2. Siti di Fisica di Carattere generale
Il dipartimento di
fisica sperimentale dell'università di Torino ha raccolto
e organizzato numerosissime informazioni
riguardanti la didattica della fisica, sotto forma di risorse disponibili nel Web. La guida completa con una griglia
di analisi e classificazione si trova all'url:
http://www.iapht.unito.it/tidf/sommario.html di cui mostriamo la pagina principale in figura 1.
Figura 1
Si tratta sicuramente di un buon punto di partenza per cominciare ad
orientarsi nei siti rendendosi conto di ciò che la rete mette a disposizione
per quel che riguarda la didattica e l'aggiornamento dei docenti, con l'uso di applet e altri strumenti multimediali.
Numerose simulazioni interattive provenienti da tutto il
mondo, sono state tradotte in italiano a cura del dott. Carlo Sansotta, del
dipartimento di Fisica Medica dell'università di Messina e organizzate nelle
pagine dell'IFMSA Weblab:
http://ww2.unime.it/dipart/i_fismed/wbt/index.html
(fig.2) a costituire un vero e proprio laboratorio virtuale di
fisica. Le applet, divise per
argomenti, sono organizzate in sessioni di apprendimento nelle quali, dopo una
breve introduzione esplicativa dell'argomento da indagare, viene data la
possibilità di condurre un esperimento anche attraverso una serie di domande
che ne specificano il percorso.
Figura 2
In
figura 3, è riportata un'immagine che si riferisce alla simulazione pendolo semplice, realizzato con una sferetta legata da un filo ad un punto di
sospensione. Cliccando su via, nella
barra a destra, si dà inizio al moto della pallina e in contemporanea alla
visualizzazione di un grafico che fornisce il diagramma orario del moto
armonico. Sempre tramite l'uso della barra è possibile modificare alcuni
parametri, quali la lunghezza del filo, la massa del grave e l'ampiezza cioè
l'angolo che il filo forma con la verticale.[1]
In basso è possibile invece selezionare la grandezza fisica di cui si vuole
indagare l'andamento. Come si vede si tratta di una applet di uso immediato che può servire sia per visualizzare
semplicemente il fenomeno che per analizzarne alcuni aspetti più specifici.
Si noti infine come sia consentito di fermare momentaneamente il processo (cliccando su pausa/sospendi) per memorizzare alcuni dati da esaminare ed elaborare successivamente.
Figura 3
Dal portale del Virtual Laboratory dell'Internet Pilot to Physics,
rintracciabile all'url http://physicsweb.org/TIPTOP/VLAB (fig.4), è possibile accedere
a numerosi centri ed istituti con numerosi link,
informazioni e notizie riguardanti il mondo della ricerca.
Figura 4
Di
sicura utilità è la disponibilità, in questo sito, di un catalogo generale
delle simulazioni sotto forma di applet
Java o di altre risorse presenti online,
quali ipertesti e animazioni di notevole interesse didattico. Ad esempio nella
sezione Scientific Investigation è
possibile indagare in che modo, molte situazioni concrete della vita
quotidiana, siano collegate a fatti e fenomeni che le scienze fisiche hanno
studiato e preso in esame.
Altre applet, ordinate per argomenti, sono rintracciabili all'indirizzo
web:
http://home.a-city.de/walter.fendt/, dal quale ci si può
dirigere a istituzioni scolastiche, università, librerie ed altri siti
attrezzati con sessioni interattive didatticamente valide: http://home.t-online.de/home/wfendt/linkphys.htm
Figura
5
Le
simulazioni sono state tradotte in varie lingue, fra cui l'italiano, e zippate
in un file scaricabile sul proprio personal computer attraverso un opportuno browser.
Per chi voglia invece dedicarsi alla costruzione di
esperimenti veri e propri consigliamo il collegamento a l'Exploratorium di S. Francisco reperibile alla pagina web: http://www.exploratorium.edu/snacks/snacksbysubject.html
(fig.5).
