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Il Laboratorio in ogni aula

Misura del Periodo di un Pendolo Semplice

Scuolab è un prodotto WALL-T ®

Contatti: www.scuolab.com [email protected]

tel. 081 0606800

Manuale d’Uso

Scuolab Fisica – Vol.1 – Misura del periodo di un pendolo

1 INTRODUZIONE ............................................................................................................................................ 5

2 SPECIFICHE TECNICHE ................................................................................................................................. 6

2.1 REQUISITI HARDWARE................................................................................................................................ 6

2.2 REQUISITI SOFTWARE ................................................................................................................................ 6

2.3 INSTALLAZIONE ....................................................................................................................................... 6

2.4 AVVIO DEL SOFTWARE ............................................................................................................................... 6

2.5 ACCESSO ALLE ESPERIENZE LABORATORIALI ..................................................................................................... 7

2.6 INTERAZIONE CON GLI OGGETTI .................................................................................................................... 8

2.7 I TASTI FUNZIONE .................................................................................................................................... 8

2.7.1 Blocco Note .................................................................................................................................... 8

2.7.2 Pick & Play .................................................................................................................................... 15

2.7.3 Zoom ........................................................................................................................................... 16

2.7.4 Grafico-Formule ............................................................................................................................. 16

2.7.5 Help ............................................................................................................................................. 17

2.7.6 Mostra forze ................................................................................................................................. 18

2.7.7 Esci ............................................................................................................................................. 18

2.8 OGGETTI E STRUMENTI ............................................................................................................................ 18

2.9 GESTIONE DEGLI ERRORI ........................................................................................................................... 19

3 DESCRIZIONE ESPERIMENTI ....................................................................................................................... 20

3.1 MISURA DEL PERIODO DI UN PENDOLO SEMPLICE .............................................................................................. 20

3.2 DESCRIZIONE SVOLGIMENTO ..................................................................................................................... 21

Manuale d’Uso


FIGURA 1. SCHERMATA DI ACCESSO ALLE ESPERIENZE DI LABORATORIO ...................................................................................... 7

FIGURA 2. INFO & CREDITS .......................................................................................................................................... 7

FIGURA 3. INTERFACCIA DI WALL-T SCUOLAB .................................................................................................................... 8

FIGURA 4. TAB BLOCCO NOTE - “COSE DA FARE” ................................................................................................................ 9

FIGURA 5. TAB BLOCCO NOTE - “CARATTERISTICHE STRUMENTI” ........................................................................................... 10

FIGURA 6. LETTURA DELLE CARATTERISTICHE DEGLI STRUMENTI ............................................................................................ 10

FIGURA 7. TASTO CORREGGI ...................................................................................................................................... 10

FIGURA 8.TAB BLOCCO NOTE “MISURAZIONI”- UNITÀ DI MISURA ........................................................................................... 11

FIGURA 9. TAB BLOCCO NOTE “MISURAZIONI”- RACCOLTA DATI ............................................................................................ 12

FIGURA 10.TABELLA DEI RISULTATI - UNITÀ DI MISURA ........................................................................................................ 13

FIGURA 11. TABELLA DEI RISULTATI (ES. ANALISI DEI RISULTATI) ........................................................................................... 13

FIGURA 12. TASTIERINO VALORI, GRANDEZZE, SIMBOLI E UNITÀ DI MISURA PER LA COMPILAZIONE DELLE CELLE ..................................... 14

FIGURA 13. PICK AND PLAY (P&P) .............................................................................................................................. 15

FIGURA 14. ESEMPIO STRUMENTI E OGGETTI NEL P&P TRASCINABILI SULLA SCENA ...................................................................... 16

FIGURA 15. ZOOM ................................................................................................................................................... 16

FIGURA 16.TAB “GRAFICO-FORMULE” ........................................................................................................................... 17

FIGURA 17. HELP - ISTRUZIONI .................................................................................................................................... 17

