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XVIII
Prefazione
I
problemi guidati
aiutano gli studenti a scomporre i problemi in passaggi. Un pro-
blema di fisica tipicamente chiede di trovare una grandezza fisica in un dato con-
testo. Spesso, però, per ottenere la risposta finale sono richiesti l’uso di vari con-
cetti e l’esecuzione di un certo numero di calcoli. Molti studenti non sono abituati
a un tale livello di complessità e di sovente non sanno da dove cominciare. Un
problema guidato scompone un problema standard in passaggi più piccoli, con-
sentendo agli studenti di afferrare tutti i concetti e le strategie richieste per arri-
vare alla soluzione esatta. A differenza dei problemi di fisica standard, la guida è
spesso inglobata nel testo del problema. I problemi guidati riflettono il modo in cui
uno studente dovrebbe interagire con un docente in una sessione di ricevimento.
Questi problemi (ce n’è uno in ogni capitolo) aiutano gli studenti ad allenarsi a
scomporre i problemi complessi in una serie di problemi più semplici, un’abilità
di problem-solving essenziale. Un esempio di problema guidato è riportato qui di
seguito:
una forza normale
n
1
mentre il sostegno destro, posto
a distanza
,
= 4.00 m dal primo, esercita una forza nor-
male
n
2
. Una donna di massa
m
= 55 kg cammina sulla
trave partendo dall’estremo sinistro e procedendo verso
il destro. Si vuole determinare la posizione della donna
che fa sì che la trave cominci ad inclinarsi. (a) Qual è
il modello di analisi appropriato per la trave prima che
inizi ad inclinarsi? (b) Si disegni il diagramma delle for-
ze per la trave, indicando la forza gravitazionale e le for-
ze normali agenti sulla trave quando la donna si trova
ad una distanza
x
dall’estremo sinistro. (c) Dove si trova
la donna quando la forza
n
1
è massima? (d) Quanto vale
n
1
quando la trave è sul punto di inclinarsi? (e) Si usi
l’Equazione 12.1 per calcolare il valore di
n
2
quando la
trave è sul punto di inclinarsi. (f) Usando il risultato
ottenuto nella domanda (d) e l’Equazione 12.2, appli-
cata calcolando i momenti rispetto ad un’asse passante
per il sostegno di destra, si determini la posizione della
donna in corrispondenza della quale la trave inizia ad
inclinarsi. (g) Si risolva nuovamente il punto (e) cal-
colando i momenti rispetto ad un’asse passante per il
sostegno sinistro.
L
x
m
M
Viene identi"cato
l’obiettivo del problema.
L’analisi inizia con l’identi"cazione
dell’appropriato modello di analisi.
Vengono forniti dei suggerimenti
sui passi da seguire per risolvere il
problema.
Viene richiesto il
calcolo associato
all’obiettivo.
38.
Una trave omogenea di lunghezza
L
= 6.00 m e massa
M
= 90.0 kg è appoggiata su due sostegni come mostrato
in Figura P12.38. Il sostegno sinistro esercita sulla trave
Figura P12.38
Problemi di impossibilità.
La ricerca sull’insegnamento della fisica si è concentrata
molto sulle abilità di problem-solving degli studenti. Benché la maggior parte
dei problemi di questo testo siano strutturati in una forma che fornisce dati e
richiede un risultato di calcolo, due problemi in ogni capitolo, in media, sono
strutturati come problemi di impossibilità. Questi sono introdotti con la frase
Perché ciò è impossibile?
seguita dalla descrizione di una situazione. L’aspetto che
colpisce di questi problemi è il fatto che essi non pongono alcuna domanda agli
studenti oltre a quella introduttiva in corsivo. Lo studente deve determinare quali
domande bisogna porsi e quali calcoli bisogna eseguire. Sulla base dei risultati di
tali calcoli, lo studente deve determinare il motivo per cui la situazione descritta
non è possibile. Tale determinazione potrebbe richiedere informazioni derivanti
da esperienze personali, senso comune, ricerche su Internet o in letteratura,
misurazioni, strumenti matematici, conoscenza di norme umane o pensiero
scientifico.