APPROFONDIMENTO TEMATICO DI FISICA

APPROFONDIMENTO TEMATICO DI FISICA

Scienza e verità

La questione che riguarda la rottura epistemologica prende avvio, come si è detto in altra parte di questa sezione, dalla presenza di alcune “anomalie sperimentali” che hanno costituito l’approfondimento specifico del lavoro svolto. Molti allievi hanno chiesto di approfondire il rapporto teoria-esperimento mediante un intervento empirico in laboratorio teso a controllare la proprietà newtoniana di uguaglianza tra inerzia e gravità. I nove approfondimenti individuali hanno riguardato tutti un: “lavoro di ricerca inerente a un esempio concreto di condotta di un esperimento di Laboratorio di Fisica che si è posto l’intento di confermare empiricamente l’equivalenza tra massa inerziale e massa gravitazionale di uno stesso oggetto”. L’attività empirica ha visto gli allievi coinvolti come ricercatori in laboratorio alla prova concreta di un controllo sperimentale in prima persona mediante una serie di esercitazioni inerenti alla comprensione delle due tipologie di masse oggetto dell’esperimento.

LICEO CLASSICO SPERIMENTALE STATALE «B. RUSSELL» DI ROMA

APPROFONDIMENTO TEMATICO DI FISICA

Anno Scolastico 1996/97

Classe 3° Triennio Sez. B

Lavoro di laboratorio con carattere di ricerca sul tema:

equivalenza della massa inerziale e della massa gravitazionale.

Allievi:

1. Carucci Valentina

2. Ciriaco Francesca

3. Milani Claudia

4. Orlandi Giovanna

5. Pandolfo Ferdinando

6. Pozzetto Sara

7. Rabaglino Simone

8. Sciacchitano Daniele

9. Szpunar Germana

Insegnante di Fisica : Prof. Vincenzo Calabrò

ROMA - GIUGNO 1997

FASE A)

Misurazione indiretta della massa gravitazionale m_g di un corpo mediante il metodo:

ESP.1g) statico dell'allungamento di una molla elicoidale (prodotto dal corpo appeso a una molla m_g¨g=k¨x) utilizzando il grafico di taratura della molla; [ORLANDI]

ESP.2g) statico della bilancia a torsione unifilare di Cavendish; [CIRIACO]

ESP.3g) statico della bilancia di precisione ( metodi della tara e della doppia pesata di Borda e Gauss). [SZPUNAR]

ESP.5g) statico della trazione lenta esercitata su un oggetto appeso a un filo; [MILANI]

ESPERIMENTO4g) del picnometro;

FASE B)

Misurazione indiretta della massa inerziale m_i di un corpo mediante il metodo:

ESP.1i) dinamico delle oscillazioni armoniche di un pendolo elastico a molla elicoidale di periodo T=2 PI RADQ(m_i/k) utilizzando il grafico relativo alla "curva di taratura" della molla stessa; [CARUCCI]

ESPERIMENTO2i) dinamico delle oscillazioni di un carrello legato alle estremità a due molle su una guidovia a cuscino d'aria;

ESP.3i) dinamico di Fletcher (mediante il quale due slitte si muovono su una guidovia a cuscino d'aria di moto rettilineo uniformemente accelerato trascinate da una forza F=m_i¨a); [RABAGLINO]

ESP.4i) dinamico di Fletcher (mediante il quale una slitta si muove su una guidovia a cuscino d'aria di moto rettilineo uniformemente accelerato trascinata da una forza F=m_i¨a); [POZZETTO]

ESPERIMENTO5i) dinamico delle oscillazioni torsionali; [CIRIACO]

ESP.6i) cinematico della caduta libera (da una certa altezza P=m_i¨g); [ROMANI]

ESP.7i) dinamico dello strappo violento esercitato su un corpo sospeso a un filo; [MILANI]

ESP.8i) dinamico della accelerazione impressa a un sistema di due masse praticamente coincidenti nella macchina di Atwood; [PANDOLFO]

ESPERIMENTO9i) conferma sperimentale della legge di proporzionalità tra massa inerziale e peso mediante l’urto prodotto da due spinte uguali di due slitte su una guidovia a cuscino d’aria; [SCIACCHITANO]

FASE C)

Sintesi dei concetti di massa gravitazionale e massa inerziale e conferma numerica mediante confronto delle due proprietà e coincidenza delle misure ottenute e della precisione registrata attraverso la seguente serie di controlli sperimentali:

ESPERIMENTO1sintesi) conferma empirica della proporzionalità tra la massa inerziale e gravitazionale di un corpo e il suo peso mediante il metodo della caduta controllando le misure delle accelerazioni a e g; [ROMANI]