FIGURA 18. GRAFICIZZAZIONE DELLE FORZE AGENTI ATTRAVERSO DEI VETTORI TRIDIMENSIONALI IN TRASPARENZA ................................ 18

FIGURA 19. TASTO ESCI ........................................................................................................................................... 18

FIGURA 20. ESEMPIO DI ERRORE DETERMINATO DALLO STRUMENTO (ATTRITO PER TRASCINAMENTO)................................................. 19

FIGURA 21. PIANO DI LAVORO ESPERIENZA: MISURA DEL PERIODO DI UN PENDOLO SEMPLICE ........................................................... 20

FIGURA 22. ESPERIENZA 11 - TABELLA “CARATTERISTICHE STRUMENTI” ................................................................................. 21

FIGURA 23. ESPERIENZA 11 - TABELLA “MISURAZIONI” ...................................................................................................... 22

FIGURA 24. ESPERIENZA 11 - MISURAZIONE DELLA MASSA DELLA SFERA .................................................................................. 23

FIGURA 25. ESPERIENZA 11 - COLLOCAZIONE SFERA SUL FILO E DIMENSIONAMENTO DELLA LUNGHEZZA ............................................. 24

Manuale d’Uso


FIGURA 26. ESPERIENZA 11 - ZOOM PER LA DETERMINAZIONE DELLA LUNGHEZZA DEL FILO ............................................................ 24

FIGURA 27. ESPERIENZA 11 - TABELLA “MISURAZIONI MASSA”............................................................................................. 25

FIGURA 28. ESPERIENZA 11 - TABELLE“MISURAZIONI AMPIEZZA” E “MISURAZIONI LUNGHEZZA” ..................................................... 26

FIGURA 29. ESPERIENZA 11 - UNITÀ DI MISURA TABELLA “ANALISI RISULTATI” .......................................................................... 26

FIGURA 30. ESPERIENZA 11 - VALORI TABELLA “ANALISI RISULTATI” ...................................................................................... 27

FIGURA 31. ESPERIENZA 11 - GRAFICO MOTO DEL PENDOLO ................................................................................................. 27

Manuale d’Uso


1 Introduzione Wall-T Scuolab è un software che riproduce virtualmente un laboratorio scientifico didattico, in un ambiente

immersivo 3D, col quale svolgere le principali esperienze laboratoriali previste dai programmi ministeriali.

Progettato da docenti provenienti dalla Scuola Italiana, il prodotto mira a capitalizzare l’investimento nelle LIM

(Lavagne Interattive Multimediali).

Wall-T Scuolab è nato dall’idea di riprodurre un vero e proprio laboratorio didattico in ambiente virtuale con cui

lo studente può interagire con le stesse modalità con cui farebbe nella realtà. Le azioni da compiere nel corso

delle esperienze non sono una mera astrazione, né sono compiute con l’ausilio automatizzato del mezzo

informatico, ma si è inteso preservare l’osservazione quantitativa dell’esperimento attraverso la pratica della

misurazione, il controllo di quanto ottenuto con l’esame critico dell’esperienza condotta a termine, la necessità

di effettuare i calcoli manualmente. L’aspetto grafico degli strumenti e degli oggetti, così come l’interazione

con essi, conserva volutamente le modalità che caratterizzano i fenomeni reali. Allo stesso modo, il software

impone la manualità dei calcoli e non ne prevede, per scelta didattica, la relativa correzione.

In questo modo, l’uso del mezzo informatico (PC o tablet) non fa perdere le capacità sperimentali e la

percezione degli aspetti osservabili, ma conserva inalterate le capacità tecniche e le abilità usate nelle

tecniche manuali tradizionali.

