Laboratorio di Fisica

Direttore Prof. Gianfranco Gargani

La Fisica, la Chimica e la Biologia sono scienze sperimentali: l'apprendimento richiede l'applicazione dei metodi della ricerca scientifica e quindi la sperimentazione continua e diretta. Questa considerazione, che rispecchia il famoso motto galileiano "senza esperienza non v'è conoscenza", rappresenta oggi, in tutti i paesi tecnologicamente avanzati, il principio innovatore per adeguare l'insegnamento delle discipline scientifiche alle esigenze di una società in continua evoluzione.




Per attuare programmi sperimentali di giusto livello e economicamente accettabili nell'ambito scolastico, sia che essi siano svolti dal Docente od affrontati dagli allievi, l'I.S.I.T.P. dispone di apparecchiature semplici, non pericolose, di facile uso e tali da coinvolgere il ragionamento dello sperimentatore, e di chi assiste, sui problemi fondamentali della materia oggetto di ricerca.






Il sistema Paravia di acquisizione dati e il software che lo completa sono stati progettati per la massima flessibilità e per lasciare allo sperimentatore la totale libertà operativa: nessun vincolo, quindi, ad usare attrezzature apposite o ad eseguire esperimenti precostituiti, né a cambiare il proprio metodo di lavoro.
Il sistema, infatti, si inserisce perfettamente tra le usuali apparecchiature di laboratorio, in sostituzione degli strumenti di misura tradizionali, rispetto ai quali agisce automaticamente, rivelando e memorizzando un gran numero di dati per la successiva elaborazione mediante i programmi di calcolo.




Nel progetto di innovazione delle tecnologie didattiche la scuola si è dotata anche di un telescopio, un Celestar 8 di apertura 203 mm e lunghezza focale 2032 mm motorizzato, con il quale gli studenti effettuano osservazioni visuali e fotografiche degli oggetti celesti.

Alcuni esempi di fotografie effettuate:

La Luna L'eclissi di Sole del 11 agosto 1999

M31 - la Galassia di Andromeda M42 - la nebulosa di Orione





FISICA


Obiettivi e metodi

Fra le scienze naturali la fisica deve ritenersi una disciplina fondamentale; infatti i suoi principi hanno importanza essenziale per lo sviluppo delle altre.
L'obiettivo principale che la disciplina si prefigge non è solo quello di fornire ai giovani una serie di nozioni, ma di fare acquisire un metodo razionale per comprendere i fenomeni naturali, di educarli ad un linguaggio scientifico corretto e, soprattutto, di creare una mentalità abbastanza critica da poter assecondare lo sviluppo di nuove e più raffinate indagini conoscitive.
La fisica costituisce altresì una indispensabile premessa alla tecnica che sulle leggi delle natura fonda le proprie procedure.
I momenti fondamentali di una appropriata metodologia di insegnamento della disciplina consistono in:
- elaborazione teorica, caratterizzata da formulazioni di leggi, ipotesi, principi attraverso cui l'allievo deve orientarsi per interpretare fatti empirici;
- l'applicazione di detta elaborazione mediante esercizi e problemi tesi a verificare soprattutto le capacità analitiche;
- la realizzazione di prove ed esperimenti, con una strumentazione semplice, da analizzare successivamente con discussioni e comparazioni e rappresentare, ove possibile, con diagrammi o prospetti.


Obiettivi

Alla fine del biennio di insegnamento gli allievi dovranno aver sviluppato la capacità di:
1. analizzare fatti e fenomeni, riconoscendo proprietà varianti ed invarianti, analogie e differenze;
2. analizzare un problema riuscendo ad individuare elementi significativi, le relazioni, i dati superflui, quelli mancanti;
3. raccogliere, ordinare e valutare dati, leggere tabelle, grafici ed altra documentazione scientifica sapendone ricavare informazioni significative;
4. eseguire in modo corretto semplici misure con consapevolezza delle operazioni effettuate, valutando gli ordini di grandezza e le approssimazioni e mettendo in evidenza l'incertezza associata alla misura;
5. servirsi di rappresentazioni grafiche, anche con l'aiuto dell'elaboratore;
6. utilizzare, comprendendone utilità e limiti, semplici modelli interpretativi dei fenomeni fisici osservati.



Valutazione degli obiettivi

Al termine del corso di fisica gli allievi dovranno essere in grado di:
- analizzare un fenomeno individuandone elementi significativi e relazioni fra di essi;
- eseguire semplici misure con consapevolezza delle operazioni effettuate;
- valutare gli ordini di grandezze e le approssimazioni di dati sperimentali;
- servirsi dei vari modi di rappresentazione grafica dei fenomeni;
- individuare relazioni tra due variabili misurabili, valutando i limiti della validità delle leggi empiriche corrispondenti;
- associare le variazioni degli stati fisici e variazioni di energia;
- avere consapevolezza dei fenomeni di degrado dell'energia.


Contenuti

I vari argomenti dovranno essere studiati facendo sempre riferimento ad applicazioni pratiche in modo da ottenere un costante collegamento tra i concetti acquisiti e le esperienze della vita quotidiana.
La scansione degli argomenti dovrà essere effettuata dai docenti secondo una sistemazione razionale in cui i tempi ed i modi del ricorso al laboratorio ed all'attività di verifica dovranno essere articolati secondo un preciso piano di lavoro programmato all'inizio dell'anno scolastico.


Primo anno

1. L'equilibrio ed i processi stazionari in meccanica.
1.1 Concetti di forza e sua rappresentazione vettoriale; vari tipi di forza.
1.2 Statica del punto materiale: composizione di forze, allungamento di una molla, misura statica di una forza.
1.3 Concetto di momento: coppia di forze ed applicazioni.
1.4 Il campo gravitazionale: legge di Newton, massa, densità, forza peso, peso specifico.
1.5 Concetto di baricentro; statica dei corpi appoggiati e sospesi.
1.6 Forze di attrito: equilibrio dinamico.
1.7 Statica dei fluidi: pressione idrostatica, vasi comunicanti, principio di Pascal, pressione atmosferica, principio di Archimede.
1.8 Tensione superficiale, capillarità.
1.9 Flusso stazionario di un fluido in un condotto: portata, relazione fenomenologica tra differenza di pressione e portata.

2. L'equilibrio termico
2.1 Concetto di temperatura; dilatazione dei corpi; termometri e scale termometriche.
2.2 Quantità di calore e sua misura, capacità termica, calore specifico, calore latente.
2.3 Propagazione dell'energia termica: conduzione, convenzione di irraggiamento.

3. Processi non stazionari in meccanica
3.1 Moto di un punto materiale: sistema di riferimento, traiettoria.
3.2 Legge oraria e sua rappresentazione grafica: concetti di velocità e di accelerazione.
3.3 Moti curvilinei; vettori spostamento, velocità ed accelerazione.
3.4 Moti periodici: moto circolare uniforme, moto del pendolo.
3.5 Leggi della dinamica.
3.6 Principio di conservazione della quantità di moto.
3.7 Caduta di un grave; piano inclinato; moto di un proiettile.
3.8 Moto rotatorio di un corpo rigido, momento di inerzia.

4. Energia sue forme, conservazione e trasformazione.

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