Le mani avanti
Come in ogni scritto che si rispetti metto le mani avanti: questa è solo la traccia di quello che è successo durante le lezioni (chiamiamole così per convenzione...) sull'elettromagnetismo, tenute nell'ambito del progetto POR “il laboratorio itinerante”, al Liceo Scientifico Michelangelo di Cagliari.
Tale traccia, commentata in corsivo, dovrebbe dare un'idea di come sono state svolte le cosiddette “lezioni” di laboratorio sull'elettromagnetismo. Questa versione è la 1.0, ed è datata mercoledì 15 gennaio 2008. Possono esserci versioni successive o aggiornamenti e correzioni, anche grazie alla collaborazioni di tutti coloro che le leggeranno.
Se avete commenti, suggerimenti di correzione, desideri di ampliamenti scrivete al mio indirizzo di posta elettronica: ninomart@tin.it
Quello che consideriamo importante è il metodo seguito, non tanto i contenuti (anche se il contenuto c'è abbondantemente).
Il primo commento su questa prima lezione è che l'attenzione dei ragazzi è stata “catturata” per circa due ore e mezza senza intervallo e senza cadute. Chiunque di noi abbia insegnato sa cosa significhi. Alla fine del corso sarà dato un questionario anonimo per vedere cosa è rimasto e anche questo verrà pubblicato e ne daremo i risultati.
Il cannone elettromagnetico
Viene aperta una scatola “nera”, dentro ci sono due interruttori, uno verde e l'altro rosso, un indice che dovrebbe misurare una tensione che è da qualche parte, un disco di plastica azzurra e una serie di bastoncini metallici che si infilano uno sull'altro e formano una bacchetta rigida che parte dal centro del disco di plastica.
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Che roba è?
Silenzio imbarazzato. Occhi interrogativi, scambio di occhiate del tipo “ma che vuole costui?”.
Prendo un disco di rame forato al centro (sarebbe stato carino che avessi messo per primo il disco di alluminio, per motivi scenici che vedremo in seguito, ma quello che mi sono trovato sottomano in quel momento era il disco di rame) e lo infilo nella bacchetta.
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Adesso avete due pulsanti, che fate?
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Premiamo i pulsanti
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e quale premete per primo
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quello rosso?
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Chi l'ha detto?
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Ehm io
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ma ch'ai il pallino fisso, tu. Il pulsante verde va premuto per primo, lo sanno tutti...
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...
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tu, premi il pulsante verde
il ragazzo interpellato mi guarda dubbioso
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e poi che succede?
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Niente succede, niente di pericoloso, tu fidati
Il ragazzo preme brevemente il pulsante verde. Non succede niente.
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ma non sai premere i pulsanti! Premilo un po' più a lungo...
Il ragazzo tiene premuto il pulsante e l'ago sull'indice di carica si sposta.
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arriva fino a che l'indice è su ottocento
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forse è meglio seicentoi – interviene Roberto, l'altro docente che sa come finiscono le cose e teme per l'incolumità sua e del laboratorio
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va bene fino a seicento. Ci siamo?
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Sì
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tu hai finito il tuo compito. Qui si tratta di metodo cooperativo: adesso prosegue un altro. Cosa fareste adesso che avete premuto il pulsante verde?
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Premiamo il pulsante rosso! - il coro è unanimemente
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adesso tocca a te – indico un altro ragazzo – premi il pulsante rosso. Fate attenzione.
Tutti cercano di allontanarsi il più possibile.
BANG!
Il disco di rame è sparato verso l'alto.
Ripetiamo più volte l'esperimento aumentando gradatamente la carica fino a che l'indice è su ottocento, fino a che riusciamo a fare una tacca sul soffitto, poi ci dicono che è meglio non smantellare la scuola...
Mettiamo a questo punto il disco di alluminio, cambiamo materiale. Carichiamo fino a ottocento. Pulsante rosso. BANG! Questa volta l'effetto è strepitoso, la tacca sul soffitto molto evidente. Allora mettiamo un apposito bastoncino con ringrosso di gomma, pensando che dovrebbe feramre il disco.
STRABANG! Parte anche il bastoncino con il ringrosso, problema di filettatura?
Cambiamo ancora materiale, mettiamo un disco di plastica. Al comando di premere gli appositi pulsanti c'è il solito fuggi fuggi generale: l'esperienza insegna, così pare.
Non succede niente.
Attimo di sbigottimento. Riproviamo, non succede niente. Il disco di plastica non funziona. Pare che funzioni solo con i dischi di metallo.
A questo punto mettiamo un disco di alluminio che ha dei tagli radiali, alcuni dal centro alla periferia, intervallati con altri dalla periferia al centro. Solito fuggi fuggi generalizzato. Succede assai poco. Il disco si solleva, ma poco, non c'è alcun effetto clamoroso.
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perché avviene ciò che avete visto?
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Forse c'è una forza elastica, c'è una molla che lo scaraventa in alto
Proviamo con il tavolo: mettiamo il disco sul tavolo e poi lo studente malcapitato che ha formulato l'ipotesi viene invitato a farlo saltare per aria dando un pestone sotto al tavolo. Ovviamente non ci riesce. Lì per lì non mi viene in mente una cosa ovvia: ma se di molla nascosta si tratta perché questa agisce solo sui dischi metallici e non sul disco di plastica? Non abbiamo mai visto una differenza del genere di comportamento delle molle (segrete o meno). In più il disco di alluminio tagliuzzato non si muove molto, di nuovo, perché una molla segreta dovrebbe comportarsi differentemente?
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c'è una repulsione elettrica. Sotto si carica molto e poi il disco viene spinto in alto.
