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Disegno degli esperimenti: quanto è utile? Come realizzarlo?

Laboratorio

Molte volte a scuola, ma anche sul lavoro, soprattutto in campo scientifico, ci si trova in difficoltà davanti ad un problema poichè non si sa quale via scegliere o come organizzare la risoluzione. Allora molto utile risulta ricorrere agli esperimenti, che permettono di capire il metodo migliore per risolvere ed affrontare la questione. Risulta per questo necessario scrivere ciò che facciamo per via pratica, per poter trarre delle conclusioni più facilmente.

Ecco perchè si ricorre a dei brevi riassunti scritti e a disegni schematici. Molto spesso nella storia, problemi di grande portata, impossibili da risolvere a mente, sono stati sciolti mediante schemi. Inoltre, fare il disegno di un esperimento, permette di capire quali sono le prossime mosse da fare e quali sono le condizioni in cui si opera. Basti pensare all’importanza del disegno nell’esperimento di Millikan (colui che ha scoperto la carica dell’elettrone ed ha aperto la strada alla moderna meccanica quantistica) sulle goccioline d’olio o all’esperimento di Young per l’interferenza della luce. Tutto diventa più chiaro con il disegno: esso ha la stessa importanza che ha un progetto per un geometra. Questo è necessario quando interviene il ragionamento (nel momento in cui si risolvono problemi con formule date precedentemente e senza bisogno di alcun passaggio logico, lo schema perde d’importanza) perchè il cervello opera meglio se ha davanti a sè una rappresentazione grafica del proprio pensiero. Un altro tratto degno di nota del disegno è che esso può essere compreso da chiunque, in qualsiasi parte del mondo, a differenza di un testo scritto che per essere divulgato deve essere prima tradotto.

Come realizzare un buon disegno

  1. Prima di tutto è necessario raffigurare il contesto in cui ci troviamo, ossia se l’esperimento avviene all’aria aperta, nell’acqua oppure su un altro pianeta. Infatti ciò influenza la pressione, la forza di gravità.
  2. Il passo successivo è raffigurare l’oggetto preso in esame con una certa approssimazione. Solitamente questo non viene rappresentato in modo realistico, ma mediante delle forme geometriche che rendano l’idea del corpo reale (un cerchio, un triangolo, un quadrato…).
  3. Il terzo step è la raffigurazione delle forze presenti, mediante una freccia (il vettore, dotato di direzione, verso e intensità). È importante scomporre le forze che non hanno la stessa direzione per poter facilitare i calcoli e poter rappresentare le forze risultanti. La forze quasi sempre presente sono la forza peso, data dall’attrazione gravitazionale di 2 corpi (solitamente uno dei due è la Terra)e la forza d’attrito dovuta all’aria. Questa in molti casi, essendo per oggetti di piccole dimensioni quasi zero, trascurata. Le forze presenti possono però essere molte altre, in base alle condizioni di svolgimento dell’esperimento (forza centrifuga e centripeta, forza elettrica, forza magnetica…). Non solo le forze vanno rappresentate con vettori ma anche altre grandezze, come la velocità, la pressione, il lavoro.
  4. Il quarto e penultimo passaggio è quello di scrivere il nome ai vari elementi illustrati. Per fare ciò è consuetudine usare la terminologia del sistema internazionale (SI). I più comuni sono le masse, indicate con m, le forze, F (in base al tipo viene aggiunta una lettera minuscola dopo, ad esempio Fp=forza peso, Fa= forza d’attrito…), la velocità, v, il volume, V (attenzione a non confonderle!!), l’energia ξ (anche questa di diversi tipi, K=energia cinetica, U=energia potenziale, Fe=forza elastica), il momento, M, e così via.
  5. Anche le proporzioni sono importanti: un vettore con modulo maggiore deve essere più lungo di un vettore con modulo minore per capire in quale direzione si muove il corpo (verso l’alto, verso il basso..) e per rappresentarne in modo corretto la risultante.
  6. Prima di iniziare ad analizzare il disegno realizzato e trarne conclusioni, bisogna aggiungere dei simboli convenzionali, ad esempio quale verso si positivo e quale negativo, per evitare di cadere in errore durante i calcoli.

Durante il ragionamento è possibile aggiungere altri elementi nel disegno, anche se è consigliato, per ogni cambiamento di situazione, realizzare un altro schema, così da poter ripercorrere a ritroso i passaggi svolti in precedenza.

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