperimenti, sono riconosciute come teorie.
Gli sviluppi della fisica da Galileo fino alla fine dell'800 hanno permesso di edificare i fondamenti della cosiddetta fisica classica: le leggi e i principi che descrivono il moto dei corpi e le cause (forze) che lo determinano, definiti dalla meccanica (in particolare, per opera di I. Newton, 1642-1727), l'inquadramento dei fenomeni elettromagnetici attraverso la teoria dell'elettromagnetismo, elaborata da J.C. Maxwell (1831-1879), le leggi relative ai fenomeni legati al calore e le leggi dell'ottica.
Con l'avvento del XX secolo inizia il periodo detto della fisica moderna. L'impostazione concettuale della fisica classica subisce profonde modificazioni, conseguenti da un lato all'elaborazione, per opera di A. Einstein (1879-1955), della teoria della relatività (che apporta correzioni alla meccanica classica quando intervengono velocità prossime a quella della luce) e dall'altro alla formulazione della meccanica quantistica, che interpreta i fenomeni a livello atomico in base alla nozione di quanti di energia, introdotta da M. Planck (1858-1947): nella visione quantistica la causalità deterministica, pilastro delle teorie fisiche classiche, secondo cui il comportamento di un sistema fisico può essere perfettamente determinato a partire dalle sue condizioni iniziali, lascia il posto alla probabilità.
Recentemente la fisica ha allargato ulteriormente il suo metodo di indagine a sistemi prima trascurati o al di fuori dei suoi confini ufficiali, come, per esempio, i sistemi caotici (che qui non verranno trattati), sistemi dal comportamento non prevedibile che si incontrano in fisica (i fluidi), ma anche in biologia ed economia.
Numerose sono le scienze che presentano più o meno ampi punti di contatto con la fisica, pur conservando propri confini autonomi; tra queste si segnalano l'astronomia, la geologia, la chimica-fisica, la biofisica e la geofisica.
(da http://www.sapere.it)
Il calore è una forma di energia che si trasmette dai corpi caldi ai corpi freddi. La temperatura è la misura del livello termico di un corpo. Se mettiamo un corpo caldo vicino ad uno freddo, il primo corpo cede calore al secondo corpo: quindi il calore può essere definito come una forma di energia che passa da un corpo all'altro. La temperatura è la misura del calore e viene misurata con il termometro. Esistono diverse scale termometriche.
GLI EFFETTI DEL CALORE
Se diamo calore ad un corpo le sue molecole acquistano energia allontanandosi tra di loro: il corpo aumenta il suo volume e si ha una dilatazione, se togliamo il calore ad un corpo le sue molecole perdono energia e si ha una contrazione.
L'aumento e la diminuzione del calore provocano i passaggi di stato.
Nello schema seguente troviamo tali passaggi.
La materia è tutto quello che occupa spazio. La materia è formata da molecole; le molecole sono fatte da atomi. In natura esistono gli elementi formati da atomi uguali e i composti formati da atomi diversi. La materia esiste in tre stati di aggregazione: solido - liquido -gassoso. Nei solidi le molecole sono molto vicine fra di loro perchè la forza di coesione che le tiene unite è molto intensa. Infatti i solidi hanno forma e volume proprio. Nei liquidi le molecole sono più distanti tra di loro perchè la forza di coesione è più debole. I liquidi,infatti hanno volume proprio, ma non hanno una forma propria e assumono la forma del recipiente che li contiene. Negli aeriformi o gas le molecole sono molto distanti tra di loro e le forze di coesione sono molto deboli o quasi nulle. Gli aeriformi non hanno nè volume nè forma propria, ma occupano tutto lo spazio.
Ogni corpo presenta le sue grandezze misurabili:
Un corpo viene definito in moto quando la sua posizione cambia rispetto ad un sistema di riferimento.
Un corpo viene definito in moto quando la sua posizione cambia rispetto ad un sistema di riferimento.
Ogni corpo in moto descrive una traiettoria, che è l'insieme delle posizioni che il corpo assume nel suo moto. La traiettoria può essere rettilinea, curvilinea o circolare. A seconda del tipo di traiettoria possiamo distinguere il moto rettilineo, il moto curvilineo e il moto circolare.