Wall-T Scuolab Fisica Volume 1, destinato alle Scuole Secondarie di secondo grado, contiene le seguenti

esperienze laboratoriali di fisica:

Esperienza 1: Misura delle lunghezze con il calibro

Esperienza 2: Misura delle masse con la bilancia

Esperienza 3: Misura delle densità

Esperienza 4: Misura della costante elastica della molla

Esperienza 5: Regola del Parallelogramma

Esperienza 6: Il piano inclinato

Esperienza 7: Leve: Equilibrio dei momenti

Esperienza 8: Misura del coefficiente d’attrito statico per trascinamento

Esperienza 9: Misura del coefficiente d’attrito statico con il piano inclinato

Esperienza 10: Principio di Archimede

Esperienza 11: Misura del periodo di un pendolo semplice

Si precisa che il presente documento non si configura come Manuale teorico-didattico, finalizzato alla

spiegazione di concetti la cui trattazione è demandata ai libri di testo o altra documentazione fornita dal

docente, bensì come Manuale d'uso del prodotto software.

Manuale d’Uso


2 Specifiche Tecniche

2.1 Requisiti hardware Wall-T Scuolab presenta una notevole complessità di oggetti (assets) 3D per cui si raccomanda l’uso di un

computer di recente costruzione (almeno Intel core I2 Quad o equivalente) e con una scheda grafica dedicata.

L’utilizzo di schede video on board è sconsigliato a meno che non si tratti di computer di recente produzione (<

1 anno) che tipicamente includono potenti chipset video sulla scheda madre o all’interno della CPU stessa

(motherboard).

In ogni caso la CPU deve supportare il set di istruzioni noto come SSE2. Per esempio una scheda video come

NDIVIA GeForce 8400 GS con 512 GB del 2007 rappresenta un requisito minimo per un uso di Wall-T Scuolab

con risoluzione 1024x768.

Un altro fattore importante è la quantità di RAM: si raccomandano minimo 4 GB.

2.2 Requisiti software Wall-T Scuolab funziona con sistema operativo Microsoft Windows 7 o sup..

I sistemi operativi, per poter utilizzare al meglio le componenti hardware del computer necessitano di adeguati

software per ogni periferica connessa. Si suggerisce di aggiornare all’ultima versione tutti i ‘driver’ per le

periferiche installate, in modo particolare quelli della scheda video.

L’aggiornamento dei driver può essere effettuato con Windows Update, selezionando gli “aggiornamenti

suggeriti”, oppure utilizzando appostiti programmi gratuiti, come, ad esempio, Driver Booster dell’azienda IoBit

(www.iobit.com).

2.3 Installazione Inserire la chiavetta USB contenente il software nella rispettiva porta del proprio PC e cliccare sul file

setup_ScuoLab.exe.

Accettare le condizioni di licenza e continuare l’installazione guidata.

2.4 Avvio del software Per migliorare le prestazioni dell’applicazione, prima dell’avvio, si consiglia di effettuare le seguenti operazioni:

settare la risoluzione della scheda video a 1024 X 768;

chiudere le altre applicazioni in uso sul PC in modo da razionalizzare l’uso delle risorse;

in caso di utilizzo su LIM, effettuare a calibrazione.

Cliccare sull’icona presente sul desktop del proprio PC oppure avviarlo dal menù start di windows.

Manuale d’Uso


2.5 Accesso alle esperienze laboratoriali La schermata di avvio introduce l’utente nell’aula del laboratorio (Figura 1) dove sono visibili:

la lista di esperienze a cui poter accedere (Figura 1);

il tasto “Wall-T Scuolab”, che contiene le informazioni di distribuzione e sviluppo del

prodotto (Figura 2).

La copia del software fornita è contrassegnata (sulla lavagna) dalla denominazione del titolare

della licenza.

Figura 1. Schermata di accesso alle esperienze di laboratorio

Figura 2. Info & Credits

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2.6 Interazione con gli oggetti Wall-T Scuolab è un ambiente di realtà aumentata nativamente concepito per un uso su Lavagne Interattive

Multimediali (LIM). Per tale motivo l’interazione con tutti gli oggetti presenti avviene con il touch. Lo

spostamento di tutti gli oggetti avviene tramite trascinamento degli stessi all’interno dello spazio della scena.

