Abbiamo diverse molle di plastica colorata.
Quali sono le variabili rilevanti?La larghezza
La lunghezza
I cerchi
I cerchi si chiamano spire, la variabile è allora il numero delle spire.
Prendiamo una sola molla, dotata di piattini nella prima e nell'ultima spira
Cosa si può fare con questa molla?
Si può allungare
Si può mandare su e giù ... far oscillare.
Che variabili ci sono nell'allungamento?
Quanto si allunga,
quante spire lasciamo allungare
la distanza tra una spira e l'altra: più si va giù e più sono vicine.
Perché le spire in basso sono più vicine e quelle in alto sono più allungate?
Perché quelle in alto hanno tutte quelle al di sotto che le tirano con più forza perché sono tante e pesano molto.
Allora la forza del peso è un'altra variabile? Sì!
Quindi se aggiungo un peso nel piattino sotto cosa succederà?
Si allungherà di più!
L'allungamento è una variabile in ingresso o in uscita?
In uscita!
Bene, e quali sono le variabili in ingresso?
Il peso, le spire...
Attacchiamo la molla a penzolare dal bordo alto della lavagna. Vedete un modo semplice per misurare l'allungamento? Sì, contiamo i quadretti!
Possiamo usare la molla come bilancia. Aggiungo un centesimo sul piattino, e facciamo un segno sulla lavagna per indicare dove arriva il piattino. Ripeto la stessa cosa con due, tre e quattro centesimi. Verifichiamo la riproducibilità. Rimetto un solo centesimo e il piattino ritorna allo stesso livello di prima.
Ora vediamo se indovinate quanti centesimi metto (metto un gessetto e il piattino si ferma a metà tra i segni due e tre centesimi)
Allora? sono due o tre centesimi?
Ha imbrogliato! ha messo un gessetto!
Questa poteva essere un'occasione per parlare di variabili continue (es. peso, allungamento) e discrete (es. numero di centesimi, numero di spire).
Bene, mi avete scoperto. Significa che siete osservatori e scienziati acuti! ora vediamo le variabili dell'oscillazione. Cioè, cominciamo a far muovere quest'altra molla.
Prendiamo venti spire e vediamo come oscilla su e giù. Non vedete nessuna variabile?
Sììì! Si può fare allungare di più o di meno, la velocità...
Di più o di meno... si chiama ampiezza dell'oscillazione.
Adesso la farò oscillare sempre allo stesso modo e voi batterete le mani ogni volta che raggiungerà la massima estensione, in basso.
I bambini battono le mani con cadenza costante e chiedo: in musica, cos'è ciò che state riproducendo con le mani? ta, ta, ta....?
La frequenza, il numero di oscillazioni...
Ok, ma in musica? si dice frequenza?
no, ritmo!
Ok abbiamo un'altra variabile, il ritmo. Ritmo e frequenza significano la stessa cosa, ma ritmo è più facile, più conosciuto. Da che cosa dipende il ritmo? Posso cambiare liberamente il ritmo?
Sì, si può fare più forza, si può fare su e giù più velocemente...
Siete sicuri? Allora facciamo questo esperimento. Un gruppo inizia a battere le mani al ritmo delle oscillazioni. Poi a un certo punto comincio a spingere più velocemente e quando abbasso la mano sinistra anche l'altro gruppo comincerà a battere le mani, mentre il primo gruppo dovrà smettre di guardare la molla e dovrà solo continuare con lo stesso ritmo mantenendo lo stesso tempo. Se il ritmo cambierà avremo due gruppi che battono le mani in modo diverso.
L'esperimento non è riuscito pienamente perché entrambi i gruppi hanno continuato a seguire il ritmo della molla, che continuavano a vedere. Ma tutti si sono resi ugualmente conto che nonostante le aspettative il ritmo era rimasto identico. La molla faceva oscillazioni più ampie, ma andava anche più velocemente, per cui il ritmo rimaneva uguale.
L'esperimento è stato ripetuto più volte per convincersi che non si riusciva proprio a modificare il ritmo, anche con grandi differenze di ampiezza di oscillazione.
Secondo voi il ritmo è una variabile in ingresso o in uscita? Posso decidere il ritmo che mi pare?
No! rimane lo stesso.
E non posso cambiarlo in nessun modo?
Sì, cambiando il numero di spire... cambiando molla...!
Quindi è una variabile in ingresso o in uscita?
In uscita
ok! e il numero di spire pendenti?
In ingresso!
Proviamo allora a diminuire le spire. Solo dieci. Il ritmo aumenterà o diminuirà? Vediamo.
Con il battito delle mani scopriamo un ritmo più rapido di prima, che rallenta rilasciando di colpo le altre dieci spire.
Con trenta spire il ritmo diventa parecchio più lento.
Quindi più aumentano le spire e più rallenta il ritmo.
Invece più aumentavamo il peso, il numero di centesimi, e più aumentava l'allungamento.
Scriviamo delle frecce in su per indicare che facciamo aumentare una variabile in ingresso e una freccia in su o in giù per dire che la variabile in uscita aumenta o diminuisce.
Quando tutte e due le frecce sono in su, come nel caso peso - allungamento, si dice che c'è una correlazione diretta. Se invece le frecce sono una su e una giù, come nel caso del numero di spire pendenti e del ritmo, allora c'è correlazione inversa.
Ricordate la dipendenza tra lunghezza dell'elastico e il numero di giri nell'esperimento dell'elicottero? Come sono le frecce? Elastico più lungo, meno giri. freccia su, freccia giù. Correlazione inversa. E la correlazione tra numero di elastici e giri? Più elastici, più giri, due frecce in su, quindi... correlazione diretta.
Ora dobbiamo fare un gioco. Torvare quale molla ha un ritmo più rapido con venti spire.
Questa volta, dovremmo misurare il ritmo. Chi di voi ha un'idea su come misurare il ritmo con numeri?
Contiamo!
Contiamo fino a quanto?
Possiamo contare quante oscillazioni si possono fare in un certo tempo
Quindi ci vuole il tempo. Con cosa misuriamo la variabile tempo?
con l'orologio!
Ok. Prendiamo 30 secondi dall'orologio grande sulla parete e vediamo quante oscillazioni fa la molla in 30 secondi esatti. il bambino con la molla conta le oscillazioni dal via e stoppa a 30 secondi. Gli altri devono tenre d'occhio la lancetta dei secondi e dire stop dopo 30 secondi.
Ora sappiamo che una volta fissato il numero di spire non c'è verso di modificare il ritmo di oscillazione. Quindi tra le molle che abbiamo, di Giorgia, di Elena, le mie ecc., sceglietene tre, che secondo voi hanno possibilità di vincere la gara...
Marco, Elena e Giorgia effettuano la loro scelta, della gara che risulterà vinta da Giorgia che chiaramente aveva scelto la propria molla.
Il video di Elena e la lavagna mostrano i risultati di tutta l'esperienza sulle molle.
Chissà quali variabili devono essere prese in considerazione per riuscire a predire quale molla oscilla più rapidamente!