Le grandezze che misurano il moto sono: lo spazio percorso, il tempo impiegato a percorrerlo, la velocità. Queste grandezze sono legate fra di loro, infatti se lo spazio diminuisce, anche il tempo diminuisce, se la velocità aumenta, di conseguenza il tempo è minore.
La velocità è il rapporto tra lo spazio percorso e il tempo impiegato a percorrerlo:
La velocità si misura in chilometri all'ora, Km / h o in metri al secondo, m / sec.
TIPI DI MOTO
Un moto accelerato molto importante è quello legato alla forza di gravità che è la forza con cui i corpi vengono attratti dalla terra. La velocità di caduta aumenta di 9,8 metri al secondo.
Una forza è tutto ciò che provoca un cambiamento nello stato di un corpo a cui viene applicata: lo mette in movimento se è fermo (cioè in quiete), ne fa variare la velocità se è in movimento o ne cambia la forma.
L’unità di misura delle forze, nel Sistema Internazionale, è il Newton (N) che è la forza applicata a un corpo della massa di un chilo che gli imprime un’accelerazione pari a 1m/s2, cioè fa aumentare ogni secondo la sua velocità di un metro al secondo. Il Newton prende il suo nome dallo scienziato Isaac Newton, che per primo studiò la gravitazione universale.
Il Newton è anche l’unità di misura del peso.
Il peso, infatti, è la forza che agisce tra due corpi (uno dei quali è la Terra) per effetto dell’attrazione gravitazionale. Sulla superficie terrestre un corpo che ha massa di 1 Kg subisce una forza pari a 9,8N.
Una forza si rappresenta con un vettore, che è una freccia orientata nello spazio.
Un corpo è in equilibrio quando la risultante di tutte le forze che agiscono su di esso è nulla: il corpo non si sposta.
Simulazione interattiva sulla forza, moto, attrito, velocità, prima legge di newton
Simulazione interattiva sulla forza gravitazionale, terza legge di Newton, coppie di Forza
Le condizioni di equilibrio
Un corpo è formato da tante particelle (atomi e molecole) ciascuna delle quali ha una certa massa ed è soggetta alla forza di gravità;tutte vengono attirate verso il centro della Terra, con la stessa direzione e lo stesso verso.
Componendo tutte le forze di gravità che agiscono sulle diverse particelle di un corpo si ottiene come risultante la forza-peso, che ha come risultante la somma delle intensità delle singole forze.
In un corpo rigido il punto di applicazione della forza peso è un punto interno al corpo che si chiama baricentro.
Quindi il baricentro è il punto in cui può essere considerata concentrata tutta la massa del corpo. Un corpo rigido si dice omogeneo quando è costituito tutto dallo stesso materiale e ha perciò in ogni punto la stessa densità. Sono corpi omogenei un cubetto di ghiaccio, una lastra di vetro, ecc. Per i corpi omogenei di forma geometrica, il baricentro coincide con il centro geometrico o centro di simmetria.
I corpi non omogenei, invece, sono costituiti da materiali diversi.Sono corpi non omogenei un cacciavite con il manico in materiale isolante, uno spazzolino da denti, una racchetta da ping-pong. Il loro baricentro non coincide con il centro di simmetria, ma è spostato a seconda della diversa densità dei materiali componenti.
Esperimento
"Troviamo il baricentro di un corpo"
Materiale occorrente
Procedimento
Ritaglia dal cartoncino due figure piane, una regolare (un triangolo, un quadrato, un rettangolo e una di forma irregolare).
Per trovare il baricentro del corpo di forma regolare ricorda quanto hai imparato studiando la geometria: in un triangolo il baricentro è il punto d’ incontro delle mediane, in un quadrato e in un rettangolo è il punto d’incontro delle diagonali. Per il corpo di forma irregolare procedi in modo sperimentale. Pratica tre fori su tre parti opposte. Appendi il corpo facendo passare il filo successivamente in ciascuno dei fori e ogni volta traccia la retta verticale che passa per il punto di sospensione.
Osservazioni e conclusioni
Il punto d’incontro delle tre rette è il baricentro del corpo.
Esperimento
"Il baricentro"
Materiale occorrente:
Procedimento
Sistema i tre bicchieri sul tavolo, intreccia i rebbi della forchetta e inserisci all’interno lo stuzzicadenti. Poggia piano il tutto sui bicchieri, accendi lo stuzzicadenti fino al limite del bicchiere, spegni lo stuzzicadenti.