Per motivi di utilizzabilità spesso tali spostamenti sono vincolati a certe posizioni (p. es. gli oggetti possono

essere spostati dal pannello Pick & Play alla scena e viceversa).

Allo stesso modo, l’apertura/chiusura dei tab presenti sull’interfaccia avviene toccando i tasti.

2.7 I tasti funzione L’interfaccia, pur presentando specifiche contestualizzazioni in ciascuna esperienza, è tuttavia caratterizzata

da alcune costanti grafiche e di funzionamento. Si tratta nello specifico di tasti che, una volta selezionati dallo

studente con un tocco, apriranno dei sottomenù o “tab”, il cui contenuto varia a seconda degli esercizi. I

tab/menù si aprono e chiudono cliccando sulla rispettiva icona/tasto.

Figura 3. Interfaccia di Wall-T Scuolab

Di seguito, le singole funzioni nel dettaglio.

2.7.1 Blocco Note

Il blocco note, posto in alto a sinistra dell’interfaccia, comprende le tabelle:

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“Cose da fare” (Figura 4), in cui vengono riepilogati i principali step che compongono l’esperienza;

“Caratteristiche Strumento”(Figura 5), in cui annotare le caratteristiche (portata, sensibilità, grandezza

misurata e unità di misura) degli strumenti di misurazione utilizzati in ciascuna esperienza;

“Misurazioni”(Figura 8; Figura 9), riservata all’annotazione dei valori delle misurazioni, con le relative

unità di misura, utili allo svolgimento della prova.

Queste tabelle variano a seconda dell’esperienza e costituiscono un vero e proprio “quaderno” in cui lo

studente svolge la prova dal punto di vista del calcolo.

Quando la singola esperienza contempla un’analisi dei risultati finali (Figura 11), alle suindicate tabelle se ne

aggiunge una finale (denominata a seconda dell’esperienza“Analisi dei Risultati”, “Calcolo delle Forze”,

“Esercizio”, ecc.), in cui raccogliere i dati di sintesi.

2.7.1.1 Tab “Cose da fare”

Gli step presenti nella tabella “Cose da fare” quando, di volta in volta vengono completati, sono contrassegnati

da un segno di spunta (Figura 4).

Figura 4. Tab Blocco Note - “Cose da fare”

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2.7.1.2 Tab “Caratteristiche Strumenti”

Figura 5. Tab Blocco Note - “Caratteristiche Strumenti”

Per poter rilevare le caratteristiche degli strumenti di ciascuna esperienza, per poi annotarle nell’apposita

scheda “Caratteristiche Strumenti”, è necessario, generalmente, trascinare tali strumenti dal tab Pick& Play

(P&P) sul tavolo da lavoro, se non già presenti, e utilizzare lo zoom per leggerne i valori (Figura 6).

Figura 6. Lettura delle caratteristiche degli strumenti

Per quanto riguarda l’unità di misura da annotare come riferimento dei valori di sensibilità e portata

nell’apposita cella, per convenzione, è stata utilizzata quella riportata sullo strumento.

La tabella “Caratteristiche Strumenti”, inoltre, prevede la verifica di correttezza dei dati immessi attraverso il

tasto “Correggi” (Figura 7). I tentativi di compilazione consentiti nella tabella sono tre; se una volta selezionato

il tasto “Correggi” la misurazione è corretta, la casella si colora di verde e non è più modificabile; in caso di

errore il colore è giallo e rimane modificabile; in caso di terzo errore il colore sarà rosso e subito dopo le

caselle saranno compilate dal sistema con i valori corretti e non saranno modificabili.

Figura 7. Tasto Correggi

2.7.1.3 Tab “Misurazioni”

La tabella “Misurazioni” prevede due fasi di compilazione.

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Nella prima devono essere immesse le unità di misura con cui ciascuna delle grandezze misurate nel corso

dell’esperienza saranno espresse (Figura 8). L’immissione dell’unità di misura di riferimento prevede la verifica

della correttezza attraverso il tasto “Correggi”, sempre nei limiti dei tre tentativi.

