L’ENERGIA

Avete sicuramente già sentito parlare di forza ed energia nella vita di tutti i giorni. Nel mondo che ci circonda, infatti, possiamo trovare energia ovunque, e per la sua produzione è sempre necessario esercitare una forza.

La forza

La forza è la protagonista di tanti giochi che fai con i tuoi amici e le tue amiche.

L’energia

Quando il nostro corpo si muove, o compie qualsiasi tipo di azione, produce energia.

Le fonti di energia

Se cammini per le strade di una città dopo il tramonto puoi incontrare diverse fonti di energia.

I tipi di energia

Probabilmente, quando pensi all’energia le prime cose che ti vengono in mente sono gli elettrodomestici di casa o le lampadine. Ma questi sono solo due dei tanti tipi di energia sul nostro pianeta.

Impariamo Insieme

- Confrontatevi in classe e descrivete alcune situazioni in cui, secondo voi, viene esercitata una forza.

- Poi, dividetevi a coppie ed elencate i diversi tipi di energia con cui avete a che fare nella vita di tutti i giorni. Lavorando con il tuo compagno o la tua campagna ne hai scoperti alcuni che non avevi mai notato?

Che cos’è la forza

Per rispondere a questa domanda potete cominciare con una semplice attività: sedetevi in cerchio con le gambe incrociate e passatevi una palla, colpendola delicatamente con le mani. Che cosa permette alla palla di muoversi e di cambiare direzione?

Se appoggiate semplicemente la palla sul pavimento, questa rimane ferma. Ciò che “rompe” il suo stato di quiete e la mette in movimento è la forza con cui la colpiamo. Si potrebbe, quindi, definire la forza come l’interazione tra i corpi, cioè tra i vari elementi, coinvolti in un’azione. La forza in sé non è visibile, ma possiamo osservare i suoi effetti nella 1 variazione del movimento o della direzione del movimento di un corpo, oppure nella sua 2 deformazione.

Che cosa succede se soffiate su un palloncino gonfio appoggiato su un tavolo? E se un’altra persona soffia sullo stesso palloncino ma verso un’altra direzione?

Se prendete un pezzo di plastilina e lo schiacciate con l’indice e il pollice della mano, che cosa accade?

E se continuate a manipolarlo?

Il raggio di azione di una forza, cioè la zona in cui si percepiscono i suoi effetti, si chiama campo. Forze diverse hanno campi diversi.

Le forze possono avere anche una differente intensità. Per esempio, è possibile calciare un pallone con delicatezza, per fare un tiro di precisione, oppure colpirlo più energicamente, per farlo arrivare lontano.

Le forze possono agire in modi diversi.

Una forza agisce a distanza se si manifesta anche quando i corpi non si toccano.

Per esempio, una calamita che attira a sé dei chiodi di ferro esercita una forza a distanza.

Una forza agisce a contatto se si manifesta quando i corpi si toccano.

Per esempio, una persona che spinge un carrello esercita una forza a contatto.

Impariamo Insieme

Riflettete insieme sulla situazione 1 a pagina precedente. Secondo voi, la forza del soffio, che fa muovere un palloncino appoggiato su una superficie, agisce a contatto oppure a distanza?

Analizzo ed espongo

In ogni frase cerchia l’alternativa corretta. Poi usa le frasi per esporre l’argomento.

• La forza è l’interazione / la distanza tra i corpi.

• La forza è / non è visibile ma lo sono / non lo sono i suoi effetti.

• Forze diverse hanno intensità uguale / diversa.

• Le forze agiscono anche / solo a distanza.

Le principali tipologie di forza

La forza di gravità

La forza di gravità è una delle forze fondamentali. È una forza di attrazione e riguarda tutti i corpi che, proprio perché possiedono una massa, si attraggono gli uni con gli altri.

Nello spazio celeste la forza di gravità permette ai pianeti di ruotare attorno al Sole, mentre sulla Terra consente a ogni corpo, compresi noi stessi, di rimanere ancorati al suolo. Questa forza, che ci fa percepire il peso del nostro corpo, non è uguale da tutte le parti: se ci pesassimo in un luogo a livello del mare peseremmo un po’ di più che in cima a una montagna. Infatti, più si è lontani dal centro della Terra, più l’attrazione della forza di gravità è minore.

La forza di attrito

Immaginate di dover spostare all’interno dell’aula una libreria piena di libri pesanti, senza avere la possibilità di sollevarla o svuotarla. L’unica soluzione, quindi, sarebbe spingerla. Sicuramente sarebbe faticoso e richiederebbe un importante sforzo fisico. Perché, secondo voi? Spingere o trascinare un oggetto pesante sul pavimento è così difficile perché due corpi a contatto esercitano una resistenza al movimento. La responsabile di tutto ciò è la forza di attrito, cioè una forza frenante che si oppone al movimento di un corpo, soprattutto quando viene trascinato. In molti casi l’attrito rappresenta un ostacolo, ma in alcune occasioni è fondamentale: per esempio, senza di esso non potremmo camminare, perché i nostri piedi scivolerebbero continuamente sulla superficie su cui ci troviamo.

IMPARIAMO INSIEME

Confrontatevi in classe sulle seguenti situazioni.

- L’elio è un gas che viene usato anche per gonfiare i palloncini. Poiché è più leggero dell’aria, se molliamo la presa di un palloncino gonfio, questo vola verso l’alto. Secondo voi, il palloncino a elio risente della forza di gravità oppure no?