Osservazioni e conclusioni
Le forchette restano in equilibrio perché le forze sono bilanciate in tutte le direzioni e il baricentro è in equilibrio.
L’equilibrio delle forze: le leve.
Le leve sono macchine semplici utilizzate dall’uomo per vincere una forza (resistenza) applicandone un’altra (potenza).
Una leva può essere rappresentata da un’asta rigida libera di ruotare attorno a un punto fisso chiamato fulcro (F). Il braccio della resistenza (br) è la distanza tra il punto di applicazione della resistenza e il fulcro. Il braccio della potenza (bp) è la distanza tra il punto di applicazione della potenza e il fulcro.
Equilibrio delle leve
Una bilancia a due piatti è una leva, costituita da un’asta rigida con il fulcro fissato nel suo centro.La bilancia è in equilibrio se su ognuno dei piatti c’è lo stesso peso.
Una leva è in equilibrio quando il prodotto della potenza per il suo braccio è uguale al prodotto della resistenza per il suo braccio: P X bp = R X br
Tipi di leva:
Le leve di primo genere: il fulcro si trova tra la potenza e la resistenza. Esempio: la bilancia a due bracci.
Le pinze e le tenaglie sono leve di primo genere, sono vantaggiose e permettono di piegare un metallo o di estrarre un chiodo nel muro.Il braccio della potenza è maggiore del braccio della resistenza. Il remo è una leva svantaggiosa: il braccio della potenza è minore del braccio della resistenza perché il fulcro è più vicino alla potenza e quindi occorre impiegare molta forza per vincere la resistenza dell’acqua. L’altalena a due bracci è una leva indifferente perché i due bracci sono uguali.
Le leve di secondo genere: la resistenza si trova tra il fulcro e la potenza. In queste leve il braccio della potenza è sempre più lungo del braccio della resistenza così la potenza vince sempre sulla resistenza, è una leva vantaggiosa. Esempi: lo schiaccianoci e la carriola.
Le leve di terzo genere: la potenza si trova tra la resistenza e il fulcro e il braccio della potenza è sempre più corto del braccio della resistenza. In queste leve, quindi, la potenza deve essere molto grande per poter vincere la resistenza. Queste leve sono, quindi sempre svantaggiose, ma sono molto utili per lavori di precisione o quando si maneggiano oggetti delicati. Sono leve di terzo genere: le molle per il camino, le pinzette dei francobolli, le pinze per il ghiaccio.
Altre macchine semplici: la carrucola formata da una ruota che gira attorno al proprio asse, porta una scanalatura con una corda che la fa girare. Il piano inclinato: lo rappresentiamo come l’ipotenusa di un triangolo rettangolo mentre l’altezza del piano è il cateto. Il peso da sollevare è la resistenza. La potenza è la forza che si applica per sollevare il corpo. Il cuneo si utilizza per tagliare un pezzo di legno è l’unione di due piani inclinati. Scompone la potenza in due direzioni perpendicolari aidue piani che lo costituiscono: nel materiale in cui è inserito vengono perciò applicate due forze divergenti. La resistenza che il cuneo deve vincere è scomposta in due componenti, la cui risultante è sempre minore della resistenza effettiva, e quindi, anche il cuneo è una macchina vantaggiosa.
Funzionano, così, anche le asce e i coltelli.
L’equilibrio delle forze: le leve.
Le leve sono macchine semplici utilizzate dall’uomo per vincere una forza (resistenza) applicandone un’altra (potenza).
Una leva può essere rappresentata da un’asta rigida libera di ruotare attorno a un punto fisso chiamato fulcro (F). Il braccio della resistenza (br) è la distanza tra il punto di applicazione della resistenza e il fulcro. Il braccio della potenza (bp) è la distanza tra il punto di applicazione della potenza e il fulcro.
Equilibrio delle leve
Una bilancia a due piatti è una leva, costituita da un’asta rigida con il fulcro fissato nel suo centro.La bilancia è in equilibrio se su ognuno dei piatti c’è lo stesso peso.
Una leva è in equilibrio quando il prodotto della potenza per il suo braccio è uguale al prodotto della resistenza per il suo braccio: P X bp = R X br
Tipi di leva:
Le leve di primo genere: il fulcro si trova tra la potenza e la resistenza. Esempio: la bilancia a due bracci.