Una volta immessa l’unità di misura, la tabella delle misurazioni si predispone per la seconda fase che prevede

l’annotazione vera e propria dei dati numerici rilevati nelle misurazioni.

Le unità di misura indicate nella prima fase (Figura 8), sono riportate sulla colonna corrispondente nella tabella

delle misure (Figura 9). Si noti che, qualora l’imputazione dell’unità di misura effettuata nella fase precedente

sia stata indicata dal sistema a causa di un triplice errore dell’utente, tale unità di misura sarà indicata in rosso

(Figura 9).

Figura 8.Tab Blocco Note “Misurazioni”- Unità di misura

Manuale d’Uso


Figura 9. Tab Blocco Note “Misurazioni”- Raccolta dati

La compilazione delle misure (seconda fase) non prevede la verifica di correttezza dei dati immessi (con

eccezione dell’esperienza 1 e dell’esperienza 2), azione demandata al docente. Si noti che le celle che

prevedono valori calcolati (medie, risultati di equazioni, ecc.) devono essere calcolati manualmente dallo

studente poiché Wall-T Scuolab non effettua calcoli in automatico.

Infine, qualora l’esperienza preveda la raccolta di un numero multiplo di misurazioni (es. media errori

strumenti), sarà possibile aggiungere alla tabella un numero di righe a piacere (Aggiungi Riga).

2.7.1.4 Tab “Risultati”

Anche la tabella “Risultati” prevede due fasi di compilazione.

Nella prima devono essere immesse le unità di misura con cui i dati raccolti saranno espressi (Figura 10).

L’immissione di tali dati prevede la verifica della correttezza attraverso il tasto “Correggi”, sempre nei limiti dei

tre tentativi.

La seconda prevede l’annotazione vera e propria dei dati numerici. Le unità di misura indicate nella prima fase

(Figura 10), sono riportate sulla colonna corrispondente nella tabella delle misure (Figura 11). Si noti che,

qualora l’imputazione dell’unità di misura effettuata nella fase precedente sia stata indicata dal sistema a

causa di un triplice errore, tale unità di misura sarà indicata in rosso.

Manuale d’Uso


Figura 10.Tabella dei risultati - unità di misura

Figura 11. Tabella dei risultati (es. analisi dei risultati)

Qualora l’esperienza necessiti la raccolta di un numero multiplo di dati/misurazioni (es. media errori

strumenti), sarà possibile aggiungere alla tabella un numero di righe a piacere (Aggiungi Riga).

2.7.1.5 Tastierini dei valori

Le celle presenti nelle tabelle del blocco note sono compilabili attraverso specifici tastierini (Figura 12), che si

abilitano a comparsa cliccando sulla rispettiva cella da compilare, per ogni tipologia di elemento da immettere

(valore numerico, grandezza, simbolo o unità di misura).

Manuale d’Uso


Figura 12. Tastierino valori, grandezze, simboli e unità di misura per la compilazione delle celle

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2.7.2 Pick & Play

Il pannello Pick & Play (P&P) (Figura 13), posizionato in basso a destra dell’interfaccia,

comprende gli “Strumenti di Misura”, gli “Oggetti” e altre funzioni eventuali (slider, ecc.)

il cui utilizzo specifico è previsto in ciascuna esperienza.

Figura 13. Pick and Play (P&P)

Tra gli “Strumenti di Misura” vi sono, generalmente, gli strumenti di misurazione trascinabili nell’area di lavoro

necessari ai fini dell’esperienza (Figura 14), mentre tra gli “Oggetti da misurare", gli elementi di cui occorre una

misurazione in termini di dimensioni o altre grandezze, a seconda dell’esperienza selezionata (Figura 14).

Uno scroller consente di visualizzare tutti gli elementi disponibili in modo da selezionare e trascinare

l’elemento più idoneo allo svolgimento dell’esercizio.