- Su una superficie ghiacciata l’attrito aumenta oppure diminuisce? Perché?

La forza magnetica

In natura esistono alcuni minerali in grado di attrarre piccoli pezzi di ferro. Tra di essi c’è la magnetite, che viene usata per produrre le calamite. Ogni calamita ha due poli magnetici opposti: polo nord e polo sud. Che cosa accade se si avvicinano le estremità di due calamite? Entra in gioco la forza magnetica, che può agire in due modi differenti: i poli opposti di due diverse calamite si attraggono ( 1 forza di attrazione), mentre quelli simili si respingono ( 2 forza di repulsione). Lo spazio che circonda la calamita, dove agisce la forza magnetica, è detto campo magnetico. La forza magnetica può agire a distanza e agisce solo se i corpi sono magnetici, come le calamite, oppure sono magnetizzati temporaneamente, come alcuni metalli.

Il nostro pianeta si comporta come una gigantesca calamita: ha due poli magnetici che generano un campo magnetico intorno alla sua superficie. È proprio sfruttando questa sua proprietà che funziona la bussola. Essa, infatti, contiene un ago calamitato che indica sempre dove si trova il Nord e, di conseguenza, consente di determinare la posizione di tutti i punti cardinali.

La Forza Magnetica Nei Solidi E Liquidi

Occorrente: un bicchiere • acqua • una calamita • una graffetta

Procedimento

1. Versa dell’acqua in un bicchiere.

2. Inserisci nel bicchiere la graffetta.

Che cosa pensi che succeda se avvicini la calamita al bicchiere e la sposti lentamente in diverse direzioni? Formula la tua ipotesi.

Ora svolgi l’esperimento per verificare la tua ipotesi. Registra quello che osservi e rifletti. Per quale motivo la graffetta reagisce così?

Conclusioni

La forza magnetica della calamita funziona anche attraverso i solidi e i liquidi, in questo caso il vetro e l’acqua.

Le macchine

Le macchine sono meccanismi formati da una o più parti e servono per trasformare l’energia da una forma all’altra, facilitare il lavoro dell’essere umano e migliorare le sue capacità. Le macchine semplici, come la leva, il piano inclinato, la carrucola e la ruota, sono i primi sistemi inventati dall’essere umano per risparmiare fatica o per “praticità”, che ancora oggi sono utilizzati nella vita quotidiana. Il coltello, le forbici, le pinze e lo schiaccianoci sono solo alcuni tipi di queste macchine semplici. Dall’unione di più macchine semplici sono nate le macchine complesse, che permettono di svolgere vari tipi di attività; i mulini ad acqua o il frullatore ne sono un esempio.

Le leve fare perno: usare come punto di appoggio

Il meccanismo più semplice inventato migliaia di anni fa è la leva. Si tratta di un’asta rigida che può ruotare o fare perno su un punto, detto fulcro (F), che permette di sollevare oggetti anche molto pesanti. Sulla leva agiscono due forze: la forza da vincere, che è detta resistenza (R), e la forza applicata, che deve vincere la resistenza e viene detta potenza (P). Resistenza e potenza fanno leva sul fulcro.

Esistono tre tipi di leva. Nella leva di primo genere, come le forbici o le tenaglie, il fulcro si trova fra la potenza l i .

Lo schiaccianoci, che ha il fulcro a un’estremità, è una leva di secondo genere. La resistenza, cioè la noce da schiacciare, si trova tra il fulcro e la potenza. Fra gli oggetti di uso comune sono leve di secondo genere anche l’apriscatole e l’apribottiglie.

Le molle per il caminetto o la pinza per il ghiaccio, invece, sono leve di terzo genere: la potenza si trova tra il fulcro e la resistenza.

Esistono anche macchine che non hanno bisogno della presenza dell’essere umano: funzionano, cioè, in modo automatico

Solitamente a queste macchine sono affidate azioni che devono essere ripetute innumerevoli volte sempre nello stesso modo. Le macchine utilizzate nelle industrie oppure i dispostivi di controllo a distanza degli impianti delle case (illuminazione, riscaldamento ecc.) sono un esempio di macchine automatiche.

L’energia

Senza energia, nulla potrebbe accadere.

Impariamo Insieme

Confrontatevi in classe e completate le frasi scrivendo ciò da cui ricavano l’energia i diversi elementi.

L’acqua bolle grazie all’energia del .

La palla viene lanciata grazie all’energia dei con metodo IMPARO

Le pale di un mulino ruotano grazie all’energia del ..........................................................................................................................................................................

L’automobile funziona grazie all’energia del .

L’energia è la capacità di un corpo di compiere un lavoro. Un corpo, quindi, possiede energia quando è in grado di trasformare, modificare o far accadere qualcosa esercitando una forza.

L’energia non si trova soltanto nel nostro corpo, ma è in tutto ciò che è fatto di materia e, inoltre, si trasmette da un corpo a un altro. Anche se non è visibile, si possono osservare i suoi effetti.

Pensate, per esempio, al calore: che cosa accade al cucchiaino di metallo quando viene inserito nel tè bollente? Si riscalda anch’esso!

Analizzo elettrone: minuscola particella presente negli atomi

Sottolinea nel testo le risposte alle domande con i colori indicati. Che cos’è l’energia?

Dove si trova l’energia?

Quali sono le principali caratteristiche dell’energia?