Qui ci aspetta un piccolo paradiso della fisica, denso di numerose e dettagliate
indicazioni per la realizzazione di
esperimenti concreti, di semplice realizzazione e a basso costo,
riguardanti fatti e problematiche in stretto contatto con la vita di tutti i
giorni. Si può accedere anche a una lista di discussione per mettere a
confronto le esperienze o eventuali questioni ad esse collegate.
In
figura 6 è riportata una applet
riguardante un esperimento di percezione visiva. Portando il mouse sulla figura
e muovendolo opportunamente è possibile sistemare i due cerchietti gialli fino
a che i nostri occhi non li giudichino della
Figura 6
stessa
dimensione. Successivamente si controlla se e in che misura siamo stati
influenzati dall'effetto dovuto all'illusione ottica.
Anche nel sito curato da Eric Weisstein con l'aiuto delle comunità di internet, è possibile
rintracciare materiale (in continuo aggiornamento) di vario tipo inerente la matematica,
la fisica e l'astronomia con biografie scientifiche, libri e altre risorse
utili per ricerche o studi di approfondimento in argomenti o topiche di
interesse scientifico o di carattere più didattico: http://www.treasure-troves.com/physics.
La collezione del tesoro di fisica
(Treasure Trove) è sede di numerosi contatti e collegamenti a siti di interesse
scientifico sparsi in tutto il mondo ed ha al suo interno alcune pagine
dedicate alle domande più frequenti (faq) poste dai navigatori al webmaster. Le
pagine sono ben sviluppate anche se spesso gli argomenti hanno una trattazione
matematica di non semplice accesso per gli studenti dei nostri licei.
L'apprendimento online è oggetto di studio da parte di università e istituzioni,
con ricerche attraverso tesi di laurea pubblicate in rete. Si consulti ad
esempio: Applicazione Didattica Realizzata
Utilizzando Tecniche Multimediali in WWW della dott.ssa Maria Cecilia Coperchio
dell'Università di Bologna all'url http://axdel1.bo.infn.it/pub/thesis_cecilia/tesi.html,
oppure:
Costruzione di applet java come possibile mezzo per il superamento di alcuni preconcetti in ottica
geometrica della dott.ssa Maria Mennea dell'università di Bari: http://www.ba.infn.it/~evangel/Tesi.html
Un altro sito organizzato dal dipartimento di fisica
dell'Università di Bologna è ISHTAR (Innovative Software for Higher Telematics
Applications Research) all'indirizzo http://ishtar.df.unibo.it/index.html e comprende una serie
di servizi sotto forma di corsi, lezioni online e strumenti per la didattica
della fisica in rete. Gli argomenti disponibili riguardano i fenomeni della
diffusione, un corso in probabilità e statistica ed uno in meccanica dei
fluidi.
Una mappa completa e ragionata di numerosissimi siti e
indirizzi utili per la didattica è reperibile anche a: http://www.ba.infn.it/www/didattica.html, sito sviluppato dal dott. G. Zito del
gruppo INFN dell'università di Bari.
Di
notevole interesse anche il progetto LibLab
(libro e laboratorio) che propone l'uso della rete Internet e delle tecnologie
multimediali nella didattica della fisica. Esso è stato sviluppato nella tesi
di laurea di Andrea Mameli, ed è a cura del CRS4
(Centro Ricerche Studi Superiori e Sviluppo Sardegna), reperibile all'url: http://www.crs4.it/~mameli/JAVA/LibLabE.html.
La SISSA (Scuola Internazionale Superiore
di Studi Avanzati - Trieste) ha realizzato, nell'ambito del progetto
In/Formazione permanente del piano Babbage per il rinnovamento della
comunicazione scientifica, Ulisse (http://Ulisse.Sissa.it)
un sito italiano innovativo dedicato appunto alla divulgazione
scientifica attraverso Internet. Il suo scopo principale è quello di aprire un
canale di comunicazione tra il pubblico e gli scienziati, contribuendo così a
superare il divario che separa il mondo della ricerca e la società civile.
