Insegnare fisica/Didattica tradizionale/Disegni per la risoluzione di problemi

Il disegno di diagrammi di forza

Far lezione agli studenti esponendo problemi di dinamica, dire loro cosa dovrebbe essere fatto e disegnare diagrammi per loro produce ben poco effetto. Un procedimento molto più efficace consiste nel fargli costruire diagrammi per conto proprio (compreso un nuovo disegno dei diagrammi sbagliati del libro) con le seguenti regole:

(a) In ogni interazione importante devono essere mostrati entrambi gli oggetti: nel caso di un oggetto appoggiato su una tavola, sia l'oggetto, sia la superficie,, devono essere mostrati in disegni ben separati, anche se uno dei due è l'oggetto principale su cui si focalizza l'attenzione. Deve essere mostrata la coppia di forze tra l'oggetto e la superficie del tavolo dovuta alla terza legge, ogni forza nel suo diagramma appropriato. Negli stadi iniziali di questo esercizio deve essere mostrata anche la terra, dal momento che è l'altro oggetto coinvolto nella forza gravitazionale che agisce sull'oggetto. Si consiglia di invitare gli studenti a fare disegni molto grandi, in maniera che possa risultare leggibile l'elaborato finale.

(b) Ogni forza deve essere descritta a parole a fianco del diagramma. Una descrizione verbale consiste nell'indicare la natura della forza e nello stabilire quale oggetto esercita la forza data e qual è l'oggetto sul quale la forza è esercitata. Per esempio: forza gravitazionale esercitata dalla terra sull'oggetto; forza di contatto perpendicolare esercitata dal libro sul tavolo; forza di attrito esercitata dal tavolo sul libro; ecc.

(c) Una volta che siano disegnate le frecce e che siano poi descritte a parole, ogni coppia di forze dovuta alla terza legge deve essere riconosciuta con chiarezza

Ritengo che questi accorgimenti siano molto utili agli studenti per comprendere davvero uno degli argomenti più ostici in assoluto relativi alla dinamica: il terzo principio. Oltre a questo, gli permetterà, in futuro, di svolgere con maggiore correttezza i problemi. Inoltre, un altro punto di forza di questa pratica è che permetterà all'insegnate di verificare direttamente se tutti i concetti sono stati compresi correttamente.

L'uso di frecce per rappresentare forza, velocità e accelerazione

Una delle problematicità che insorge quando si affronta per la prima volta la dinamica è che il medesimo simbolo di vettore viene utilizzato per indicare quantità diverse. L'uso di frecce di forma identica per rappresentare diverse quantità è fonte di confusione per molti studenti. In questo caso, la soluzione è semplice: si potrebbe rappresentare le frecce con colori diversi o, probabilmente in maniera ancora più efficace, cambiando forma alle frecce ( si potrebbe ad esempio utilizzare una "mezza" freccia per la velocità e una freccia a doppia punta per la forza).

Bibliografia

• (EN) Arnold B. Arons, Teaching introductory physics, New York, Wiley publication, 1997, pp. Chapter 3, ISBN 0-471-13707-3.