come affrontare l'argomento delle forze in una scuola primaria

1. INTRODUZIONE
Il progetto, indirizzato ad una classe IV della scuola primaria, è finalizzato
all’acquisizione del concetto di forza, lavoro e moto. Attraverso una prima
fase teorica, nella quale verranno esposti tali concetti ai bambini, si passerà
poi all’atto pratico tramite una serie di verifiche e dimostrazioni, che hanno lo
scopo di far familiarizzare il bambino con la fisica, sia a livello teorico che
manuale/visivo.
OBIETTIVI
• Individuare le conoscenze che i bambini hanno su tale argomento ;
• Consolidare le conoscenze pregresse;
• Saper distinguere i concetti di forza, lavoro e moto;
• Passare dall’aspetto teorico all’atto pratico;
• Sapersi confrontare con gli altri
• Rispettare le regole
• Collaborazione
Le Forze

2. FASE PREOPERATORIA
Prima di introdurre il concetto di forza e tutto ciò ad esso connesso, si inizierà
col formulare delle domande ai bambini per verificare il livello di conoscenza,
in ambito scientifico, da loro posseduto. Chiedendo, per esempio:
•Cos’è secondo voi una forza?
•Quali tipi di forza conoscete?
•Come si può misurare una forza?
•In quale occasione si esercita una forza? Ect ect.
Successivamente, una volta terminata l’indagine, prese in considerazioni le
risposte date dai bambini, si provvederà ad introdurre l’argomento tramite un
esempio.

3. L’argomento sarà introdotto presentando loro l’esempio del TIRO ALLA FUNE.
Questa attività consiste nel formare due squadre e schierarle una da una
parte ed una dall’altra. Il gioco consiste nel tirare la fune fin quando, la
squadra che eserciterà maggiore forza, vincerà.
SITUAZIONE A DIDATTICA

4. Per rappresentare le forze che agiscono, con i bambini si utilizzeranno le
frecce poiché sono il simbolo che meglio rappresenta l’idea di qualcosa che
agisce su un corpo e che, in questo caso, lo tira da una parte all’altra. Grazie
alle frecce infatti è possibile indicare precisamente il punto di applicazione, la
direzione ed il verso.
La squadra che ha vinto deve avere messo in campo maggiore forza e
quindi la freccia va disegnata più lunga. Se si disegneranno, invece, due
frecce della stessa lunghezza, significherà che le forze saranno uguali.

5. Si spiegherà che le forze non agiscono sempre l’una contro
l’altra. Altro esempio può essere effettuato con uno zaino pieno
di libri, molto pesante, poggiato sul banco. Provando a spingerlo
con una sola mano, lo zaino non si muoverà perché
evidentemente è troppo pesante la forza che riesce ad esercitare
sulla mano, se invece utilizziamo anche la forza dell’altra mano, o
ci facciamo aiutare da un compagno, si riuscirà a spostare lo
zaino. Mentre nel tiro alla fune le forze andranno in due versi
opposti, nell’esempio dello zaino, la spinta avverrà nello stesso
verso.
VERIFICA DEI PREREQUISITI
Una volta semplificato il concetto di forza, si somministreranno a
ciascun bambino delle schede a risposta multipla, in forma
anonima.

6. 1. COS’è UNA FORZA?
A. È la causa capace di modificare lo stato di
quiete o di moto di un corpo oppure di
deformarlo
B. È la qualità che ci permette di essere forte
C. È la causa capace di spostare un oggetto o un
corpo

7. 2. COME SI MISURA UNA FORZA?
A. Con la bilancia
B. Con il metro
C. Con il dinamometro

8. 3. QUALI SONO GLI EFFETTI DI UNA FORZA SU UN
CORPO?
A. Lo deforma
B. Lo sposta
C. Lo deforma o lo mette in movimento a seconda
del tipo di forza

9. 4. QUAL’È L’UNITà DI MISURA DELLE FORZE?
A. Kilogrammo
B. m/s
C. Newton

10. 5. COS’È UN CORPO?
A. È una porzione di materia (o un oggetto)
B. È una persona
C. È una forza