Ulisse,
nato nel settembre del 2000, sarà pronto nella primavera del 2002. Tuttavia fin
da ora è possibile usufruire di alcuni servizi e consultare interessanti
sezioni di lavoro:
Chiedi a Ulisse, per avere
risposte a quesiti scientifici di ogni genere, Andar per siti, per raccogliere le recensioni dei migliori siti
scientifici e itinerari attraverso la rete, Esperimenti,
giochi, simulazioni, alla scoperta dei cosiddetti laboratori virtuali per
realizzare esperimenti e valutare la propria preparazione, La biblioteca dei 500, una vera e propria biblioteca elettronica
che si affianca a Recensioni, manuali,
glossari in cui è possibile reperire altro interessante materiale di
studio, Scienza 7, un settimanale di
notizie dedicate a vari argomenti di ricerca scientifica, etica, politica e
sociologica della scienza e infine InterScienza,
un servizio riservato allo scambio di informazione tra ricercatori di
diverse discipline. Tutti i materiali pubblicati sul sito saranno selezionati
in base ad un sistema di peer review e
archiviati in un database per essere accessibili a tutti gli interessati
attraverso un efficiente motore di ricerca.
Ulisse
si avvale della collaborazione del CIRD (Centro Interdipartimentale di Ricerca
Didattica) dell'Università di Trieste, dell'AIF (Associazione per
l'Iinsegnamento della Fisica) della Società di Chimica Italiana - Divisione
didattica, del Master in Comunicazione della Scienza di Trieste, ed è
finanziato dal Ministero dell'Istruzione e dell'Università e della Ricerca.
Sempre per quanto concerne i progetti dedicati
allo sviluppo dell'apprendimento della fisica, può essere utile dare
un'occhiata a cosa succede oltreoceano, negli Usa, dove queste metodologie sono
affermate già da anni.
WebPhysics, http://webphysics.davidson.edu/ è un programma
per lo studio della fisica con Internet sviluppato da Wolfgang Christian e
Gregor Novak del Davidson College USA, nel lontano (rispetto ai tempi del web)
1995. Si possono sperimentare alcune simulazioni in linguaggio Java o
Javascript con lo sviluppo di esercizi e consultare il materiale prodotto dagli
stessi studenti. Per la visione dei documenti del corso (che spesso sono in
aggiornamento) viene consigliato l'utilizzo delle ultime versioni dei browser
Internet Explorer o Netscape Navigator.
Per
quanto concerne l'editoria, di notevole impatto didattico sono i libri che
integrano il proprio testo con CD-Rom o altro materiale ipertestuale anche
consultabile in rete, con l'attivazione di simulazioni e problemi di vario
genere. In Italia ricordiamo la collana di testi di fisica Amaldi, curata dalla casa editrice Zanichelli, corredata da tre
Cd-Rom interattivi sui temi della meccanica, della termodinamica e
dell'elettromagnetismo. Un altro valido esempio è il Contemporary College Physics
http://www.mhhe.com/physsci/physical/jones/ pubblicato dalla
casa editrice McGraw-Hill, sviluppato appunto per favorire l'apprendimento online
con l'uso di applet ed esercitazioni.
Anche dalla pagina Web della Casco
Associates è disponibile un corso di meccanica online di cui è possibile
visionare qualche esempio facendo download all'indirizzo: http://www.mcasco.com/p1outln.html
Concludiamo con l'indirizzo di un sito dove è
possibile unire l'utile al dilettevole, lo studio al divertimento: http://www.physlink.com/fun.cfm, in fig.7.
