Buongiorno, all'inizio dei miei primi articoli, quando questa rubrica era agli inizi, scrissi un articolo sulla misura della densità dei corpi solidi e liquidi che passò inosservato, anche a causa della sua brevità !!

In rete esistono molti esperimenti, spesso fuorvianti, che coinvolgono massa, densità e galleggiamento.

Un docente è prima di tutto un professionista della didattica e pertanto occorre trovare il modo per veicolare certe conoscenze e competenze. Sono numerose, specie in fisica, le misconcezioni degli studenti: quale differenza tra massa e densità? i corpi più densi pesano di più?

Il concetto di massa può essere introdotto su due piani: quante molecole, quante cose, quante particelle oppure legandolo al concetto di forza peso e quindi alla sua "proprietà" di essere attratto da altre masse!

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Mi piace introdurre il concetto di densità con le parole di un mio alunno: prof l'aria ha poca massa in tanto volume, l'acqua nello stesso volume ha più massa. E' una frase significatica, perchè fa capire quanto la densità sia legata al concetto di cosa è contenuto in...

Come la velocità di un corpo mi indica quanti metri percorro in 1 secondo (è il rapporto tra lo spazio e l'unità di tempo, ovvero lo spazio percorso normalizzato rispetto al tempo; allo stesso modo la densità esprime la massa di un corpo contenuta in una unità di volume (la massa normalizzata rispetto al volume).

Posso modificare la densità di un corpo senza modificarne la massa?

Un esempio interessante consiste nel prendere un foglio di alluminio o da cucina o da contenitore di alimenti, pesarlo (il concetto di massa misurato con una bilancia è fortemente legato al concetto di forza, potremmo ottenere una mmisura della massa senza associarlo ad una forza , sia essa peso o di deformazione elastica?), con questo foglio di alluminio costruiamo un cubo o una sfera utilizzando anche del nastro adesivo e determiniamone geometricamente la densità, se ora "appollottoliamo" il foglio di alluminio e ricalcoliamo la densità essa sarà minore!

Il concetto di densità è scorrelato dalla massa di un corpo, è asse direttamente legata se abbiamo corpi solidi omogenei (nell'esempio sopra avevamo alluminio ed aria).

Allo stesso modo possiamo prendere pezzi di alluminio, hanno la stessa densità,  ma massa diversa se hanno volumi diversi!

questi ragionamenti posso essere estesi anche al volume: con lo stesso volume posso avere masse diverse? per quale motivo?

Un semplice esempio è riempire un bicchiere con sapone e acqua o altri liquidi e misurarne la densità e la massa come avevo spiegato nel mio precedente articolo, da far rispondere agli studenti .

Ed il galleggiamento?

In rete spopolano video ed articoli dove si associa la densità al galleggiamento, frasi tipo: più è denso più affonda sono presenti in blog e forum vari. 

Cosa c'entra la densità con il galleggiamento? come introdurre questo concetto?

Qui si possono scegliere due strade: 1 quella di seguire la strada delle forze, cosa difficile da fare alle medie 2 quella di sperimentare la legge di Archimede o almeno dedurla dagli esperimenti.

Nel caso 1 non si può prescindere dal discutere di concetti quali peso, forze di tensione, legami etc.

Nel caso 2 il concetto di spinta di Archimede cela la vera natura del galleggiamento, dire che riceve una spinta maggiore o minore, non significa aver capito il fenomeno, tuttavia è il metodo che viene preferito da molti colleghi e libro di testo.

Quando facciamo fisica vogliamo spiegare un fenomeno o semplicemente fare delle misure? vogliamo costruire un modello o verificare una legge?

Il galleggiamento di un corpo è legato a diversi fattori, vi propongo alcuni esperimenti stimolanti:

1) Versare in un becker dell'acqua poi riempire una boccetta di vetro con tanta acqua, fino a che essa non affondi "di poco in acqua" (ovvero versare con una pipetta acqua nella boccetta, chiuderla e vedere se affonda, versare acqua fino a che non inizia ad affondare).

Al posto della boccetta e acqua potete usare anche un vecchio contenitore di rullino fotografico con della sabbia all'interno.

Se metto del sale in acqua e mescolo bene, la nostra boccetta galleggia, perchè?

Il galleggiamento è legato alla densità del liquido?

Questo esperimento trova diverse varianti, con acqua zucchero e uova , candele etc.

2) Prendiamo sempre il nostro foglio di alluminio e studiamone il galleggiamento variandone il volume, a parità di massa (appollottolandolo)

Il galleggiamento o meno di un corpo è legato alla massa o alla densità del corpo?

3) prendiamo dell'alluminio o del rame , esso galleggia o affonda se tagliato in fogli sottili o se spesso? e se il foglio di alluminio lo poniamo in acqua su varie facce?

Questo punto è molto importante e fortemente legato al concetto di tensione superificiale. Uno spillo è di alluminio? galleggia? dovrebbe farlo?

In questa sede non vi ho parlato esplicitamente della spinta di Archimede che sarà oggetto di un successivo articolo, così come di altri esperimenti legati alla pressione e alla tensione superificiale e alla capillarità!

L'idea che mi preme sottolineare è che quando si fa fisica, specie laboratorio, l'approccio deve essere quello di ricercatore didattico: saper porre le domande stimolo, chiarire le misconcezioni, proporre questo o quell'esperimento e se questo o quello allora seguire un percorso logico.

Questa ricerca didattica può essere fatta insieme ai propri studenti (la metodologia IBSE è affascinante in tal senso), ma anche con altri colleghi della stessa scuola o di altre scuole, utilizzando tutte le potenzialità tecnologiche che offre la rete, incluso il nostro sito.

In conclusione, i concetti di massa e densità non sono equivalente, anche se legati. Il concetto di massa richiede una analisi approfondita e legata anche al concetto di inerzia e gravità. Il galleggiamento è legato al concetto di forza e legato anch'esso alla densità, ma ne è una proprietà non del corpo ma tra due corpi.

Occorre distinguere pertanto tra proprietà di un corpo e prorietà che si manifestano nell'interazione tra due corpi

In tal senso se avete suggerimenti, proposte su questa o altre esperienze scrivetemi ad Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.