Le pinze e le tenaglie sono leve di primo genere, sono vantaggiose e permettono di piegare un metallo o di estrarre un chiodo nel muro.Il braccio della potenza è maggiore del braccio della resistenza. Il remo è una leva svantaggiosa: il braccio della potenza è minore del braccio della resistenza perché il fulcro è più vicino alla potenza e quindi occorre impiegare molta forza per vincere la resistenza dell’acqua. L’altalena a due bracci è una leva indifferente perché i due bracci sono uguali.
Le leve di secondo genere: la resistenza si trova tra il fulcro e la potenza. In queste leve il braccio della potenza è sempre più lungo del braccio della resistenza così la potenza vince sempre sulla resistenza, è una leva vantaggiosa. Esempi: lo schiaccianoci e la carriola.
Le leve di terzo genere: la potenza si trova tra la resistenza e il fulcro e il braccio della potenza è sempre più corto del braccio della resistenza. In queste leve, quindi, la potenza deve essere molto grande per poter vincere la resistenza. Queste leve sono, quindi sempre svantaggiose, ma sono molto utili per lavori di precisione o quando si maneggiano oggetti delicati. Sono leve di terzo genere: le molle per il camino, le pinzette dei francobolli, le pinze per il ghiaccio.
Altre macchine semplici: la carrucola formata da una ruota che gira attorno al proprio asse, porta una scanalatura con una corda che la fa girare. Il piano inclinato: lo rappresentiamo come l’ipotenusa di un triangolo rettangolo mentre l’altezza del piano è il cateto. Il peso da sollevare è la resistenza. La potenza è la forza che si applica per sollevare il corpo. Il cuneo si utilizza per tagliare un pezzo di legno è l’unione di due piani inclinati. Scompone la potenza in due direzioni perpendicolari aidue piani che lo costituiscono: nel materiale in cui è inserito vengono perciò applicate due forze divergenti. La resistenza che il cuneo deve vincere è scomposta in due componenti, la cui risultante è sempre minore della resistenza effettiva, e quindi, anche il cuneo è una macchina vantaggiosa.
Funzionano, così, anche le asce e i coltelli.
Esperimento
"L’apparecchio di Pascal"
Materiale occorrente:
Procedimento
Inserisci l’acqua nell’apparecchio e premi lo stantuffo.
Osservazioni e conclusioni
Gli zampilli escono dai vari fori e vanno in tutte le direzioni, ma sempre perpendicolarmente alle pareti dell’apparecchio.
La pressione dell’acqua agisce, dunque, in tutte le direzioni nello stesso modo.
Questa proprietà è valida per tutti i fluidi:il PRINCIPIO DI PASCAL.
La pressione esercitata da un fluido contenuto in un recipiente viene trasmessa in modo uguale in tutte le direzioni e in ogni parte del contenitore.
La legge di Stevin
Basi teoriche
Se si riempie la bottiglia con un liquido avente un peso specifico inferiore all’acqua, ad esempio olio, gli zampilli hanno un’intensità minore e raggiungono distanze minori rispetto a quelle raggiunte dai corrispondenti zampilli d’acqua. Questi esempi dimostrano che la pressione idrostatica dipende dalla profondità del liquido e dal suo peso specifico. Questa proprietà è stata studiata da uno scienziato: Simon Stevin che ha formulato una legge con il suo nome.
La pressione esercitata in un punto qualsiasi di un liquido non dipende né dalla sua quantità né dalla forma del recipiente che lo contiene, ma solo dalla profondità di quel punto rispetto alla superficie del liquido e dal peso specifico del liquido stesso.
La legge di Stevin viene utilizzata nella costruzione delle dighe che vengono costruite con le pareti più spesse in basso e più sottili in basso per sopportare pressioni più forti man mano che si va in profondità.
Densità e peso specifico di una sostanza
Basi teoriche
Consideriamo due oggetti identici per forma e per dimensione, ma di materiale diverso, hanno masse diverse. Ad esempio due bulloni uguali: un bullone di ferro e un bullone di ottone; il bullone di ottone è più pesante del bullone di ferro.Essi hanno identiche dimensioni e volume uguale.
Possiamo concludere che: uno stesso volume può contenere una diversa quantità di materia, cioè può avere una diversa massa.
