Design For Physics: una serie di strumenti low cost progettati da studentesse e studenti di IED Roma per l’apprendimento della fisica nelle scuole secondarie

Durante la mia zoppicante carriera scolastica ho avuto modo di frequentare due licei scientifici: in uno ho passato i primi quattro anni, per poi ritirarmi, mandare a quel paese tutto e tutti, andare a lavorare, rifugiarmi per qualche settimana a Londra, schiarirmi le idee e iscrivermi infine nel liceo di un’altra città, dove sono riuscito a concludere un incubo durato sei anni. Molti meno me ne sono serviti per realizzare che le materie scientifiche non facevano per me. Le uniche maniere per farmi entrare in testa concetti di fisica, leggi matematiche e formule chimiche erano (o meglio, sono, perché questa cosa l’ho capita molto tempo dopo e vale ancora oggi) due. Il primo è l’approccio narrativo: conoscere le storie dietro alle scoperte, dunque le vite dei matematici, le avventure dei fisici, gli aneddoti curiosi — in pratica il “fattore umano”.
Il secondo è ovviamente l’approccio sperimentale, cioè andare in laboratorio a costruire, mescolare, misurare e far esplodere qualcosa.
Dell’uno e dell’altro approccio, in quei sei anni, non c’è stata quasi traccia, per questo mi entusiasmo come un ragazzino quando scopro di scuole, progetti, programmi e realtà che invece puntano su metodi che trovo affini alla mia forma mentis.
Design For Physics è uno di questi.

Frutto della collaborazione tra IED Roma e il dipartimento di Fisica di Sapienza Università di Roma, il progetto è nato con l’idea di sviluppare strumenti didattici per le scuole secondarie. Più nello specifico, strumenti che possano aiutare — anche attraverso l’uso di smartphone in classe e in laboratorio — nell’apprendimento della fisica.
Il gruppo di lavoro, formato da studentesse e studenti del secondo e del terzo anno di Product Design dello IED Roma — Flavia Colonnelli, Marco De Michele, Daniele Abbati, Giulia Azioneti, Fabio Caricato, Paola Hofmann, Alessandro Malaspina, Clelia Menghini, Lara Mucci, Francesco Poletto e Federico Vicario — e guidato dal docente Mauro del Santo, ha operato sotto la supervisione di Gianfranco Bombaci, coordinatore di IED Design, e si è avvalso della preziosa consulenza di Giovanni Organtini, professore associato di Fisica Sperimentale presso la Sapienza, per progettare una serie di dispositivi capaci di interagire con gli smartphone per consentire misurazioni digitali e introdurre l’uso di software (gratuiti) per fare calcoli, grafica e programmazione.

Design for Physics – Caduta Libera
(foto: Antonio Cama | courtesy: IED Roma)

Gli strumenti — che saranno presentati durante la prossima edizione della Maker Faire Rome, dal 20 al 22 ottobre — hanno un’estetica che volutamente si ispira, nelle linee e nei colori, alla grafica e al design italiano degli anni ’60 e ’70 (io ci vedo anche Memphis e Bauhaus) ma nello spirito e nell’essenza si rifanno alle filosofie dell’open source e dell’autoproduzione, essendo progettati per una produzione a basso costo e su larga scala, oltre che per essere, appunto, autoprodotti direttamente nelle scuole che hanno a disposizione un’officina digitale (il cosiddetto fab lab).
«Tutti i materiali e componenti sono economici, facilmente reperibili e a basso impatto ambientale» spiegano da IED Roma. «A differenza del tradizionale modello in cui le scuole investono in dispositivi di alta qualità ma costosi, limitati in quantità e destinati all’uso condiviso da un’intera classe, Design for Physics permette il lavoro in piccoli gruppi, sui normali banchi scolastici, senza la necessità di spazi dedicati. Tutte le esperienze sono pensate per essere utilizzate in più esperimenti. Sebbene si possano sempre utilizzare nel tradizionale “laboratorio confermativo”, le proposte di esperimento non sono congegnate per verificare le leggi fisiche, ma per scoprirle, trasformando alunni e alunne in ricercatori e ricercatrici».

Di seguito una panoramica di tutti i dispositivi (e se qualche scuola vorrà invitarmi a provare — e soprattutto a imparare daccapo, dato che in fisica sto davvero a zero —, sono qui).

Caduta Libera

Uno strumento che permette di eseguire esercitazioni di fisica sulla caduta libera degli oggetti. Utilizzando un lanciatore con un martello e il rivelatore acustico di uno smartphone, è possibile misurare il tempo di caduta di una pallina da diverse altezze, ricavando l’equazione del moto uniformemente accelerato.

Lanciatore a Martello

Strumento per studiare l’urto tra una massa e un oggetto. Variando l’angolo e la velocità di lancio, si può osservare come l’energia cinetica si trasmette all’oggetto colpito, utilizzando il cronometro acustico dello smartphone per misurare il tempo di impatto

Effetto Doppler

Con l’aiuto di un telefono e di una sorgente sonora, il tool esplora come la velocità relativa tra i due influisca sulla percezione della frequenza del suono. Misura la frequenza dei suoni in relazione alle diverse velocità di trascinamento.

Lanciatore a Balestra

Lo strumento permette di esplorare il moto parabolico e il tempo di caduta di una pallina lanciata a velocità e angoli diversi. Registra inoltre il tempo di caduta utilizzando il cronometro acustico di uno smartphone.

Molla

Un classico della fisica sperimentale: una molla per eseguire esperimenti sulle oscillazioni armoniche. Grazie a diversi sensori presenti negli smartphone, si misura l’andamento dell’oscillazione in relazione alla massa.

Pendolo

Usando i sensori dello smartphone, sfruttandone il magnetometro, oppure misurandone l’accelerazione o la velocità angolare, permette di studiare le caratteristiche del moto di un pendolo. Il supporto consente di variare la lunghezza del pendolo.

Rotolamento

Esperimento per monitorare la velocità di rotolamento di un corpo con peso e diametro regolabili. Lo smartphone viene posizionato al centro del supporto e utilizza il suo giroscopio per determinare la velocità angolare. Il dispositivo può essere usato anche per dimostrare l’accelerazione costante su un piano inclinato.

Piano Inclinato

Il tool esamina la dinamica di un oggetto che scivola lungo un piano inclinato. Lo strumento consente di variare l’angolo d’inclinazione e utilizza il campo magnetico rilevabile con i sensori di uno smartphone per tracciare la posizione del carrello in funzione del tempo.

Un messaggio

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