Contenuto
Dal momento della nascita, gli esseri umani sperimentano il movimento e il movimento. Movimenti volontari come agitare le dita o aprire e chiudere la mascella per piangere, parlare o mangiare; movimenti involontari come la respirazione e la funzione cardiaca; e forze naturali come la gravità, il vento, le orbite planetarie e le maree sono così banali da essere date per scontate. La maggior parte dei bambini non ha mai pensato alla fisica che consente il movimento né ha considerato come sarebbe la vita senza movimento. I piani di lezione di primo grado su forza e movimento dovrebbero introdurre semplici dimostrazioni delle leggi scientifiche che regolano il movimento e rendere possibili le attività quotidiane.
Spingi e tira
Una semplice definizione di forza sta spingendo o tirando un oggetto per produrre movimento. Chiedi ai bambini di fare un brainstorming su esempi di cose quotidiane che si muovono spingendo o tirando, come un pedale della bicicletta, un barcollatore o un'apertura e una chiusura della porta. Mostra immagini di oggetti in movimento come un razzo che si lancia, un'apertura di paracadute, una palla da baseball che lascia la mano di un lanciatore o entra in contatto con una mazza, una carriola o un carro del bambino. Chiedi loro di identificare quali forze sono in azione per far sì che l'oggetto inizi o smetta di muoversi o cambi direzione o velocità: spingendo, tirando o entrambi?
Gravità e forza normale
La gravità attira le persone e gli oggetti verso il basso verso la Terra. Ma le persone, le macchine e gli edifici non vengono tirati a terra né un oggetto appoggiato su un tavolo mostra alcun segno di movimento. Pertanto, ci deve essere una forza verso l'alto che mantiene le cose in superficie e a riposo quando indisturbate da forze esterne. Questa forza opposta si chiama "forza normale". Poni un metro attraverso lo spazio tra due sedie o scrivanie. Bilancia un libro pesante al centro e osserva come si piega il legno. Consenti agli studenti di provare a spingere verso il basso il libro per sentire la resistenza della forza normale che sta cercando di raddrizzare il metro. Dai ai bambini un singolo foglio di carta e chiedi loro di costruire un ponte di carta tra due libri spessi che reggerà un sacco di soldi. Lasciali piegare, torcere, strappare e piegare la carta per trovare il design che meglio bilancia la forza normale con la gravità per contenere il maggior numero di penny.
Forze resistenti
Senza forze di resistenza, non ci sarebbe nulla che fermi un oggetto in movimento. Chiedi ai bambini di fare un brainstorming sui problemi che ciò potrebbe causare, come l'impossibilità di fermare una macchina o rallentare il corpo per sedersi o dormire. Le maree cesserebbero e probabilmente traboccherebbero la terra mentre l'acqua continuava a muoversi in una direzione senza nulla per deviarla o fermarla. Fortunatamente, l'attrito e la pressione dell'aria esercitano forze che consentono agli oggetti di rallentare, arrestare o cambiare direzione. Rotolare un marmo lungo un'inclinazione su diverse superfici come moquette, linoleum o pavimenti in piastrelle. Prova la carta vetrata, una superficie bagnata, sabbiosa o rocciosa. Misura fino a che punto il marmo rotola sulle diverse superfici e confronta come l'attrito o la mancanza di esso influenza il movimento dei marmi.
Inerzia
La legge di inerzia ti dice che una volta messo in movimento un oggetto, tenderà a muoversi alla stessa velocità e direzione fino a quando un'altra forza agirà su di esso per accelerarlo, rallentarlo, fermarlo o cambiarne la direzione. Allo stesso modo, un oggetto che non si muove tende a rimanere tale fino a quando un'altra forza non lo mette in movimento. Ad esempio, una pila di nichel su un tavolo rimarrà nel punto in cui lo metti finché rimane indisturbato. Tuttavia, se miri attentamente e spari un altro nichel sulla moneta in basso, la forza della moneta in movimento metterà in movimento la moneta che colpisce, facendola fuoriuscire dal fondo della pila mentre gli strati superiori semplicemente cadono indisturbati . Un pendolo è anche una buona dimostrazione di inerzia che mantiene qualcosa in movimento indefinitamente fino a quando la gravità e l'attrito non lo fanno rallentare.