Consideriamo, ora, una serie di cubetti di diversi materiali, aventi tutti il lato di 1 cm. Ovviamente tutti i cubetti hanno lo stesso volume di 1. Usando la bilancia,puoi osservare che ognuno di essi ha una massa diversa da quella degli altri. Per indicare tale fatto si dice che i diversi materiali di cui sono fatti i cubetti hanno tutti una densità o una massa specifica diversa. Infatti:
la massa dell’unità di volume di una sostanza si chiama densità o massa specifica della sostanza. Ogni specie chimica o sostanza pura ha una sua densità caratteristica.
L’equilibrio nei liquidi: il principio di Archimede
Basi teoriche
Vediamo, ora, le forze che agiscono in un corpo immerso in un liquido. Consideriamo ora due oggetti (due cubi) di uguale volume ma di materiale diverso, ad es. legno e ferro. Se li immergiamo in acqua vedremo che il cubo di legno resta immerso solo in piccola parte, mentre il cubo di ferro va a fondo. Nel cubo di legno accade che la forza-peso viene bilanciata dalla forza esercitata dall’acqua sulla faccia inferiore del cubo, nel ferro, invece, la forza–peso del cubo è maggiore della forza esercitata dall’acqua sulla faccia inferiore del cubo.
Il principio di Archimede
Un corpo galleggia quando si crea una condizione di equilibrio tra la sua forza–peso e un’altra forza esercitata dal liquido in cui il corpo è immerso Questa forza viene chiamata spinta idrostatica.
La spinta idrostatica fu scoperta da Archimede che formulò il principio di Archimede:
Un corpo immerso in un liquido riceve una spinta dal basso verso l’alto pari al peso del volume del liquido spostato.
Il principio di Archimede ci dice che la spinta idrostatica è una forza diretta verso l’alto che si può immaginare applicata al baricentro di un corpo. Quindi un corpo galleggia quando la spinta idrostatica è maggiore o uguale alla forza-peso del corpo stesso.
Le navi galleggiano, nonostante i loro scafi siano realizzati con materiali pesanti: ferro, acciaio ecc. Questo avviene perché il loro volume è tale per cui la spinta verso l’alto che l’acqua esercita sullo scafo è superiore al peso della nave. Se concentrassimo il peso della nave in un cubo, la nave affonderebbe. Il galleggiamento dei corpi dipende, certo dal loro peso, ma anche dal loro peso specifico cioè dal rapporto tra il peso e il volume (anche dal peso specifico del liquido in cui sono immersi). Perciò le navi sono costruite in modo tale che la spinta idrostatica sia superiore al loro peso.
Concludiamo affermando che:
I pesci sfruttano il Principio di Archimede per spostarsi rapidamente dal fondo alla superficie del mare per mezzo della vescica natatoria che si trova sopra l’intestino: con essa modificano il loro peso specifico e, quindi, la loro spinta idrostatica. La vescica natatoria è un piccolo sacco che contiene ossigeno, acqua e anidride carbonica. I pesci riescono a regolare la quantità di gas presente nella vescica, quidi gonfiandola e sgonfiandola può spostarsi facilmente nell’acqua.
Dimostriamo il principio di Archimede con qualche esperimento.
PESO SPECIFICO
Basi teoriche
Il peso specifico è definito come il peso di un campione di materiale diviso per il suo volume; è usato impropriamente come sinonimo di densità (rapporto tra massa e volume di un corpo).
Esperimento
"Verifichiamo il peso specifico"
Materiale occorrente
Procedimento
Riempi i 4 recipienti di acqua fino a circa ¾ della loro altezza; aggiungi al primo nel primo un pò di olio d’oliva, nel secondo un po’ di alcool,nel terzo il pezzo di sughero e nel quarto la lamina metallica.
Osservazioni e conclusioni
Nel primo e nel secondo bicchiere si formano due strati: uno superiore formato dall’olio d’oliva e dall’alcool e uno inferiore costituito dall’acqua.
Nel terzo bicchiere il legno galleggia sull’acqua.
Nel quarto bicchiere la lamina metallica va a fondo.
