Fisica del volo - Liceo Scientifico Torricelli

Fisica del volo
Fisica, Sede di Trento
Giuliano Zendri (Università di Trento)
1. Motivazioni e finalità
Il laboratorio dedicato alla fisica del volo è nato come risposta alla necessità di dare un inquadramento e supporto didattico a un argomento
spesso adottato nel curriculo scolastico come applicazione elementare della fluidodinamica. L’interazione fra l'ala del velivolo e il fluido in
cui esso si muove (l'aria) è ovviamente alla base del volo di aeroplani e uccelli. Tuttavia, in seguito a un'ampia analisi di vari libri di testo
e di risorse web emergeva che le spiegazioni fornite erano basate su un'applicazione scorretta del principio di Bernoulli se non di principi
sperimentalmente falsificabili. Da qui è nata l’idea di creare un laboratorio dedicato ad affrontare con metodi innovativi questa classe di
problemi.
Il percorso progettato e realizzato in numerose edizioni ha permesso di evidenziare i reali e corretti meccanismi fisici alla base del volo e,
nel contempo, di introdurre ulteriori argomenti legati alla fluidodinamica (in particolare il ruolo della viscosità e il concetto di strato limite).
Inoltre, questo argomento, spesso affascinante per lo studente, permette di stabilire interessanti collegamenti interdisciplinari con altre
materie che spaziano dalla fisica dell’atmosfera, alle tecnologie (inclusi simulazione di volo e di fluidodinamica), alla storia (dalle
applicazioni dei fluidi nell’antichità allo sviluppo del volo nel periodo delle grandi guerre), all’ingegneria (progettazione e sviluppo di modelli,
scienza dei materiali), come pure aspetti artistici e letterari.
2. Obiettivi
Gli obiettivi principali del percorso, avviato nel 2008, sono i seguenti:
•
a) stabilire (ed eventualmente elaborare) le idee pre-esistenti degli studenti relative all’argomento trattato;
•
b) allestire una serie di esperimenti semplici e facilmente riproducibili nei laboratori scolastici per mostrare i principali
fenomeni fisici alla base del volo;
•
c) creare e sostenere collegamenti interdisciplinari (sfruttando, nella versione più recente del percorso, le attività
didattiche del laboratorio PNLS-2012-13 “Fisica dell’atmosfera” (http://fisatm.wordpress.com/)
3. Metodologia utilizzata
Il percorso didattico si sviluppa su vari livelli che prevedono altrettanti strumenti metodologici: a)
una fase preparatoria (modulo formativo di circa 15 ore) per i docenti;
b) una fase di progettazione individuale con i singoli docenti/classi;
c) incontri tra gli studenti e i docenti universitari nella sede del Dipartimento di Fisica. Nel laboratorio si opera come di consuetudine:
esperimenti e misure quantitative, metodologie virtuali, uso della galleria del vento, proiezione e analisi di video e discussioni aperte;
d) sviluppo di attività didattiche connesse al laboratorio “Fisica dell’atmosfera”; il rapporto tra meteorologia e navigazione aerea è sfruttato
per introdurre argomenti di termodinamica e strumentazione di volo;
e) visite guidate al Museo Storico dell’Aeronautica Gianni Caproni e alla sede del CUS-“Volo a vela”;
f) nell’anno scolastico 2010-11 è stato indetto un concorso per gli studenti dal titolo “Decolla con la fisica” che ha avuto il patrocinio di
vari enti del territorio legati al mondo dell’aeronautica.
4. Analisi dei risultati e autovalutazione
Durante la fase di avvio del progetto, gli interventi dei docenti universitari con gli studenti sono stati relativamente numerosi (2-3 incontri
di 3 ore ciascuno) e vertenti su un maggior numero di argomenti di fluidodinamica. Tuttavia, dalle discussioni con i docenti e dall’analisi
dei test era emerso che questo approccio presentava delle criticità per due motivi: il primo riguarda la natura relativamente complessa di
determinati argomenti di fluidodinamica che rendevano il percorso troppo impegnativo, allontanando lo studente dallo scopo principale di
giungere a una corretta, anche se solo essenziale comprensione dei meccanismi del volo; inoltre, si è riscontrata la difficoltà da parte dei
docenti nel trattare questi argomenti in un contesto curricolare. Il laboratorio si è così evoluto verso una versione semplificata (3 ore) e
sviluppata in un solo incontro. In questi anni docenti e classi sono cambiati ma c’è da sottolineare la collaborazione continuata con il Liceo
“E. Torricelli” di Bolzano.
In questi anni questo percorso didattico è stato proposto a un totale di circa 600 studenti. Sono stati raggiunti gli obiettivi fissati e l'efficacia
dell'offerta è stata verificata secondo varie modalità valutative. In particolare, Il lavoro di progettazione e valutazione pluriennale con i
docenti conferma che l’argomento risultata essere di interesse elevato agli studenti, è efficace nell’introduzione di argomenti sia curricolari
che extra, e permette molti collegamenti interdisciplinari. I docenti hanno valutato molto positivamente lo stimolo dato agli studenti per
mettere in gioco competenze e abilità di molteplici specificità attraverso le varie attività proposte.
5. Conclusioni
Il laboratorio “Fisica del volo” è ormai un'iniziativa consolidata negli anni e frutto di una collaborazione operativa e continuata tra università,
scuola ed enti locali esterni che ha permesso di svolgere attività altamente formative, tecnologicamente intriganti e attuali, stimolanti sotto
vari punti di vista. A nostro avviso tali attività rientrano pienamente negli obiettivi del PNLS, non solo come orientamento alle scelta di
lauree scientifiche ma anche come promozione della cultura scientifica e tecnologica, nonché nella concretizzazione di intese fra soggetti
(scuole, musei, agenzie sportive) di differente natura e finalità. Tutto il materiale relativo a questo laboratorio è reperibile al link:
http://fisicavolo.wordpress.com/.
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Convegno Scientifico sul PLS (Piano Lauree Scientifiche)
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