physics

Students engaged gravity force exploring the planet movements managing Apps [Ref.1] on own Smartphone/Tablet . We woked with mixed class of from 16 to 18 years old. We encourage to use daily own device to search informations, collect data, explore science. Using the simulation software Celestia, we calculated the orbit radius and the orbital period of 7 Jupiter satellites . “How can we sure that really the planet motions are due to a force?” “we can see the elastic force, the magnetic force, but how can we “feel” gravitational force? “. Newtonian gravity model doesn’t explain what is the cause of this force. So we decided to investigate the third Kepler law in another way. General Relativity gives us a great effort to have a new vision of mechanics. In this model gravity is NOT a force, but it can be described as a curvature of space and time (a whole 4 dimensional space-time). A new engagement starts now! We founded many amazing videos of particle motions on a warped space [Ref.4]. We realized a Spandex Universe, which is used in many educational settings to demonstrate various astronomical effects. We created a Spandex universe on a circular structure of 170cm diameter. A webcam recorded particle trajectories , the video analysis was made using the software Tracker [Ref.5]. When we put an heavy mass on Spandex, a coin falls down in quasi circular orbit , because of curvature caused by heavy mass and not as an attraction by the heavy mass. We experimented tidal forces (fig.11 ), double star, satellites formation (fig.12), gravitational waves. When we put an heavy mass on Spandex, using gyroscope App in our Smartphone, we can register on our smartphone, a curvature “vibration”, due to mechanical elasticity texture force, this perturbation is like a gravitational (mechanical) wave. It was exciting to see how this simple model can explain many complex physical phenomena. They are a qualitatively devices, but in the future we want to elaborate it with new data set. In our Spandex model the gravity is caused by space curvature . If we live in a Spandex Universe, a straight line for us may be a curved line for another observer A zero mass trajectory deflection (like light) is caused by an intrinsic curvature Planet motion may be explained as geometry curvature of space, the space distortion is caused by masses and influenced particles motions; gravity is described as the warping of space due to the presence of matter and energy. Our data match with third Kepler law, introducing a covariant space measurement. Our results are satisfactory because we can explain a great variety of phenomena such as light deflection, tidal force, satellites formation, gravitational waves. Bibliography [1] https://play.google.com/store/apps/details?id=com.tss.android https://play.google.com/store/apps/details?id=jp.danball.planet https://play.google.com/store/apps/details?id=com.rts.android.spacesim [2] http://imagej.nih.gov/ij/ [3] http://en.wikipedia.org/wiki/Jupiter_mass [4] https://www.youtube.com/watch?v=RqVKIxqIorg https://www.youtube.com/watch?v=ZkURrrACG0g https://www.youtube.com/watch?v=CvN13ZE544M&list=PL2nSpVcaaKQT_qiNgEuUxD... [5] http://www.cabrillo.edu/~dbrown/tracker [6] Middleton, C., Langston,M., Circular orbits on a warped spandex fabric, Am. J. Phys. 82, 287 , 2014 [7] http://www.einstein-online.info/spotlights/light_deflection

Oggi si parla di didattica 2.0 e dell'uso degli smartphone in classe, ma uno smartphone ha dentro di sè una vero e proprio laboratorio di fisica, con esso è possibile condurre significative esperienze scientifiche.
Il progetto è nato dal fatto che nel nostro laboratorio non esiste una strumentazione che rilevi il campo magnetico, un sensore di moto , un barometro, tanto per fare degli esempi. SI è cercato di realizzare esperimenti scientifici dove lo smartphone avesse un ruolo fondamentale: strumento di misura, strumento per l'analisi la raccolta e la gestione dei dati.
Gli studenti coinvolti erano del primo e secondo anno di un indirizzo tecnico agrario e sono stati suddivisi in gruppi da quattro, ognuno con un suo ruolo. La metodologia seguita è l’IBSE declinata nelle 5 E: Engagement, Explore, Explain, Elaborate, Evaluate. Agli studenti è stato chiesto di ideare un setup sperimentale dove lo smartphone venisse utilizzato quale strumento di misura .
Il 90% degli studenti aveva un proprio tablet o smartphone. Lo smartphone ha permesso una esplorazione dei fenomeni fisici a 360 gradi, diventando non solo uno strumento di misura, ma anche un dispositivo con il quale ricercare informazioni, condividere dati, analizzarli.
Durante le attività di laboratorio gli studenti potevano registrare video o scattare foto con il loro cellulare, potevano condividere informazioni multimediali, scambiare opinioni con altri gruppi, condividere dati sui social network. Il docente aveva il compito di regia delle attività, di porre domande stimolo e interveniva solo quando si creavano situazioni di stallo (soprattutto nella ricerca di articoli o nell’aspetto formale matematico del problema fisico).
Lo spazio fisico dove sono state svolte le attività è il laboratorio di fisica della scuola, gli studenti avevano sia postazioni di laboratorio sia un’aula di informatica. Gli incontri erano settimanali di 2 ore e la durata del progetto è stata di 4 mesi. All’inizio di ogni lezione, in circa 15 minuti, ogni gruppo di lavoro raccontava l’avanzamento del proprio progetto e con gli altri gruppi ed il docente si discutevano le strategie risolutive da attuare.
Gli alunni erano liberi di muoversi e potevano portarsi liberamente materiale da casa utile ai fini dell’esperimento (cacciaviti, scotch etc.).
La valutazione del lavoro è avvenuta sia in itinere (si è valutata la competenza in atto), sia sul prodotto finale (il set-up sperimentale, la relazione multimediale).
Nel progetto sono state condotti i seguenti esperimenti utilizzando i sensori di smartphone e tablet:
misura della velocità del suono utilizzando una cannuccia per bere (anche al variare della temperatura)
Interferenza e diffrazione acustica
Effetto Doppler acustico
Leggi dei gas
Campo magnetico
legge di biot Savart
Misura dell'accelerazione di gravit (facendo cadere uno smartphone)
Smartphone e sport (analisi cinematica del moto, di corpi che ruotano in un parco giochi)
radioattività
Pressione e temperatura
Analisi dei dati e confronto con il modello teorico