Grosso, P.

Marocchi, Daniela

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Institutional Research Information System University of Turin

L’energia e la sua trasformazione Riflessioni a partire da un esperimento sul motore di StirlingXCVIII Congresso SIF – Napoli, 18 settembre 2012Paolo Grosso, Daniela MarocchiDipartimento di Fisica – Università di TorinoSommarioScopi Principali del ProgettoIl ProgettoRisultati FinaliConclusioniScopo del ProgettoPortare ad una migliore comprensione dei concetti di Energia, Potenza e Rendimento (lato pratico)Far capire cosa sia l’Energia come quantità che si conserva, si trasforma e non si produceApplicazioni di questi concetti alle energie rinnovabili per valutarne o meno la loro convenienza di utilizzo   Il ProgettoPre-TestEsperienza di LaboratorioIl Progetto è stato suddiviso in due parti:Pre-TestValutare più oggettivamente la conoscenza degli studenti sugli argomenti trattati per meglio impostare l’esperienza di laboratorioDomande ‘vero o falso?’Evitare che scelta della risposta alla domanda avvenga per esclusione Domande ‘aperte’LaboratorioPerché Stirling??Compatibilità dell’esperienza col programma scolastico:• Termodinamica• Cicli Termodinamici• Macchine TermicheGrazie allacombustione esternail motore è utilizzabilecon diverse fonti di Energia:• Fossili• Rinnovabili (es:Sole)Parti del LaboratorioParte introduttiva al motore di StirlingParte di gruppo alla lavagnaSuddivisione nelle varie esperienzeL’esperienza di laboratorio era strutturata con :Parte introduttivaSi spiega il funzionamento del motore di StirlingAttraverso quali cicli termodinamici lavoraProprietà di questo motoreVantaggi e Svantaggi nel suo utilizzoParte di gruppoun semplice problema con l’obiettivo di far comprendere meglio cosa sia l’efficienza di un motoreIntrodotto poi lo scopo dell’esperienza, sono gli studenti a proporre metodi per raggiungere l’obbiettivo.Varie EsperienzeIl Laboratorio si componeva di 3 fasiMotore Stirling Potere Calorifico Prova Pratica“Prova Pratica”Portare delle taniche d’acqua  di peso noto su per due rampe di scaleMisurato il tempo impiegato e calcolato il lavoro svolto......si ricava la Potenza sviluppata“Prova Pratica”Obiettivi:Quantificare meglio la grandezza di 1 WattParallelismo con le potenze di uso comune      (AsciugaCapelli, Forno, Automobile, ecc..)Paragonare la potenza ottenuta con quella sviluppata dal motoreHa interessato molto gli studenti, poiché molto legata all’esperienza di tutti i giorni e poiché rende meglio l’idea delle grandezze fisichePotere CalorificoCome si Calcola??RendimentoPotere CalorificoQuanto calore fornisco con una certa quantità di combustibile?Misuro la variazione di Temperatura dell’acquaMassa consumataMotore di StirlingStrumentazione:Motore di StirlingOscilloscopioMisuratore T e n° giriPre-Test: Risultati• Buona parte degli studenti (∼60%) ritiene l’energia una quantità che si produce e si consuma (Probabilmente legato al modo di dire comune)• Scarsa conoscenza sulle unità di misura dell’energia  (Molti usano il Watt come unità di misura per l’energia, Potenza spesso usata come sinonimo di Energia)• Il concetto di rendimento non quasi mai ben compreso e manca la nozione che il rendimento si esprime attraverso un numero puro• Poco chiaro che cosa si intende per ‘Conservazione dell’Energia’• La quasi totalità degli studenti non conosce forme di energia diverse da quelle studiate (energia cinetica,potenziale, ecc...)’• e mostra una quasi nulla conoscenza delle varie fonti di energia rinnovabiliLaboratorioriguardo alle esperienze di laboratorio, è risultato che:Non Piace:La maggior parte degli studenti trova noioso effettuare tutti i passaggi necessari (presa dati ripetuta, analisi dati, relazione, ecc..)Preferirebbero sperimentare liberamente, invece di seguire dei protocolli già stabilitiTempi molto ristretti per le esperienzePiaceMettere in atto ciò che si è studiatoAiuta a comprendere e conoscere più a fondo Non solo attività teoriche come nei libriLavoro di gruppo coinvolgenteUtilizzare strumentazione modernaLaboratorioConclusioniInsistere maggiormente sull’uso delleunità di misura come mezzo utile per comprendere al meglio le grandezzefisiche e come aiuto per la risoluzione di problemiUtilizzare esempi pratici per far intuire la “grandezza” di quantità fisiche quali per esempio Joule,Watt, ecc... Al termine di questo alcune riflessioni:ConclusioniLa fisica non solo come Teoria: nell’insegnamento della fisica mostrare come questa è presente nella vita comune di tutti i giorni con esempi che stimolino e interessino lo studenteLa fisica come Storia: mostrare come gli eventi storici influirono sul corso della scienza e come gli studiosi del tempo giunsero alle loro scoperteportare lo studente alla curiosità nel sapere, più che al sapere fine a se stessoGrazie per l’attenzioneOttimo è quel maestro che, poco insegnando, fa nascere nell'alunno una voglia grande d'imparare.Arturo Graf, Ecce homo, 1908

L'energia e la sua trasformazione: riflessioni a partire da un esperimento sul motore di Stirling

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L'energia e la sua trasformazione: riflessioni a partire da un esperimento sul motore di Stirling

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