Non è possibile: questo non spiega perché il disco di alluminio tagliuzzato non mostri il fenomeno e invece il disco di alluminio intero salti così tanto.
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ma che cosa c'è sotto il disco di plastica azzurra dove poggia gli altri dischi
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Sì il punto è proprio quello
Con arte televisiva consumata (molte trasmissioni televisive su scatole aperte lentamente) viene sollevato il disco di plastica azzurra.
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Ehi! C'è un filo di rame avvolto, c'è una bobina!
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Certo, il pulsante verde carica un condensatore, il pulsante rosso scarica il condensatore di colpo sulla bobina, passa una corrente molto violenta e il disco di alluminio salta per aria. Adesso avete capito?
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Ehm, ma perché una corrente nella bobina fa saltare per aria il disco? - chiede timidamente qualcuno.
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Eh sì, adesso ve lo dico! Ma figuriamoci! Lo saprete fra un po', adesso tenetevi la curiosità... Adesso facciamo un'altra cosa
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ma come...
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ho detto che facciamo un'altra cosa. Chi è l'insegnante? E' l'insegnante che decide.
Rassegnati da lunga esperienza, abbassano la testa. Sapranno mai come va a finire o no?
Il tubo di rame, lungo...
Prendiamo adesso un lungo tubo di rame forato e due cilindretti apparentemente uguali.
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osservate bene cosa faccio – dico io
Prendo il tubo di rame, ci infilo dentro uno dei due cilindretti e lascio andare il cilindretto. Il cilindretto scorre adeguatamente dentro il tubo e cade subito a terra. Lo ripeto e succede la stessa cosa.
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adesso prova tu – dico ad uno studente
Gli porgo il tubo e con destrezza cerco di dargli l'altro cilindretto.
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Vai
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Vado?
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Vai
Lo studente mette il cilindretto dentro il tibo e lo lascia andare. Il cilindretto non cade subito ma impiega una vita a scendere lungo il tubo. Lo guardo. Mi guarda. Risata gnerale.
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senti ti faccio ancora vedere una volta! - con destrezza metto il primo cilindretto dentro il tubo. Il cilindretto cade veloce. Poiché non sono un vero prestidigitatore la gente si accorge dello scambio.
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Non vale, non è lo stesso!
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Tu prova lo stesso
Prova e, ovviamente, il cilindretto impiega un sacco di tempo.
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i due cilindretti sono diversi! - il coro è unanime.
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Ma no, sono uguali, guardate- li metto uno accanto all'altro e sembrano proprio uguali.
Ma gli studenti sono “evoluti”, prendono in mano i due cilindretti, li soppesano, li provano in vari modi. Uno è più leggero dell'altro, ma vedono subito che la differenza fondamentale non sta in questo ma nel fatto che uno è un potente magnete e l'altro invece no. -
Perché? - ormai sciolti dalla soggezione fanno domande.
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Non ve lo dico!
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Ci fa vedere le cose e poi non ci spiega?
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Ci sono due ipotesi: o sono rimbambito e vi sto mostrando incoerentemente una serie di cose (gesti di assenso e risatine...) o gli esperimenti che apparentemente sembrano molto lontani gli uni dagli altri hanno qualche cosa in comune, forse hanno la stessa spiegazione ... che non vi dico per il momento.
Il cilindretto magnetizzato e il piano inclinato
Prendo delle strisce, una di legno, le altre tre di alluminio. Quelle di alluminio sono una tutta intera, l'altra con una fenditura longitudinale e l'ultima con una fenditura trasversale.
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se questo è un cilindretto e questo un piano cosa mi viene in mente di fare?
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Di far scendere il cilindretto lungo il piano
Faccio rotolare il cilindretto lungo il piano di legno e poi lungo il piano di alluminio. Il cilindretto si comporta bene e rotola nello stesso modo, visivamente.
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E' il solo modo?
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Si può anche far scivolare
Faccio scivolare lungo il piano di legno. No problem. Prendo il piano di alluminio e ci provo: il cilindretto scivola molto più piano, pur essendo il piano inclinato nella stessa maniera.
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proviamo anche gli altri due piani
Con il piano con il taglio traversale scivola piano. Con il piano con il taglio longitudinale scivola veloce.
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è un po' come quando usavamo il disco tagliuzzato – dice uno – il taglio longitudinale fa ... qualche cosa...
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saggia osservazione. Il fenomeno fisico alla base deve essere lo stesso, anche se gli esperimenti sono diversi.
Il pendolo di foucault (che non poteva mancare)
Prendo un pendolo fatto da un'asta e da un disco di rame pieno. Il pendolo passa attraverso le espansioni di due elettromagneti (anche se loro ancora non sanno che cosa sono gli elettromagneti...) e oscilla come deve oscillare un bravo pendolo. Poi collego i due elettromagneti a un circuito con un genratore. Faccio passare la corrente e il pendolo si smorza rapidamente.
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se adesso sostituisco il disco pieno con un disco tagliuzzato che succede?
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Il pendolo oscilla molto meglio? - accenna qualcuno
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proviamo
Faccio la prova e il pendolo non si ferma subito
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Be', direi che vi ho fatto vedere dei fenomeni, degli esperimenti, che hanno alla base qualche cosa di simile. La spiegazione è molto complessa, non è poi così semplice e vi arriverà verso ... la fine del corso. Oppure no, ve la posso dare subito
Mi dirigo alla lavagna e scrivo, leggendole ad alta voce, le quattro equazioni di Maxwell. Mi volto
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adesso è chiaro, no?
Risata generale
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eppure la spiegazione è proprio lì, solo che non si capisce molto. Credo che dobbiate aspettare un pochettino per capirci qualche cosa...