11. LE FORZE: IL LAVORO E IL MOTO
In fisica le forze sono definite come le cause fisiche che determinano
una modificazione dello stato di quiete o di moto di un corpo o che ne
modificano la forma.
È possibile distinguere diversi tipi di forze, tra cui:
1. Muscolare: capacità che possiedono i muscoli di sviluppare
tensioni per vincere o opporsi a resistenze esterne;
2. Magnetica: è la forza esercitata da una calamita;
3. Di gravità: è una forza di attrazione tra due corpi;
4. Elastica: è una forza esercitata da una molla;
5. Elettrica: forza che agisce a distanza, anche quando gli oggetti non
sono in contatto diretto tra di loro;
6. Nucleare: agisce all’interno di nuclei atomici;
7. Idrostatica: permette ai corpi di galleggiare sui liquidi;
8. Attrito: si oppone al movimento di due corpi.

12. Per descrivere e misurare le forze bisogna prendere in esame:
•Intensità = data dagli effetti che la forza produce e misurata con il
dinamometro, utilizzando come unità di misura il Newton (N);
•Punto di applicazione = il punto nel quale viene applicata la forza;
•Direzione = la retta lungo la quale la forza agisce;
•Verso = il verso nel quale la forza agisce.
Più forze che interagiscono tra loro:
•Se vengono applicate sullo stesso punto, con la stessa direzione e lo stesso
verso, si dicono concordi e la risultante è la loro somma;
•Se vengono applicate sullo stesso punto, con la stessa direzione ma con verso
opposto, si dicono discordi e la risultante è data dalla loro differenza;
•Se agiscono in direzioni diverse, si applica la regola del parallelogramma.
Il lavoro è determinato dalla forza (F) per lo spostamento (s):
L= F x s
Esiste lavoro solo se c’è spostamento. La forza applicata sul corpo per
produrre uno spostamento è detta forza motrice, quella che la contrasta è
detta forza resistente. L’unità di misura del lavoro è il joule (J).

13. Dal rapporto tra lavoro e tempo si ricava la potenza (P) che si misura in watt (W).
In fisica un corpo è una porzione di materia (o un oggetto) che può essere
descritta con la teoria della meccanica classica, o della meccanica quantistica,
e misurata con degli strumenti di misura.
Un corpo può essere:
• rigido, ovvero un corpo che, sia quando è fermo sia quando cambia posizione,
non si deforma mai;
•In moto, quando cambia la sua posizione rispetto ad un punto, detto sistema di
riferimento, che invece resta fermo;
•In quiete, quando occupa sempre la stessa posizione rispetto al sistema di
riferimento .
Il moto di un corpo è definito in base a:
•Spostamento = la distanza tra il punto di partenza ed il punto di arrivo;
•Traiettoria = l’itinerario scelto durante lo spostamento; la traiettoria può essere:
‒Rettilinea = segue una linea retta;
‒Parabolica = descrive una parabola;
‒Circolare = si muove lungo una circonferenza;
‒Varia = cambia traiettoria lungo il percorso.
•Verso = il senso nel quale è percorsa la traiettoria;
•Tempo = il tempo impiegato da un corpo per percorrere una determinata
distanza.

14. In base alle sue caratteristiche, il moto può essere distinto in:
•Moto uniforme = il rapporto tra spazio percorso e tempo impiegato è
costante;
•Moto vario = il rapporto tra spazio percorso e tempo impiegato non è
costante.
Il moto dei corpi è regolato dalle 3 leggi di Isaac Newton che rappresentano le
tre leggi fondamentali della meccanica classica:
•Prima legge del moto (chiamata anche legge di inerzia): “un corpo tende a
mantenere il suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme perché non
interviene una forza a modificare tale stato”. La tendenza della materia a
mantenere lo stato di moto è chiamata inerzia, questa impedisce a un oggetto
in quiete di muoversi spontaneamente o a un oggetto in moto rettilineo
uniforme di cambiare la direzione della sua velocità;
•Seconda legge del moto (principio di proporzionalità o conservazione): “una
forza applicata ad un corpo libero di muoversi, provoca un’accelerazione
direttamente proporzionale all’intensità forza stessa e inversamente
proporzionale alla sua massa” F=ma;

15. •Terza legge del moto (principio di azione e reazione): “ogni volta che un
corpo esercita una forza su un altro corpo, il secondo corpo esercita sul primo
una forza di uguale intensità e direzione ma di verso opposto”. In altre parole
se un oggetto qualsiasi esercita una forza su un altro oggetto, su di lui viene
sempre ad agire una forza di reazione. Il rinculo di un'arma, la spinta di un
razzo e il rimbalzo di un martello.

