ALLA SCOPERTA della MATILDE
PER LA SCUOLA PRIMARIA
© 2023 FME Education S.p.A.
Via C. Branda Castiglioni, 7 - 20156 Milano www.myedu.it
Prima edizione: maggio 2023
ISBN: 9788894424737 Tutti i diritti riservati. Vietatalariproduzione conqualsiasimezzoeffettuata senonpreviaautorizzazionedell’Editore.
MATILDE
alla scoperta della
PILLOLE DI FISICA
PER PICCOLI E
GRANDI SCIENZIATI
Redazione: Filippo Amigoni, Elisa Castelli, Linda Sdraffa
Consulenza scientifica: Daniela Besana
Grafica personaggi: Marco Marinelli
Grafica e impaginazione: Silvia Cristin
IL NONNO MATILDe
cosa è la fisica?
Ti sei mai chiesto perché quando qualcosa che hai in mano ti cade poi finisce per terra? O perché quando le strade sono ghiacciate si scivola? Perché le lampadine si accendono? Le calamite stanno attaccate al frigo? E ancora, perché in discesa in bici si va più veloci?
Tutte queste domande trovano risposta nella FISICA!
Ma che cos’è la fisica? La fisica è la branca della scienza che studia la natura e i fenomeni della realtà (in greco antico physika , significa le cose naturali, la natura): ciò vuol dire che tutto ciò che è intorno a noi riguarda la fisica, dalla cosa più piccola a quella più grande.
La fisica ci permette, infatti, di spiegare alcuni fenomeni che possiamo osservare in laboratorio, muniti di camice e microscopio, ma anche moltissime azioni e situazioni con cui abbiamo a che fare tutti i giorni.
Non sei convinto? Segui allora Matilde e il nonno tra le pagine di questo libretto: ti aspettano tante nozioni, giochi divertenti ed esperimenti curiosi per scoprire il mondo della fisica e la fisica che c’è nel mondo.
LA FORZA
Ogni volta che su un corpo agisce qualcosa che ne altera lo stato di quiete o di moto, o che ne fa variare la velocità o la direzione, quel qualcosa si chiama forza. Tutto intorno a noi agiscono continuamente tantissime forze. C’è la forza che fa sollevare o spostare gli oggetti, quella che li fa ruotare spingendoli verso l’esterno e quella che li fa cadere. Vediamo allora alcuni esempi di forze.
Forza muscolare
È la forza dei nostri muscoli, che provoca il sollevamento e lo spostamento degli oggetti.
FORZA Centrifuga
È la forza generata dalla rotazione, che tende ad allontanare un corpo dal centro di rotazione e lo tira verso l’esterno. Questa forza cerca di vincere quella opposta che avvicina il corpo al centro, la forza centripeta.
Forza di gravità
È la forza esercitata ad esempio dalla Terra sugli oggetti, che li attira verso il basso.
Collega a ciascuna foto il tipo di forza corrispondente.
LA FORZA DI gravità
Perché gli oggetti, quando cadono, cadono sempre verso il basso? Se lo chiese anche uno scienziato inglese, Isaac Newton, oltre trecento anni fa: ipotizzò che ci dovesse essere una forza invisibile che attirava tutte le cose verso la Terra, e decise di chiamare questa forza “gravità”. È la gravità che ci tiene saldamente ancorati con i piedi per terra. Diversamente, noi e quello che ci sta attorno potremmo fluttuare nell’aria e addirittura disperderci nello spazio.
Newton però scoprì anche un’altra cosa: tutti i corpi nell’universo esercitano una forza di gravità; si tratta infatti di una forza universale che varia, però, a seconda delle dimensioni del corpo.
È sempre la gravità a determinare il modo in cui i pianeti e i corpi celesti si muovono: tutto l’universo è popolato da pianeti che vengono “catturati” dalla forza di gravità di corpi più “grandi”, che li tiene confinati a ruotare intorno a essi.
Anche la Terra è uno di questi pianeti, e ruota attorno al Sole, la sua stella.
SOLE LUNA SATURNO TERRA
Nell’universo ogni corpo celeste ha una gravità, che varia a seconda della sua massa. Secondo te, quale di questi corpi del Sistema Solare avrà la forza di gravità maggiore?
MOTO E aCCELERAZIONE
In fisica un corpo può essere in moto, quando si sta muovendo oppure in quiete quando è fermo. Per alterare il suo stato di moto o di quiete, un corpo deve subire l’azione di una forza: prova a pensare ad esempio ad un piede che calcia la palla o ad una mela che cade dall’albero, attratta al suolo dalla forza di gravità. Più precisamente, come in questi esempi, una forza imprime sul corpo un’accelerazione. Ma cosa si intende per accelerazione e quando la osserviamo? Ogni volta che il moto di un corpo è soggetto ad un cambio di velocità (comincia a muoversi, si ferma, va più veloce) o anche solo ad un cambio di direzione.
Infatti, anche se non lo diresti, un moto circolare è un moto accelerato: per girare, infatti, dovrò applicare una forza al manubrio della bici, o al volante dell’auto.
Anche un corpo che cade accelera: lasciar cadere un corpo non è altro che lasciarlo in balia della forza di gravità esercitata dalla Terra: il corpo da fermo (velocità nulla), comincerà a cadere, cioè a muoversi (velocità diversa da zero), a velocità via via crescente (accelerazione).
Quale mezzo di trasporto va più veloce? Cerchialo e coloralo.
L’ATTRITO
L’attrito è una forza invisibile che agisce quando due corpi entrano in contatto tra loro: ad esempio le ruote sulla strada, le mani che si sfregano tra loro, i pattini sul ghiaccio.