Il motivo per cui si osservano questi comportamenti è legato alla differente densità dei materiali utilizzati. Ecco le densità di alcune sostanze:
Esperimento
"Il principio di Archimede"
Materiale occorrente
Procedimento
Riempi i due becher a metà con l’acqua, in uno di essi immergi un cucchiaio di sale mescola con il cucchiaio. Immergi un uovo nel bicchiere con l’acqua senza sale: l’uovo affonda, immergi l’uovo nel bicchiere con l’acqua salata: l’uovo resta a galla.
Osservazioni e conclusioni
Nel primo bicchiere il peso specifico dell’acqua è minore di quello dell’uovo, quindi la forza-peso è maggiore della spinta di Archimede: il corpo va a fondo. Nel secondo bicchiere, per la presenza del sale il peso specifico dell’acqua è aumentato, quindi la spinta di Archimede è maggiore della forza-peso: il corpo galleggia.
Esperimento
"Il principio di Archimede"
Materiale occorrente:
Procedimento
Versa l’acqua nei tre becher, poi aggiungi in uno di essi l’alcool, nell’altro un po’ di olio e nel terzo lascia solo l’acqua,aggiungi i pezzi di candela nei tre becher.
Osservazioni e conclusioni
Nel becher contenente solo l’acqua la candela galleggia; nel becher con l’olio la candela è sotto il livello dell’acqua e, infine, nel becher con l’alcool la candela va a fondo.
La dinamica è la parte della fisica che spiega perché gli oggetti si muovono.
Lo scienziato Isaac Newton ha scoperto le leggi fondamentali della dinamica che sono i tre principi della dinamica.
Ad esempio in un'auto se il conducente frena all'improvviso il corpo del passeggero continua il suo moto in avanti per inerzia.
Ad esempio se un corpo viene spinto da una sola persona gli imprime una certa accelerazione; se le persone sono due l'accelerazione è doppia. Inoltre se la massa aumenta l'accelerazione diminuisce.
Ad esempio se si gonfia un palloncino, lasciandolo volare, l'aria esce verso il basso e il palloncino viene spinto verso l'alto.
L'ATTRITO
Spesso notiamo che, quando un corpo è in movimento, alcune forze si oppongono al suo moto. Tali forze dipendono dalla natura della superficie su cui il corpo si muove: un corpo che si muove su una superficie liscia va più velocemente rispetto ad un corpo che si muove su una superficie accidentata.
Il filosofo Talete, nel VI secolo a.C. aveva scoperto che l' ambra, una resina fossile, riusciva ad attirare una piuma, dopo essere stata strofinata. Dal nome greco dell'ambra, elektron, questo fenomeno ha preso il nome di "elettricità".Alcune sostanze, come il vetro e la plastica,se vengono strofinate, attirano piccoli pezzi di carta: hanno accumulate elettricità sulla loro superficie. Ricordando la struttura dell'atomo, possiamo verificare che esistono due tipi di elettricità: positiva e negativa; nel vetro si ammassano cariche elettriche positive, nella plastica si ammassano cariche elettriche negative. Le cariche dello stesso segno si respingono, le cariche di segno opposto si attraggono.
Questi fenomeni trovano la loro spiegazione nella struttura dell'atomo: un atomo è formato dal nucleo che contiene cariche positive: i protoni e cariche neutre: i neutroni. Intorno al nucleo girano le cariche elettriche negative: gli elettroni. I protoni e gli elettroni di un atomo sono in numero uguale, quindi l'atomo è elettricamente neutro. quando strofiniamo la bacchetta di plastica alla lana alcuni elettroni della lana si trasferiscono sulla bacchetta;la lana ha perso elettroni e, quindi, rimane carica positivamente. La bacchetta ha acquistato elettroni e rimane carica negativamente. Pertanto la carica negativa presente nella bacchetta respinge gli elettroni degli atomi della carta; invece i protoni degli atomi della carta sono vicini agli elettroni della bacchetta e si verifica un'attrazione. Se avessimo usato la bacchetta di vetro, strofinando la bacchetta alla lana avremmo avuto un passaggio di elettroni dagli atomi del vetro a quelli della lana. La lana si carica negativamente e il vetro positivamente.Quando si avvicina la bacchetta ai pezzetti di carta i protoni degli atomi della carta si allontanano e gli elettroni della carta sono più vicini alla bacchetta e si verifica l'attrazione. questo fenomeno si chiama induzione elettrostatica.