Generalmente non è possibile collocare sulla scena strumenti di misura alternativi tra loro (per esempio il

calibro Palmer insieme al Ventesimale, due molle o due liquidi contemporaneamente, ecc.), così come più

oggetti non compatibili con l’esecuzione dell’esperienza (per esempio due masse incognite).

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Figura 14. Esempio strumenti e oggetti nel P&P trascinabili sulla scena

Gli oggetti/strumenti possono essere ricollocati nel pannello P&P semplicemente trascinandoli verso di esso.

2.7.3 Zoom

Lo strumento “Zoom” permette la comparsa o la scomparsa, all’interno della scena, di lenti

d’ingrandimento (Figura 15) in corrispondenza degli strumenti di misura o altri dettagli,

nell’intento di rendere la misurazione accurata (per esempio vedi Errore. L'origine riferimento non

è stata trovata.).

Figura 15. Zoom

2.7.4 Grafico-Formule

La funzione “Grafico-Formule”, a seconda dell’esperienza scelta, permette una rappresentazione

grafica (per esempio in curva gaussiana) dei dati misurati, elaborati e ottenuti, oppure contiene

eventuali formule utili allo svolgimento dell’esperienza stessa (Figura 16). Il grafico viene

generato dal sistema sulla base dei dati immessi nel blocco note (a seconda dell’esperienza) e,

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generalmente, almeno su un minimo di tre valori.

Figura 16.Tab “Grafico-Formule”

2.7.5 Help

Ciascuna esperienza contiene informazioni specifiche d’uso (Figura 17), grazie alle

quali è possibile individuare la corretta procedura di esecuzione dell’esperienza

laboratoriale selezionata. Con l’apposita icona di help è infatti possibile avvicinarsi

alla lavagna e leggere alcune indicazioni utili allo svolgimento.

Figura 17. Help - istruzioni

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2.7.6 Mostra forze

La funzione “Mostra forze” è visibile nelle esperienze che prevedono una rappresentazione

grafica dei vettori delle forze agenti durante l’esperimento effettuato (Figura 18).

Figura 18. Graficizzazione delle forze agenti attraverso dei vettori tridimensionali in trasparenza

2.7.7 Esci

Per abbandonare l’esperienza e ritornare sulla schermata di avvio iniziale, ovvero al menù delle esperienze

didattiche, è necessario cliccare sulla X in alto a destra (Figura 19). Nella home della lista esperienze questo

stesso tasto permetterà di chiudere l’applicazione.

Figura 19. Tasto Esci

2.8 Oggetti e strumenti Gli oggetti/strumenti già presenti nella scena all’apertura di un’esperienza non sono spostabili, mentre, per gli

altri, la collocazione nella scena avviene per trascinamento da parte dell’utente (mouse per uso con PC, tocco

con LIM) dal pannello P&P. La ricollocazione nel pannello P&P avviene sempre trascinando

l’oggetto/strumento nei pressi del tab.

I punti di collocazione degli stessi oggetti sulla scena sono predefiniti (es.: nel P&P, sull’oggetto principale

usato per l’esperimento presente nella scena, sul tavolo da lavoro, sul piano inclinato, sulla bilancia, su

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ganci/altri strumenti ecc.). Lo spostamento degli oggetti/strumenti dal P&P alla scena, quando possibile, è

facilitato grazie a un effetto “calamita” che aiuta l’utente nella collocazione dell’oggetto verso il punto target.

Generalmente non è possibile collocare sulla scena strumenti di misurazione alternativi tra loro (per esempio il

calibro Palmer insieme al Ventesimale, due molle o due liquidi contemporaneamente, ecc.), così come più

oggetti non compatibili con l’esecuzione dell’esperienza (per esempio due masse incognite). In tal caso, una

volta collocato uno degli oggetti/strumenti nella scena, gli altri sono disabilitati nel pannello P&P, quindi non

trascinabili.

