Buongiorno ritorna la fisica di Peppa pig e questa volta scriviamo l’articolo a 4 mani!!

Scrive la collega Sabina Tartaglia:

Leggendo gli articoli sulla “fisica semi-seria di Peppa Pig” del collega D’AmbrosioAlfonso ho cominciato a guardare gli episodi di questo notissimo cartone animato con “occhio” diverso.

In particolare, la mia attenzione è stata rivolta verso una puntata di Peppa intitolata “gli specchi”.

Guardando l’episodio con mio figlio di cinque anni è stato possibile giocare con la fisica, in particolare con le leggi di riflessione della luce.

Ma andiamo con ordine…

Il video è quello riportato di seguito:

https://www.youtube.com/watch?v=8-KGamC5Aoo

nel cartone si parla di specchi, cucchiai e di una certa magia….La magia di Papà Pig ha una ben precisa spiegazione che è, però, da ritrovarsi nelle leggi della fisica.

Da qui abbiamo pensato di usare Peppa come spunto per strutturare un percorso didattico per la scuola primaria, ad esempio, seguendo le linee metodologiche IBSE. Il percorso può essere anche adattato sia per la Secondaria di I che di II grado.

Ricordiamo che le 5 E della metodologia IBSE non devono tutte essere attuate e non nessariamente in un ordine prestabilito

Fase engage.

Visione del video e discussione collettiva sull’uso degli specchi e delle superfici riflettenti in generale nella vita quotidiana  (specchietto retrovisore, telescopi, riflesso sull’acqua, superficie del lavello, bicchieri etc)

E’ possibile, in questa fase, far visionare alcune immagini, ad esempio, la scritta “AMBULANZA” al contrario o riflettere sull’uso degli specchi curvi negli incroci pericolosi.

Segue una fase di riflessione e possibili previsioni o ipotesi sui fenomeni osservati.

Fase explore

Manipolazione ed osservazione di immagini riflesse su specchi piani, specchi concavi, convessi, mestoli, cucchiai.

Analisi e riflessioni sulla relazione tra distanza dell’oggetto e specchio.

Analisi ed osservazioni su forma e dimensioni degli specchi ed immagini prodotte.

Giochi di ricomposizione delle figure allo specchio .

Formazione di una immagine utilizzando diversi specchi ( creazione di un percorso ottico)

Sperimentazione con angolari più specchi piani e loro posizioni reciproche,

Osservare analogie o differenze sul percorso di luce con specchi curvi e piani.

Fase explain

Nuclei fondanti

 Ecco la teoria, nascosta dietro la magia di Papà Pig…

Per gli specchi piani

un raggio incidente che proviene dall’oggetto è riflesso dallo specchio e all’occhio di un osservatore il raggio riflesso sembra provenire da un punto dietro la superficie dello specchio (ecco perché nella puntata, George specchiandosi crede di vedere un altro maialino uguale a lui dietro lo specchio).Dato che nessuno dei raggi luminosi riflessi proviene realmente dall’immagine reale, l’immagine formata da uno specchio piano è chiamata immagine virtuale, perché prolungando i raggi l’immagine sorgente è nella parte di piano non fisicamente raggiungibile.

Immagini tratta da Zanichelli-Editore

Per gli specchi curvi.

La legge della riflessione per gli specchi piani vale anche per gli specchi sferici. L’asse ottico dello specchio, in questo caso, è il suo asse di simmetria, cioè la retta che congiunge il centro di curvatura con il centro dello specchio.

 Quando i raggi luminosi sono paralleli all’asse ottico e vicini a esso vengono riflessi dallo specchio concavo e dopo la riflessione convergono in un punto dell’asse ottico chiamato pfuocoF dello specchio. La distanza tra il fuoco e il centro dello specchio è chiamata distanza (o lunghezza) focale f dello specchio.

In definitiva nel caso del cucchiaio di Papà Pig succede questo:Il cucchiaio ha una parte convessa, dove l’immagine riflessa si deforma ma resta dritta, come negli specchietti retrovisori esterni delle auto, che mostrano gli oggetti più lontani di quanto in realtà sono.Sulla parte concava(quella con cui si raccoglie il cibo) l’immagineappare invece capovolta sia in orizzontale sia in verticale. Tutto dipendedal fuoco, cioè il punto in cui i raggi di luce riflessi da uno specchio convergono, e dalla distanza tra lo specchio e l’oggetto riflesso (cioè noi). Se ci troviamo a una distanza maggiore del fuoco, che è dalla stessa parte dell’osservatore, l’immagine si capovolge.Se, invece, la distanza è inferiore rispetto al fuoco, l’immagine appare ingrandita ma dritta. La posizione dell’immagine rispetto al fuoco, poi, determina anche l’ingrandimento dell’immagine, di questo è facile rendersi conto variando la posizione reciprca tra noi ed il cucchiaio.