CONDUTTORI ED ISOLANTI.
I conduttori sono materiali che trasportano bene le cariche elettriche e gli elettroni si muovono liberamente (es. rame - ferro); gli isolanti sono materiali che non favoriscono il movimento degli elettroni (vetro - legno - plastica).
La corrente elettrica è un flusso di elettroni che si sposta in un conduttore.
Gli elettroni si muovono per la differenza di potenziale (d.d.p.) che si crea tra le due estremità del filo.Essa si misura in volt (V). L'intensità di corrente: I è la carica che passa nel filo in un secondo: si misura in ampere (A).
Gli atomi del conduttore si oppongono al movimento degli elettroni: si chiama resistenza (R). Si misura in OHM.
Concetti di elettricità. Argomenti: elettrizzazione e cariche elettriche - le grandezze elettriche - come costruire una pila elettrica - i circuiti elettrici - il magnetismo.
a cura del prof. Fusco Ferdinando
Gli effetti della corrente elettrica
Gli elettroni che si muovono all'interno di un conduttore cedono una parte della loro energia al metallo che, di conseguenza, si riscalda. L'asciugacapelli, il ferro da stiro, il tostapane sono esempi di tale effetto.
In una soluzione di acqua e sale inseriamo due lamine metalliche, chiamate elettrodi, li colleghiamo ai poli di una pila si verifica un passaggio di elettroni. Questo fenomeno si chiama elettrolisi. Nella pila si verifica una differenza di potenziale: due elettrodi, uno positivo, l'altro negativo, immersi in una soluzione generano corrente elettrica.
Su tali principi si creano i circuiti elettrici formati da un filo conduttore, una lampadina e un interruttore che apre e chiude il circuito.
I circuiti possono essere in serie, quando le lampadine si accendono tutte insieme o in parallelo, quando le lampadine si accendono in modo autonomo le une dalle altre.
IL MAGNETISMO
Il magnetismo è quel fenomeno per cui alcuni materiali sono in grado di attrarre il ferro nonché trasmettere tale capacità ad altri materiali. QUESTI MATERIALI VENGONO CHIAMATI MAGNETI O CALAMITE. In un magnete vi sono due poli magnetici: polo nord e polo sud. I poli uguali si respingono, i poli uguali si attraggono. Intorno ai poli si crea un campo magnetico.
Anche la terra si comporta come un grande magnete. La bussola è uno strumento che ha un ago magnetizzato che indica il polo nord magnetico. Vi sono magneti naturali e magneti artificiali.
Esperimento
Proprietà di una calamita
Materiale occorrente:
Procedimento
Metti la prima calamita sul tavolo e avvicinale la seconda,facendo in modo che le estremità dello stesso colore siano una di fronte all’altra,poi ripeti l’operazione avvicinando le estremità di colore diverso.
Osservazioni e conclusioni
Le due estremità della calamita si chiamano poli.
Notiamo che i poli opposti si attraggono e i poli uguali si respingono.
Esperimento
Forza di attrazione di una calamita
Materiale occorrente:
Procedimento
Versa sul banco un mucchietto di chiodini di ferro o la limatura di ferro e immergici un’estremità della calamita a sbarretta,ora alza la calamita. Ripeti l’esperimento con la calamita a ferro di cavallo.
Osservazioni e conclusioni
Con la calamita a forma di sbarretta accade che i chiodini o la limatura di ferro vengono attratti solo verso un’estremità. Con la calamita a forma di ferro di cavallo i chiodini o la limatura di ferro vengono attratti con maggiore forza perché i due poli sono ravvicinati.Possiamo concludere che in una calamita a ferro di cavallo la forza di attrazione è maggiore di quella di una calamita a sbarretta.
Esperimento
Togli il chiodo dal bicchiere senza bagnarti le mani
Materiale occorrente:
Procedimento
Riempi il bicchiere di vetro con l’acqua, introduci il chiodo nel bicchiere, appoggia la calamita esternamente alle pareti del bicchiere e falla scorrere cercando di estrarre il chiodo dal bicchiere. Togli dal bicchiere l’acqua e ripeti l’esperimento con il bicchiere di plastica.
Osservazioni e conclusioni
La calamita fa sentire la sua forza di attrazione attraverso vari tipi di materiali.
