Studio del moto
in tempo reale
filmato sul moto (è richiesto
il decoder DIVX, download DIVX)
Il sensore di movimento
registra la posizione di un oggetto inviando e ricevendo ultrasuoni.
Se è collegato al computer attraverso un'interfaccia ed uno
specifico software, il computer disegna in tempo reale un grafico che
racconta la "storia" di ciò che accade durante il
movimento in esame.
Noi abbiamo utilizzato il
sistema della Vernier (LabPro, LoggerPro, sonar), proiettando i grafici
su un grande schermo per rendere possibile il lavoro con l'intera classe.
Il percorso didattico sperimentato è basato
sulla proposta LES. http://www.les.unina.it/Le
attivita/percorsi/movimento/mov.html
Fasi dell'attività
1. Si è iniziato
con l' introdurre le idee di base sul moto, cioè le variabili
in gioco, la traiettoria, la velocità, il sistema di riferimento
(mi muovo o sono fermo rispetto a ...). I ragazzi sono stati invitati
a realizzare passeggiate in libertà e a descrivere a parole,
caso per caso, traiettoria e andatura.
2. Lavorando in gruppi,
la classe ha analizzato il moto lungo una traiettoria rettilinea di
un compagno attraverso:
- la misura della distanza percosa, il
tempo impiegato a percorrerla, il tempo impiegato per percorrerne
singole frazioni
- il calcolo della velocità nei
singoli tratti e nell'intero percorso
- la realizzazione del grafico distanza/tempo
con Excel
3. A questo punto è stato introdotto
il sistema di acquisizione dati costituito da sonar – interfaccia
- computer e software relativo, illustrandone brevemente le modalità di
funzionamento, anche in riferimento all’utilizzo di sistemi analoghi
nella vita quotidiana (apertura di porte, radar che controllano il
traffico aereo, rilevazione di ostacoli nei pipistrelli...).
4. I ragazzi, a turno, si sono quindi mossi
liberamente davanti al sonar, mentre il resto della classe osservava
e commentava i grafici proiettati su uno schermo. Si è discusso
sui vantaggi offerti dai sistemi online (connessione immediata tra
movimento, rilevazione dei valori di spazio e tempo e loro rappresentazione
grafica, possibilità di indagare su intervalli di tempo piccoli
a piacere …) e sui problemi che man mano si presentavano (disturbi
nel grafico dati dalla presenza di altri oggetti nel cono d’azione
del sonar e da movimenti non controllati di mani, vestiti…)
5. Sono stati poi realizzati movimenti
con andatura regolare davanti al sonar (avvicinamento, allontanamento,
sosta). Facilmente la classe ha scoperto che, perchè il computer
tracci:
- una linea orizzontale (distanza costante
tra camminatore e sonar), si deve stare fermi; più si sta
vicini al sensore. più la linea risulta bassa (l'ordinata
0 corrisponde alla posizione del sensore, che costituisce il sistema
di riferimento
- una linea più ripida, si deve
accelerare
- una linea meno inclinata, si deve rallentare
l'andatura
- una linea inclinata verso l’alto,
ci si deve allontanare dal sensore
- una linea inclinata verso il basso, ci
si deve avvicinare sensore
- una linea "a onde" si deve
cambiare più volte verso della camminata (avanti e indietro)
6. Spesso un grafico distanza/tempo viene
interpretato come una trasposizione del movimento su un piano verticale,
anzichè come relazione tra due variabili, in altre parole i
ragazzi confondono la traiettoria con la storia del movimento. Per
aiutarli ad individuare e superare questo errore, si è posta
la domanda: è possibile far sì che il computer tracci
una linea verticale? Dopo tentativi di vario tipo (salti in alto,
movimenti velocissimi, combinazione di spostamenti di più ragazzi...),
si è scoperto che ciò è impossibile, in quanto
significherebbe trovarsi in tante posizioni diverse nello stesso istante.
7. La classe è stata quindi invitata
a prevedere il grafico corrispondente ad una determinata passeggiata,
verificando sullo schermo la correttezza delle proprie previsioni e
ragionando sugli eventuali errori di previsione.
8. Si sono anche sfidati gli alunni a riprodurre,
con il proprio movimento, grafici assegnati, accontentandosi inizialmente
di un approccio molto approssimativo (mi devo allontanare dal sonar,
avvicinare o stare fermo?), successivamente stimolando a valutare il
grafico da riprodurre anche in termini quantitativi (qual'è la
distanza all’origine? dopo quanti secondi c'è un cambio
di pendenza?) e a migliorare il controllo dell'andatura per avvicinare
il più possibile la propria traccia a quella assegnata. Per
questo tipo di esercizio sono stati utilizzati sia grafici dell’archivio
fornito dal software (nel nostro caso della Vernier), sia traccelasciate
sullo schermo dal precedente movimento di un compagno. In questo secondo
caso chi doveva riprodurre il grafico era invitato ad uscire dall’aula
durante la camminata del compagno.
9. Si è fatto notare, muovendo il
sonar davanti ad un ragazzo fermo, che l’andamento di un grafico
dipende dalla posizione del sistema di riferimento e si è sfidata
la classe a riprodurre lo stesso grafico attraverso movimenti diversi.
E’ stato ad esempio proposto di realizzare una linea orizzontale
muovendosi davanti al sonar invece di restare fermi. Qualcuno è riuscito
nell’intento, comprendendo che doveva muoversi contemporaneamente
al sonar in modo da mantenere costante la distanza reciproca.
10. Infine sono stai introdotti i grafici
della velocità, scoprendo che le irregolarità sono legate
ai passi, e si è analizzata la loro correlazione con i grafici
distanza contro tempo.
La realizzazione collettiva dell’attività,
percepita come una gara, è piaciuta molto ai ragazzi, che si
sono sentiti sfidati a scoprire il legame tra movimento e sua rappresentazione
grafica ed hanno attivato discussioni tra loro per dare consigli e
suggerimenti ai compagni che si muovevano davanti al sonar. In questo
modo è risultato spontaneo ragionare su concetti chiave quali
velocità, tempi di reazione, differenza tra traiettoria e legge
oraria.
Questo tipo di attività può facilitare
l’apprendimento di leggi fisiche e relazioni matematiche in generale,
perché offre i seguenti vantaggi:
- risulta motivante, in quanto coinvolge
attivamente gli alunni, divertendo
- permette un feedback immediato tra movimento
e sua rappresentazione e quindi offre la possibilità di apprendere
dai propri errori
- si presta bene ad essere sviluppato con
l’intera classe, grazie alla possibilità di proiettare
su un grande schermo i grafici; questo aiuta a socializzare l’esperienza,
stimola la discussione, gli scambi di consigli
- grazie all’immediatezza della risposta
rende possibile la ripetizione della prova, facendo così cogliere
meglio la correlazione tra movimento e grafico.
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