 In realtà anche dalla parte concava è possibile vedere una immagine diritta (il fuoco è molto vicino alla superficie del cucchiaio), per provarlo basta avvicinare un cucchiaino verso la superficie concava e da notare che la sua immagine appare diritta a pochi mm dal cucchiaio, è quella la distanza focale.

E’ interessante osservare come l’immagine prodotta dal cucchiaio appare fortemente distorta ai bordi, il fenomeno fisico è noto e prende il nome di distorsione ottica e dipende dal tipo di geometria del profilo ottico. I fenomeni di distorsione sono fortemente enfatizzati nei cosidetti specchi deformanti.

Ogni volta che l’immagine reale si discosta da quella che si voleva ottenere si parla di aberrazione ottica. Esistono varie tipologie di aberrazione ottica, alcune delle quali possono essere corrette anche con semplici programmi di fotoritocco.

Fase elaborate

E’ in questa fase che gli studenti relazionano le informazioni ed i dati acquisiti, questi vengono successivamente rielaborati per trovare nuovi spunti applicativi. E’ la fase in cui si produce una relazione finale, che verrà discussa di fronte alla classe (consigliamo di suddividere i ragazzi in gruppi da 4 assegnando ad ognuno un ruolo)

Molto interessante sarebbe integrare il percorso didattico con i serious games. Gli alunni sarebbero coinvolti in una “gara educativa” in cui progetterebbero, utilizzando un semplice coding, dei games di simulazione, in tal senso consigliamo fortemente l’uso di Scratch 2.0.

Altro risvolto potrebbe essere “artistico” infatti diverse sono state le applicazioni degli specchi nell’arte e nell’architettura. Ecco qualche esempio.

Sfruttando le proprietà degli specchi convessi si possono ottenere, inoltre, le anamorfosi catottriche: immagini che si ricompongono correttamente solo se riflesse su una superficie curva come una sfera, un cono o un cilindro.

Un’interessante sfida educativa sarebbe coinvolgere i propri studenti in giochi di luce e specchi…un po’ come Papà Pig che porta Peppa in una meravigliosa “casa degli specchi” dove tutto è….magia!

Conclusioni

L’utilizzo di Peppa Pig per introdurre concetti scientifici è sicuramente uno stimolo iconico e motivazionale molto importante per i nostri studenti (lo fa anche Peppa….Peppa gioca anche lei così…). La visione di Peppa Pig può essere inserita nella fase explore o engage all’interno di un IBSE strutturato.

I concetti possono essere affrontati in maniera più o meno qualitativa in relazione alla classe.

L’intera unità può essere sviluppata in un ciclo di 3 o 4 lezioni.

Per info, suggerimenti e contatti: Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.   Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo. 

Per approfondire sulla gamification

http://www.edutopia.org/blog/epic-fail-win-gamifying-learning-liz-kolb

http://www.edutopia.org/blog/gamification-in-education-vicki-davis

http://www.brianjarnold.com/Gamification%20in%20Education%20Arnold,%20Brian%20J.pdf

per approfondire su luce ed ottica

http://online.scuola.zanichelli.it/amaldi-files/Cap_17/Cap17_Onde_e_InduzElettromagn_Amaldi.pdf

http://crema.di.unimi.it/~citrini/Tesi/andreoli/immagini.html

Applet

http://www.claudiocancelli.it/web_education/fisica/specchi_curvi_AF_3615.swf

http://phet.colorado.edu/sims/geometric-optics/geometric-optics_en.html

http://www.claudiocancelli.it/web_education/fisica/lenti.swf

http://groups.physics.northwestern.edu/vpl/optics/lenses.html

Per le altre due puntate sulla Fisica di Peppa Pig:

La fisica (semi-seria) di Peppa Pig prima (e spero ultima) parte

Ritorna la fisica (semi-seria) di Peppa Pig seconda parte