PER SAPERNE DI PIU’
Fin dall’antichità erano note alcune pietre che avevano la proprietà di attirare piccoli oggetti. Questi minerali di ferro furono chiamati magnetite,dal nome di una città dell’Asia Minore, Magnesia, dove furono scoperti notevoli giacimenti. Anche gli antichi cinesi conoscevano questo materiale che chiamavano “pietra che accarezza il ferro”.
Quali sono le caratteristiche del suono?
Sappiamo che tutti i suoni che sentiamo sono diversi tra di loro. Anche quando il materiale o la fonte sonora è la stessa. Ascolta la tua voce. Poi ascolta quella del tuo insegnante. Sono diverse! Anche se entrambe sono prodotte dalle corde vocali. Ma allora come si distinguono i suoni?
I suoni hanno tre caratteristiche fondamentali: l’intensità, l’altezza e il timbro.
Cos’è l’intensità di un suono? E’ quel carattere che ci permette di distinguere i suoni forti dai suoni deboli. L’intensità quindi dipende dalla forza con cui produciamo il suono. Ad esempio se pizzichiamo la corda di una chitarra con tanta forza sentiremo un suono secco e forte, se invece la sfioriamo appena sentiremo un suono debole e delicato, che svanisce in fretta. L’intensità dipende inoltre dalla distanza tra te che ascolti e la fonte sonora.
Che cos’è l’altezza di un suono? E’ il carattere che ci permette di distinguere i suoni gravi da quelli acuti. Un violino ad esempio, emette un suono acuto perché la frequenza dell’onda sonora è molto alta. Un violoncello invece emette un suono grave perché è più bassa la frequenza delle onde sonore.
Che cos’è il timbro di un suono? E’ quel carattere che ci permette di distinguere un suono da un altro quando hanno la stessa intensità e la stessa altezza. Il timbro di uno strumento musicale quindi dipende dal materiale che lo costituisce. Se suoniamo una nota musicale con una chitarra e la stessa nota con un pianoforte saremo in grado di riconoscere dal timbro i due strumenti!
http://unascuola.it
La parte della fisica che si occupa dello studio della luce si chiama OTTICA.
La luce si propaga in due modi: sotto forma di corpuscoli chiamati fotoni o sotto forma di onde. La luce ha una velocità di 300.000 Km al secondo sempre in linea retta.
I corpi si dividono in:
La luce è formata dai colori che costituiscono LO SPETTRO DELLA LUCE VISIBILE; essa ci appare bianca. Infatti, dopo un temporale le goccioline di acqua della pioggia scompongono la luce nei suoi colori: è l'arcobaleno. La materia assorbe i colori o li riflette: noi vediamo il colore riflesso. Il nero si ha quando tutti i colori vengono assorbiti.
La riflessione
La luce subisce il fenomeno della riflessione:ciò accade quando un corpo lucido (es. specchio) viene colpito da un raggio luminoso che è il raggio incidente, tale raggio viene riflesso. L'angolo formato dal raggio incidente e quello formato dal raggio riflesso sono uguali.
La rifrazione
La rifrazione è la deviazione del raggio luminoso; essa si verifica quando un raggio luminoso passa attraverso due corpi di diversa densità. Il raggio deviato forma un angolo di rifrazione.
Le lenti sono corpi di vetro formati da superfici curve. Quando i raggi luminosi attraversano la lente, essi vengono rifratti e cambiano la loro direzione.
Vari esperimenti sulla luce
http://www.mondadorieducation.it/risorse/media/primaria/adozionali/rino_scienze/materia/argomenti.html
https://www.reinventore.it/sala-professori/2014/01/suoni-nell%C2%B4orecchio/
Rino, amico scienziato:
http://www.pianetascuola.it/risorse/media/primaria/adozionali/rino_scienze/unita.html
E' un sito pieno di spiegazioni animate, riguardo ad argomenti nell'ambito scientifico, create per i bambini della scuola elementare. I concetti contenuti, sebbene non tutti di facile comprensione per la loro natura un po' "astratta" per la mente dei bambini, sono spiegati in maniera davvero semplice ed interessante.
Il sito si divide in cinque sezioni
1. I viventi
2. Gli animali
3. Le piante
4. La materia
Alla fine di ogni unità, poi, è prevista un'attività da svolgere per capire quello che è stato appreso e quello che invece non lo è stato.