Il moto rettilineo

Attività introduttive (percorso basato sulla proposta tratta dal sito http://www.les.unina.it/Le%20attivita/percorsi/movimento/mov.html)

Richiamo di idee ed esperienze sul moto nella vita quotidianar ed invito a realizzare passeggiate in libertà e a descriverle a parole, attraverso risposte a  domande del tipo:

• Come possiamo descrivere una camminata, una corsa? (introduzione dei concetti di traiettoria ed andamento)
• Che grandezze sono coinvolte? (distanza, velocità, tempo…)
• Cosa significa “Mi sto muovendo” oppure “Sono fermo”? Posso essere contemporaneamente in moto e fermo? (necessità di un sistema di riferimento: posso essere fermo rispetto al suolo, ma in movimento rispetto al sole…)

• I ragazzi camminano lungo una traiettoria rettilinea di lunghezza data, suddivisa in un certo numero di parti uguali
• misurano il tempo impiegato per percorrere ciascuna frazione e l’intero percorso (al termine di ogni frazione c’è un ragazzo che ferma il cronometro quando il “camminatore” gli passa davanti - vedi disegno)
• calcolano la velocità media per ogni frazione e sull’intero percorso
• tracciano in Excel il grafico distanza/tempo

Dati raccolti: la camminata di Amin

Camminata registrata da un sensore di moto

E’ stato poi introdotto il sistema di acquisizione dati costituito da sonar – interfaccia - computer e software relativo,

I ragazzi, a turno, si sono mossi prima liberamente e poi con andatura regolare lungo una traiettoria rettilinea davanti al sonar, mentre il resto della classe osservava e commentava i grafici proiettati su uno schermo.
Facilmente la classe ha scoperto che, perché compaia:

• 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 spezzata (ma sempre in salita o sempre in discesa) indica che durante la camminata si sta cambiando velocità (il moto non è uniforme)
• una linea "a onde" si deve cambiare più volte verso della camminata (avanti e indietro)

Esempio di camminata in cui ci si allontana dal sensore ad una velocità costante di circa 1,3 m/s, partendo da circa 1,8 m dal sensore. Si osserva che la linea teorica del fit lineare si sovrappone quasi perfettamente alla linea sperimentale (in rosso).

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.
Si sono anche sfidati gli alunni a riprodurre, con il proprio movimento, grafici assegnati, 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 della Vernier, sia tracce lasciate 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.
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.