2.9 Gestione degli errori In Wall-T Scuolab viene riprodotta l'evidenza dell'errore in tutte le esperienze in cui è contemplata la

misurazione di una grandezza fisica che implica tale evenienza, sia essa determinata dallo strumento o dal

misurando. Nello specifico, ripetendo la misurazione (ad. esempio della misura di un oggetto col calibro

Palmer o della misura della forza peso espressa dal dinamometro nel calcolo del coefficiente d’attrito per

trascinamento) dello stesso oggetto con lo stesso strumento, il valore riscontrato sarà leggermente diverso

(Figura 20), compatibilmente con la sensibilità dello strumento utilizzato.

Le molteplici misurazioni che implicano l’esistenza dell’errore, possono essere raccolte nel tab “Misurazioni”

del blocco note (funzione “Aggiungi Riga”), mentre il valore medio può essere annotato nel tab “Analisi

Risultati”, in modo da facilitare la considerazione dell'errore nei risultati sperimentali.

Figura 20. Esempio di errore determinato dallo strumento (attrito per trascinamento)

Manuale d’Uso


3 Descrizione esperimenti Come anticipato in precedenza, Wall-T Scuolab Fisica Volume 1, destinato alle Scuole Secondarie di secondo

grado, contiene 11 esperienze laboratoriali di fisica, di seguito riportiamo in dettaglio solo l’esperienza relativa

alla Misura del periodo di un pendolo semplice.

3.1 Misura del periodo di un pendolo semplice Questa esperienza consiste nella misurazione del periodo di oscillazione di un pendolo, variando massa,

lunghezza del pendolo e ampiezza dell’angolo.

Figura 21. Piano di lavoro esperienza: misura del periodo di un pendolo semplice

Manuale d’Uso


L’esperienza si svolge con i seguenti strumenti/oggetti, alcuni già presenti nella scena ed altri prelevabili dal

P&P:

Asta con base

Morsetto

Filo

Sfera con peso random1

Cronometro

Riga

Bilancia

3.2 Descrizione svolgimento Prima di eseguire l'esperienza, è necessario compilare la tabella “Caratteristiche Strumenti”, identificando le

caratteristiche degli strumenti di misurazione (la portata, la sensibilità, la grandezza misurata e la sua unità di

misura) (Figura 22) e le tabelle “Misurazioni” per ciascuna delle dimensioni considerate (massa, lunghezza e

ampiezza), in cui identificare le unità di misura delle diverse grandezze da misurare nell’ambito dell’esperienza

(Figura 23).

Figura 22. Esperienza 11 - Tabella “Caratteristiche Strumenti”

1Il software propone un peso random ogni volta che la sfera viene trascinata dal pannello P&P. Per cui, una volta collocata

nella scena, la sfera conserverà lo stesso peso iniziale.

Manuale d’Uso


Figura 23. Esperienza 11 - Tabella “Misurazioni”

Manuale d’Uso


Per poter compiere questa operazione è necessario utilizzare lo zoom per leggere le caratteristiche degli

oggetti, tutti già presenti sulla scena.

Completata la suddetta tabella e verificati i dati immessi selezionando il bottone “Correggi”, si può procedere

con l’esperienza.

L’esperienza può essere condotta scegliendo tra tre fasi diverse e indipendenti tra loro:

fase con massa variabile e lunghezza e ampiezza costanti;

fase con lunghezza variabile e massa e ampiezza costanti;

fase con ampiezza variabile e massa e lunghezza costanti.

Le azioni da compiere sono esattamente speculari tra le tre fasi, eccezion fatta per il valore variabile di una

delle dimensioni.

Partendo dalla prima (massa variabile), innanzitutto occorre trascinare la sfera dal P&P verso la bilancia (basta

lasciarla nei pressi della stessa) (Figura 24) e, una volta pesata con l’uso dello zoom, porla sul filo del pendolo

(trascinarla verso l’estremità del filo) (Figura 24). Trascrivere il valore rilevato (M) nella tabella “Misurazioni -

Massa” (Figura 27).