Physilink si distingue per la raccolta di tutto quello
che in fisica “può fare spettacolo”,
con cartoni animati, barzellette, amenità e curiosità varie, che hanno come
sfondo comune il mondo della scienza o della ricerca.
Tantissimi link sono disponibili a http://dir.yahoo.com/Science/physics, la pagina del motore di
ricerca Yahoo dedicata al mondo della fisica, anche se, a dire il vero, non è
sempre facile orientarsi in un mare sconfinato di dati e informazioni.
Figura 7
2.1 Un Esperimento Multimediale dal Cern
L'opportunità di
collegarsi in video-conferenza con importanti istituzioni e centri di ricerca
per assistere a lezioni ed esperimenti dal vivo è una delle nuove possibilità
offerte da Internet al mondo della scuola e delle agenzie formative in
generale. Il 21 novembre 2000 presso la facoltà di Ingegneria dell'università
di Bari si è tenuto un interessante esperimento multimediale che ha visto la
partecipazione di numerose scuole: in collegamento con il Cern, il Centro Europeo di Ricerche Nucleari di Ginevra, è stato possibile assistere ad una sessione
interattiva riguardante il concetto di antimateria. Alla fine della sessione, è
stata data la possibilità ad alcuni studenti di intervenire ponendo quesiti in
riferimento a quanto visto o in merito a dubbi o curiosità relative
all'argomento.
Per
assistere ad una videoconferenza occorre scaricare dalla rete l'apposito
software “realaudio”, all'indirizzo http://www.realaudio.com, che consente la
trasmissione e la visione di filmati in tempo reale, dopo aver effettuato la
connessione con il sito di riferimento che, nel nostro caso, è all'url: http://livefromcern.web.cern.ch/livefromcern/antimatter (fig. 8)
Figura 8
Dalla home page si accede a tutta una serie di
notizie e informazioni riguardanti la nascita e l'evoluzione del concetto di
antimateria, proposte in modo piano e didatticamente accattivanti. Dalla
sezione The History of Antimatter si apprende come nel 1928 il fisico P.A.M. Dirac estendendo
alla nuova meccanica dei quanti la teoria della relatività, scoprì un'equazione
che prediceva particelle con stati di energia negativi: nasceva pertanto un
concetto nuovo e, per molti punti di vista, sconvolgente, quello di
antimateria.
Dal
1930, con la scoperta del positrone, l'antiparticella dell'elettrone, la teoria
di Dirac veniva sperimentalmente confermata, inaugurando così una nuova epoca
di indagini nella fisica atomica, tuttora fonte di ricerche e speculazioni
teoriche.
Fino a
pochi anni fa, la formazione di antimateria era subordinata alla produzione di
enormi quantità di energia da parte di opportune macchine acceleratrici di
particelle. Le attuali tecnologie consentono ora la creazione di antiprotoni di
minore energia, necessari per la sintesi di atomi di antiidrogeno. Il principio fondamentale è l'equivalenza fra massa
ed energia dettato dalla nota equazione di Einstein: E=mc2, dove c è
la velocità della luce nel vuoto pari a 300000 Km al secondo. Perciò se una
particella viene accelerata e portata ad una velocità prossima a c, la
straordinaria quantità di energia liberata in una collisione, si trasformerà
nel suo equivalente di materia. Se immaginiamo di forgiare una moneta da uno
stampo di metallo, da un lato avremo la produzione del conio ma dall'altro,
sullo stampo, sarà presente un buco che potremmo chiamare antimoneta.
Ciò è
proprio quanto avviene negli esperimenti dove l'energia si trasforma sempre in
una coppia costituita dalla particella e della sua immagine speculare chiamata
appunto antiparticella.
Il problema
fondamentale connesso alla produzione di antimateria è che quest'ultima in
presenza della materia tende naturalmente a ritrasformarsi in energia: questo è
il motivo per cui è tanto difficile osservarla e quindi predisporre il relativo
apparato sperimentale.
