Materiali - Strumenti

Non occorre una strumentazione particolarmente complessa o costosa. La ricerca e la scelta dei materiali necessari per le attività sperimentali deve essere fatta con una certa cura, perché può condizionare l'impostazione dell'unità di lavoro. E' necessario che l'insegnante esegua preliminarmente le varie attività con i materiali disponibili, in modo da poter effettuare le opportune scelte didattiche.

Attività iniziali (esperienze di tipo qualitativo)

Servono molle ed elastici di vario tipo (foto_1).

Esperimenti sull'allungamento delle molle (linearità)

• Esistono, in commercio, molle di vario tipo. Per gli esperimenti sull'allungamento servono due molle "ad elica" di uguale lunghezza, ma di diverso comportamento rispetto alla trazione; non devono essere eccessivamente rigide e non troppo corte; devono essere abbastanza sensibili rispetto alle unità di peso utilizzate per garantire variazioni di lunghezza facilmente apprezzabili. (foto_2) Non è facile reperire molle aventi le caratteristiche elencate. Esistono in commercio molle "didattiche", da laboratorio; alcune fabbriche di molle vendono delle scatole con campioni delle molle prodotte; si può cercare nei negozi di ferramenta o in casa ... Bisogna eseguire alcune prove per verificare la linearità della relazione tra lunghezza e peso applicato: le molle didattiche garantiscono una risposta uniforme nell'intervallo di elasticità, mentre per alcune molle la proporzionalità tra allungamento e peso si osserva solo dopo aver applicato un certo peso iniziale che stacca le spire (non è, comunque, un grosso problema: può essere, anzi, una buona occasione per discutere i limiti di validità del modello matematico utilizzato...); nei cataloghi delle ditte si trovano anche molle progettate per mostrare un comportamento non lineare, non adatte per gli esperimenti programmati.
  
  
• Un supporto per appendere le molle ed effettuare le misure. Può essere usata una tavoletta rettangolare di compensato (o altro materiale): le dimensioni devono essere verificate in relazione alle caratteristiche delle molle e dei pesi utilizzati. Sulla tavoletta deve essere fissato un chiodo od una vite, per appendere le molle e sulla superficie possono essere sistemati dei fogli di carta millimetrata, costruendo una scala graduata per misurare le lunghezze raggiunte al variare del peso applicato. (foto_3). Esistono, ovviamente, soluzioni alternative che possono essere facilmente progettate dall'insegnante: può essere, ad esempio, utilizzata una parete, piantando un chiodo e fissando opportunamente una striscia di carta millimetrata sulla sua superficie e ottenendo così una strumentazione stabile e facilmente utilizzabile).
  
  
• Fermagli da ufficio, rondelle, dadi... da utilizzare come unità di peso. La scelta, anche, in questo caso, dipende dalle caratteristiche delle molle disponibili (foto_4). Si tratta di materiale facilmente reperibile (cartolerie, negozi di ferramenta). I pesi possono essere applicati usando, ad esempio, fermagli aperti, ganci, sacchetti.

Esperimenti sulla "molla doppia"

Due molle di lunghezza una doppia dell'altra, ma uguali nelle altre caratteristiche (diametro spire, sezione, materiale...); se non si trovano molle di questo tipo, si possono usare due molle identiche da utilizzare singolarmente e poi in serie. In questo secondo caso è più facile reperire molle adatte all'esperienza: possono essere usate anche molle piuttosto rigide, a cui applicare pesi abbastanza elevati (1-2 kg). Vanno bene, ad esempio, le molle utilizzate in alcune lampade da ufficio o altre molle acquistabili nei negozi di ferramenta (foto_5).
E' possibile, se non si hanno a disposizione molle adatte agli esperimenti, effettuare le esperienze usando elastici: si possono ricavare da uno stesso elastico due pezzi di lunghezza una doppia dell'altra.

Esperimenti finali sugli elastici (non linearità)

Due elastici di uguale lunghezza, ma di diversa consistenza: si possono usare normali elastici da ufficio o da cucito, selezionando opportunamente quelli adatti alle esperienze descritte (situazione didattica E).
Gli elastici possono essere appesi usando, ad esempio, "mollette" per tende. (foto_6).
Per gli altri materiali (supporto, pesi...) valgono le considerazioni fatte per gli esperimenti sull'allungamento delle molle.

Materiale opzionale

• Uno o più PC: un foglio elettronico può essere utilizzato durante gli esperimenti sull'allungamento di molle o elastici e nel lavoro sul modello matematico.
• Una macchina fotografica digitale: può essere utile per documentare alcune fasi delle attività sperimentali.
• Due dinamometri con diversa portata e sensibilità: possono essere utilizzati in alcune fasi del lavoro (analisi degli strumenti, confronto scale graduate, verifiche sperimentali usando molle in serie e in parallelo).