16. Il rapporto tra la distanza percorsa di un corpo e il tempo impiegato a
percorrere, è detto velocità che si misura in chilometri all’ora (km/h) o in
metri al secondo (m/s) e che può essere distinta in:
• Velocità media: se riferita alla media della velocità tenuta in un
determinato percorso. Si calcola dividendo i chilometri percorsi per il tempo
impiegato a percorrerli;
• Velocità istantanea: se riferita ad un tempo brevissimo, vicino allo zero.
La differenza/variazione di velocità è chiamata accelerazione.
Allo scopo di facilitare un lavoro, possono essere utilizzate le leve.
Le leve sono dei ''mezzi'' grazie ai quali possiamo compiere dei movimenti
usando una quantità maggiore o minore di forza.
La leva può essere:
• sospesa, se il suo baricentro è perfettamente in linea con la verticale che
passa per il punto in cui il corpo stesso è sospeso;
• appoggiata, se la verticale passante per il baricentro del corpo cade
dentro il perimetro “corpo rigido che ruota” intorno ad un punto fisso detto
fulcro (F) e agisce grazie a due forze: la forza motrice, detta potenza (P) e la
forze resistente, detta resistenza (R).

17. In base alla posizione occupata dal fulcro, dalla potenza e dalla resistenza,
abbiamo:
•Leve di primo genere = il fulcro si trova tra la potenza e la resistenza P F R
•Leve di secondo genere = la resistenza si trova tra la potenza e il fulcro P R F
•Leve di terzo genere = la potenza si trova tra la resistenza e il fulcro R P F

18. SITUAZIONE B DIDATTICA
Per verificare se i bambini avranno capito, in
forma generale quanto spiegato, si
somministreranno nuovamente alcune schede di
verifica che i bambini dovranno compilare in
classe ed inserire le proprie generalità in modo da
poter formulare un giudizio individuale.

19. Le forze vengono definite le cause fisiche che
determinano una modificazione dello stato di quiete o di
moto di un corpo o che ne modificano la _______.
Esistono molti tipi diversi di forze, tra cui quella
magnetica, di ________ ,nucleare ed elastica. Per
misurare e descrivere una forza bisogna prenderne in
considerazione il punto di ________, intensità, la
direzione e il verso. Quando una forza produce uno
spostamento in un corpo si dice che è stato prodotto un
_____. Questo, infatti, si calcola moltiplicando la forza
per lo spostamento. Un corpo si dice in _______ quando
cambia la sua posizione rispetto a un sistema di
riferimento che invece resta fermo. La _______ è
determinata dal rapporto tra la distanza percorsa da un
corpo e il tempo impiegato per percorrerla. Allo scopo di
facilitare un lavoro, possono essere utilizzate le _____
che possono essere di primo, secondo e terzo genere.
LEVE
VELOCITA’
LAVORO
GRAVITA’
APPLICAZIONE
FORMA
MOTO
INSERISCI LE PAROLE

20. La terza legge del moto è detta
anche
Gli elementi essenziali
di una leva sono
Non può esistere
lavoro se non c’è
Principio di intensità e
applicazione
Principio di appoggio e
sospensione
Principio di azione e reazione
Il fulcro, la potenza e la
resistenza
Il baricentro, il tempo e
la velocità
La direzione, il verso e la
traiettoria
Spostamento
Fatica
Una leva

21. La velocità istantanea
è quella riferita a
Il punto in cui viene
applicata una forza è
detto
Un esempio di forza
applicata senza che ci sia
contatto tra i corpi è
Un tempo brevissimo
vicino allo zero
Un tempo di almeno due ore
L’intero percorso
compiuto da un corpo
Parabola
Baricentro
Punto di applicazione
La racchetta da tennis che
colpisce la pallina
Il martello che batte sul
chiodo
La calamita che attrae
corpi metallici

22. VERIFICA
1. In quale caso, un corpo appoggiato è in equilibrio?
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2. Quali sono le leve di secondo genere?
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3. Quand’è che un corpo viene considerato in moto?
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4. Cosa sono le forze?
. . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5. Come si determina il lavoro?
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6. Qual è la forza con cui tutti i corpi sono attratti verso il centro della Terra?
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