Come puoi facilmente immaginare la forza di attrito non è sempre uguale, dipende dai tipi di superfici che entrano in contatto e dalla forza che le preme l’una contro l’altra: più ruvide sono le superfici, più forte risulta l’attrito. Più grande è il peso degli oggetti, maggiore è l’attrito.
Ricorda però che anche l’aria esercita una forza di attrito che rallenta, ad esempio, un oggetto in caduta. Prova a immaginare un paracadutista che apre il suo paracadute proprio per aumentare la superficie del suo corpo a contatto con l’aria e diminuire così la sua velocità di discesa verso il suolo.
Queste macchine sono tutte uguali, ma la strada che percorRono è fatta di materiali molto diversi. quale delle tre automobili secondo te si fermerà per prima?
GHIACCIO
L’ELETTRICITÀ
L’elettricità è una forma di energia generata da piccolissime particelle, chiamate elettroni. Queste particelle si trovano in tutti i materiali (nei vestiti, nel cibo) e sono dotate di una carica elettrica. Quando si muovono in una direzione producono una corrente elettrica. È ciò che succede in natura con i fulmini e nelle nostre case con i numerosi apparecchi elettrici ed elettronici che usiamo ogni giorno.
L’elettricità quindi può scorrere da un materiale all’altro: esistono materiali in grado di condurla maggiormente, i conduttori, come i metalli, e altri che invece trattengono le cariche elettriche, gli isolanti, come la plastica.
I cavi elettrici in cui scorrono gli elettroni sono fatti internamente di fili metallici intrecciati, ma noi possiamo toccarli senza prendere la scossa perché essi sono rivestiti di plastica, che non conduce l’elettricità!
Trova i materiali conduttori e i materiali isolanti: CERCHIA di rosso gli isolanti e di verde i conduttori.
IL MAGNETISMO
Una calamita (o magnete) è un oggetto piuttosto particolare: è infatti in grado di attrarre altri oggetti. Questo fenomeno è dovuto a una forza, il magnetismo, che fa sì che alcuni oggetti - come appunto le calamite - possano attirare a sé altri oggetti. Per essere attratti, però, gli oggetti devono avere alcune caratteristiche, come per esempio essere fatti di ferro.
Ma le particolarità non finiscono qui: ogni calamita ha due poli, detti polo sud e polo nord. Inoltre, due calamite si attraggono se vengono messi a contatto i poli opposti (polo nord - polo sud), mentre si respingono se i due poli sono uguali (polo nord - polo nord, oppure polo sud - polo sud).
POLO NORD
Forse però non sai che nel centro della Terra avvengono vari fenomeni molto affascinanti, che la rendono un grande magnete.
Anche il nostro pianeta infatti ha due poli magnetici, il polo nord e il polo sud, che corrispondono approssimativamente al polo nord e al polo sud geografici. È grazie a questa caratteristica che possiamo usare le bussole per poterci orientare.
Proviamo a costruire una bussola in casa.
COME FARE:
ABBIAMO BISOGNO DI:
un ago, una calamita, una ciotola di plastica con dell’acqua, un pezzetto di sughero spesso mezzo centimetro.
Come prima cosa bisogna magnetizzare l’ago: puoi farlo sfregandolo per qualche minuto contro la calamita.
Quindi devi inserire l’ago nel sughero, facendolo passare orizzontalmente da parte a parte.
Inserisci ora il sughero con l’ago nella ciotola con l’acqua. Il sughero galleggerà e l’ago inizierà a ruotare lentamente, finché non si fermerà sull’asse nordsud della Terra.
la fisica quantistica
La fisica quantistica è una delle branche più sorprendenti della fisica moderna. Si occupa del molto piccolo, la materia subatomica, come per esempio gli elettroni, che, insieme a protoni e neutroni possiamo trovare nell’atomo. A questa fisica si contrappone la fisica “classica”, che invece studia i fenomeni di dimensioni e velocità che noi umani possiamo osservare senza strumenti particolarmente complessi. Avventurandosi nell’infinitamente piccolo, su dimensioni molto più piccole di quelle dei microbi, dove nemmeno i normali microscopi ottici possono servire più, ci si è accorti che le leggi della fisica tradizionale e cosiddetta classica, non funzionavano più perfettamente.
In questo universo microscopico, gli scienziati hanno osservato che gli elettroni facevano cose davvero strane: a volte si comportavano come particelle e a volte come onde. Che elettroni indecisi!
Ma la cosa più incredibile è che gli stessi elettroni a volte sembravano decidere come comportarsi solo se osservati. Strano, vero? Certamente questa fisica ci apre a domande davvero affascinanti.
Aguzza la vista! Quale filo collega il gatto alla scatola?
soluzioni
LA FORZA DI Gravità
L’attrito
moto e accelerazione L’elettricità
LA FISICA QUANTISTICA
Questa pubblicazione, insieme al corso digitale presente sulle piattaforme didattiche di MyEdu, vuole essere un prezioso strumento per avvicinare anche i più piccoli alle discipline STEM. Attraverso un linguaggio semplice, grafica, interattività ed esempi concreti, anche il mondo della fisica, fino ad oggi poco esplorato, può entrare a pieno titolo fra le lezioni della scuola primaria, per far crescere una generazione di piccoli, grandi scienziati.
Vuoi continuare a giocare con la fisica? Scopri anche il corso online disponibile solo su MyEdu. Inquadra il QR code!
MyEdu è un editore italiano che dal 2013 affianca scuole e famiglie nella formazione delle nuove generazioni. Progetta e realizza contenuti e risorse per tutte le materie della scuola dell’obbligo, per rendere l’apprendimento più semplice e coinvolgente. Il network MyEdu conta ad oggi 410.000 utenti di cui 50.000 insegnanti e 2.800 scuole sul territorio nazionale.