Figura 24. Esperienza 11 - Misurazione della massa della sfera

Successivamente, è necessario fissare il valore della lunghezza del filo agendo sul corrispondente slider

presente nel P&P (Figura 25).

Manuale d’Uso


Figura 25. Esperienza 11 - Collocazione sfera sul filo e dimensionamento della lunghezza

Fissata la lunghezza, procedere alla misurazione con la riga e il supporto dello zoom. Il valore corretto da

inserire nella tabella misurazioni è quello relativo al punto di contatto tra la riga e la massa campione, ovvero la

proiezione del baricentro della sfera (Figura 26).

Figura 26. Esperienza 11 - Zoom per la determinazione della lunghezza del filo

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Infine avviare il movimento del filo, trascinandolo per provocarne l’oscillazione, fissando l’ampiezza

dell’angolo desiderata (visibile ai lati dell’asta in alto). Il massimo angolo di oscillazione possibile è fissato a

30°.

Lo start del cronometro avviene in automatico all’avvio del pendolo. Lo studente deve fermare manualmente il

cronometro (toccandolo) al termine delle oscillazioni prefissate (visibili sul pannello in alto). Per fermare

l’oscillazione, dopo lo stop del tempo, basta cliccare sul filo del pendolo. In caso di esperienze con un elevato

numero di oscillazioni, è possibile accelerare il movimento oscillatorio agendo sullo slider della velocità (Figura

25).

Effettuate tali operazioni, trascrivere il valore riscontrato (t) e il numero di oscillazioni nella tabella

“Misurazioni - Massa” (Figura 27). Ripetere nuovamente l’esperienza2, lasciando inalterati i valori della

lunghezza del filo e l’ampiezza dell’angolo di oscillazione e modificando il valore della massa. Il valore della

massa si modifica riportando la sfera nel P&P per poi trascinarla nuovamente sulla bilancia: in questo modo si

otterrà un nuovo valore random. Riavviare il pendolo e, raggiunto il numero di oscillazioni previste, bloccare il

cronometro e rilevare il valore di t. Annotare i dati nella tabella “Misurazioni - Massa” (Figura 27) utilizzando

l’opzione “Aggiungi Riga”.

Figura 27. Esperienza 11 - Tabella “Misurazioni Massa”

Terminata la serie di simulazioni, calcolare il tempo medio, il valore di ∆𝑡𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜, il valore di T e ∆𝑡.

Quanto descritto in precedenza con la massa variabile, può essere ripetuto con la lunghezza e l’ampiezza

variabile riportando le misurazioni nei rispettivi tab (Figura 28).

2 La ripetizione più volte dell’esperienza si rende necessaria per considerare l’errore di misura compiuto dal misurando.

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Figura 28. Esperienza 11 - Tabelle“Misurazioni Ampiezza” e “Misurazioni Lunghezza”

Per quanto riguarda nello specifico le misurazioni rilevate al variare della lunghezza, solo in questo caso è

necessario completare l’esperienza compilando la tabella “Analisi Risultati”, prima con le unità di misura

corrispondenti (Figura 29), poi annotando numero di oscillazioni, T e ∆𝑡 (rilevati in precedenza), T2, ∆𝑇2, l e

misurare, infine, l'accelerazione di gravità (g) usando la formula del periodo del pendolo (Figura 30).

Figura 29. Esperienza 11 - Unità di misura tabella “Analisi Risultati”

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Figura 30. Esperienza 11 - Valori tabella “Analisi Risultati”

Si noti che la compilazione della tabella “Analisi Risultati” consente la visualizzazione di una retta nei limiti

degli errori, cliccando sul tasto “Grafico e formule”, su un grafico cartesiano, ponendo sull’asse delle ascisse

la lunghezza e sull’asse delle ordinate T2 (Figura 31).

Figura 31. Esperienza 11 - Grafico moto del pendolo

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