La
sezione si conclude con l'illustrazione delle ricadute di queste ricerche nella
vita di ogni giorno quali ad esempio i moderni dispositivi usati nella
diagnostica medica, noti col nome di TEP la tomografia per emissione di
positroni.
Il sito
possiede un archivio di immagini relative agli esperimenti precedentemente
effettuati online ed anche alcuni disegni che illustrano come è visto il mondo
dell'antimateria da alcuni bambini, sollecitati a descrivere con schizzi e
rappresentazioni grafiche il fantastico mondo delle particelle.
2.2
Attività Museali e Storia della Fisica
La rete consente
visite virtuali a musei e parchi tecnologici dove è possibile confrontarsi con
i testi, gli strumenti e le metodologie del passato.
Attraverso
il portale del Museo Nazionale della Scienza e della Tecnica Leonardo da Vinci
di Milano, http://www.museoscienza.org/museovr/Default.htm, è possibile accedere ai più importanti musei italiani e
stranieri. Di notevole interesse è la sezione Leonardo Virtuale, una vera e propria "sezione digitale"
del Museo in 3D dedicata alle macchine di Leonardo. (fig.9)
Scaricando
l'apposito plug-in è possibile girare
per le stanze e i chiostri, azionare le macchine leonardesche, vedere gli altri
visitatori, seguire i loro movimenti e chiacchierare con loro oppure unirsi ad
un gruppo e seguire la guida (prossimamente ci saranno delle "visite
guidate virtuali").
Figura 9
Leonardo Virtuale e' stato realizzato congiuntamente dal Museo della Scienza
e dal Politecnico di Milano, che ha realizzato l'innovativa infrastruttura
tecnologica attraverso il cosidetto sistema Webtalk.
Presso il Museo di Storia della Scienza di Firenze, alla pagina web: http://www.imss.firenze.it/indice.html, si possono consultare alcune opere di G.
Galilei con visite virtuali a sale di notevole interesse storico e scientifico. In figura
10, a sinistra, è visibile un angolo dello studio di Galileo Galilei mentre a
destra è riportata una pagina del "Sidereus Nuncius" dedicata alla
scoperta dei satelliti di Giove (medicei) ottenuta grazie all'invenzione del
telescopio. Dallo stesso sito è possibile accedere a "Mille Anni di
Scienza in Italia" un'iniziativa espositiva "a rete" articolata
sull'intero territorio nazionale, promossa dal Ministero dell'Università e
della Ricerca Scientifica e Tecnologica in occasione della XI Settimana della
Cultura Scientifica. La formula della mostra "a rete" è stata
adottata per valorizzare le molteplici potenzialità di diffusione della cultura
Figura 10
scientifica e
tecnologica presenti nel nostro Paese e per stimolarne l'integrazione in un
organico Sistema Nazionale di Musei e Centri scientifici o storico scientifici,
capace di rispondere su base permanente alla sempre più forte domanda di
cultura scientifica.
"Mille Anni di
Scienza in Italia" si configura con la simultanea e coordinata
programmazione di tredici mostre, su aspetti fondamentali della storia della
scienza e della tecnica italiana in dodici città diverse e, contestualmente, di
una mostra centrale a Roma presso la sede del MURST.
Un parco tecnologico di sicuro richiamo
scientifico e culturale è la "città della scienza" di Napoli, http://www.cittadellascienza.it, dove è possibile tra l'altro seguire numerose
esperienze scientifiche collegandole all'evoluzione storica dei concetti e agli
strumenti di laboratorio del secolo scorso. Il sito di questo museo propone
anche un itinerario virtuale tra mediateca, officina dei piccoli, laboratorio
di musica e di storia.