ESPERIMENTO2sintesi) conferma empirica della proprietà galileiana che corpi di massa diversa cadono con la stessa velocità e nello stesso tempo mediante il tubo a vuoto di Newton; [ROMANI]

ESPERIMENTO3sintesi) conferma empirica della identità della proprietà gravitazionale e inerziale di cui sopra relativa a due slitte di massa diversa che partendo contemporaneamente e scivolando su una guidovia a cuscino d'aria dimostrano che la distanza di partenza dei due oggetti rimane la stessa durante l'intera discesa; [RABAGLINO]

ESP.4sintesi) conferma empirica della equipollenza della massa inerziale e gravitazionale mediante confronto con i grafici di taratura delle curve l=l(mi) e T=T(mg); [ORLANDI]

ESPERIMENTO5sintesi) conferma empirica della relazione di proporzionalità diretta tra massa inerziale e massa gravitazionale nel caso di un corpo (slittino) posto su una guidovia a cuscino d'aria inclinata e in moto rettilineo uniformemente accelerato; [RABAGLINO]

ESP.6sintesi) conferma empirica della indipendenza degli effetti gravitazionali nel funzionamento del pendolo a molla inteso come bilancia inerziale che misura la massa inerziale in funzione del periodo di oscillazione del pendolo elastico attraverso la "curva di taratura"; [ORLANDI]

ESPERIMENTO7sintesi) misurazione indiretta del rapporto mi/mg di un oggetto e conferma empirica della equivalenza delle due proprietà mediante il metodo delle oscillazioni del pendolo semplice di I.Newton; [DI LEO]

ESPERIMENTO8sintesi) conferma empirica dell'equivalenza dei due concetti indagati mediante analisi teorica e critica degli esperimenti di F.G.Bessel, di R.Eotvos e di R.H.Dicke relativi al controllo empirico dell'uguaglianza tra massa inerziale e massa gravitazionale.

SCALETTA DEL LAVORO DI RICERCA RELATIVO ALLA SERIE DI ESPERIENZE SULLA EQUIVALENZA DELLA MASSA INERZIALE CON QUELLA GRAVITAZIONALE.

1. Introduzione e finalità del lavoro di ricerca: ;

2. Obiettivi specifici dell'esperimento;

3. Formulazione del problema teorico;

4. Serie di attività sperimentali;

5. Incapacità della meccanica newtoniana a spiegare l'equivalenza e suo superamento con la Teoria della relatività Generale;

6. Osservazioni critiche, approfondimenti, errori e conclusioni.

BIBLIOGRAFIA

1) M. JAMMER, Storia del concetto di massa, Milano, Feltrinelli, 1967,p.60;

(Il più completo e significativo studio del concetto di massa di un corpo esistente in letteratura)

2) A.B.ARONS, Guida all'insegnamento della fisica, Bologna, Zanichelli, 1992, pp.63-106;

(Guida didattica per organizzare delle lezioni con proposte di problemi, prove di verifica, esperimenti ed esercitazioni inerenti alla comprensione delle due tipologie di masse oggetto dell'esperimento)

3) P. FRANZOSI, La Ricerca in fisica. Principi e Tecniche, Brescia, La Scuola, 1978, pp.5-15, 119-127;

(Le basi della metodologia dell'indagine della fisica dal punto di vista specificamente fisico. Semplice esempio di condotta di un esperimento di fisica: la ricerca della legge del pendolo semplice)

4) M. CAPORALONI -S. CAPORALONI- R.AMBROSINI, La misura e la valutazione della sua incertezza nella fisica sperimentale, Bologna, Zanichelli, 1987;

5) F. MENZINGER, Le basi del metodo sperimentale, Urbino, NIS, 1992, pp.87-91;

6) B. GIORGINI, Massa inerziale e massa gravitazionale in «La Fisica nella Scuola», Anno XIII, 2, Aprile-Giugno 1980, pp.70-74;

7) R. FEYNMANN, La legge fisica, Torino, Boringhieri, 1971, p.22;

8) G. BERNARDINI, Perché la fisica, Brescia, La Scuola, 1984, pp.31-37;

9) B. BERTOTTI, Mach e la gravitazione, in «Conferenze di Fisica» a cura del M.P.I., Milano, Feltrinelli, Vol.II, 1967, pp.87-98;

10) E. MACH, La Meccanica nel suo sviluppo storico critico, Torino, Boringhieri, 1977, pp.239-240;

11) I. NEWTON, Principi di Filosofia Naturale, Bologna, Zanichelli, 1990, p.31;

12) A.DRIGO - G.ALOCCO, Fisica Pratica, Padova, Zannoni, 1962;

Roma, 10 Giugno 1997 L’insegnante di Fisica

Prof. Vincenzo Calabrò

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