Il Laboratorio dell'Immaginario Scientifico (LIS) di Trieste,
reperibile all'indirizzo
http://ImmaginarioScientifico.it, ha organizzato le sue principali attività in
cinque sezioni. Le spettacolari immagini di elis,
l'Edicola del Laboratorio dell'Immaginario Scientifico, fanno strada alle
attività interattive di area, dove gli exhibit
permettono di indagare e scoprire numerosi fenomeni scientifici. La sezione AltroMuseo presenta musei e istituzioni
dell'area mitteleuropea che collaborano con il LIS; dedalo introduce alla scienza attraverso reti telematiche, cd-rom e
multimedia; aladino racchiude le
attività di scienza sperimentale, con dimostrazioni tematiche, attività
didattiche e visite al planetario per esplorare la volta celeste.
In Europa uno dei musei tecnologici
sicuramente meglio attrezzati, anche dal punto di vista delle applicazioni
multimediali esplorabili on-line, è il Deutsches
Museum di Monaco di Baviera in Germania www.deutsches-museum.de
Per il
visitatore telematico segnaliamo, fra le innumerevoli attività, la visione di
alcuni brevi filmati riguardanti il funzionamento di macchine e strumenti
d'epoca e moderni, per i quali è necessario fornirsi di un apposito software (Quick Time) scaricabile direttamente dal
sito.
Dal portale dell' American Institute of Physics (AIP) è
possibile accedere a numerosissimi siti di notevole interesse storico con exhibit e collegamenti inerenti le più
importanti scoperte e invezioni del secolo scorso, con la possibilità di
ricognizione ad archivi e documenti:
http://www.aip.org/history/web-link.htm
(fig.
11). Fra i link più significativi ce
ne sono due dedicati alla scoperta della Radioattività
naturale, dagli albori, ai tempi del fisico francese Henri Becquerel, fino
all'avvento della moderna era nucleare. Notevole spazio è naturalmente dedicato
alla figura del grande fisico Albert Einstein che, con la nota teoria della
relatività (speciale e generale), aprì nuove frontiere e prospettive
all'indagine del mondo fisico.
Argomento
invece sicuramente più vicino a noi è quello relativo alla Caduta della Parità. Sono infatti del 1956 gli esperimenti che
dimostrarono come sbagliato l'assunto che le leggi fisiche dovessero essere
invarianti rispetto a certe simmetrie fondamentali.
Numerose
sono le biografie riferite agli scienziati che parteciparono
alla costruzione della nuova fisica dei quanti: fra questi Heisenberg uno dei
padri fondatori della meccanica quantistica secondo l'approccio delle matrici e
scopritore del celebre principio di indeterminazione, secondo il quale non è
possibile conoscere con precisione coppie di grandezze fisiche coniugate quali
posizione e velocità o energia e tempo.
Figura 11
Nel
novecento diviene sempre più fitto e denso di conseguenze l'intreccio fra
scienza storia e politica: una sessione è dedicata alla nascita e allo sviluppo
del progetto “Manhattan” relativo alla costruzione della prima bomba atomica:
la biografia di uno dei suoi maggiori esponenti, Oppenheimer, risulta ricca di
approfondimenti storico-sociali.
Anche
la biografia di A. Sakharov, caposcuola della scuola russa di fisica nucleare,
introduce al tema dei rapporti fra scienza e politica, visti in questo caso
nell'ambito della lotta per i diritti civili nell'ex Unione Sovietica.
Dal Sito dell'American
Phisical Society è possibile scorrere anno per anno le principali invenzioni e
scoperte degli ultimi 100 anni di fisica dal 1900-2000 http://timeline.aps.org/APS/index.html
Ad esempio posizionandosi sugli anni
1938-39, fig.12, si può selezionare la scoperta della fissione nucleare,
ottenuta per la prima volta dai chimici tedeschi Otto Hahn e Fritz Strassmann,
bombardando l'uranio con dei neutroni. Questo fondamentale
processo fisico fu però successivamente spiegato e interpretato dalla fisica austriaca Lise Meitner e da suo nipote Otto
Frisch.
Figura 12
