La fisica dello stato solido della materia, cioè la meccanica dei solidi, è la disciplina della fisica che studia il comportamento dei corpi solidi quando sono sottoposti a sollecitazioni esterne. In particolare ne studia lo stato di tensione e di deformazione quando sono sottoposti alle forze esterne, ai cambiamenti di temperatura, agli spostamenti, e ne definisce i valori di resistenza.
Nei casi di piccole sollecitazioni quasi tutti i solidi si comportano in modo che la deformazione sia direttamente proporzionale alla sollecitazione stessa. La deformazione quantifica l’elasticità del solido.
Un corpo solido può essere rigido, elastico oppure plastico.
La rigidità è la caratteristica dei solidi indeformabili. Questi corpi resistono all’azione di forze su di essi applicate; quindi se vengono sottoposti ad una pressione più o meno intensa si rompono ma non si deformano. Sono esempi di corpi rigidi il marmo, una penna, una matita, una bottiglia di vetro,…
L’elasticità è la caratteristica che possiedono alcuni corpi di subire deformazioni se sottoposti all’azione di una o più forze esterne. Questi corpi riacquistano la loro forma originale quando viene meno la forza sollecitante, cioè quella che ne ha provocato la deformazione. Ciò vuol dire che quando viene meno la causa della loro deformazione questi corpi riacquistano la loro forma originaria. Sono esempi di corpi elastici le molle, gli elastici, le gomme per cancellare, il caucciù ….
La plasticità è la caratteristica che consente ad alcuni corpi di conservare la forma acquisita quando su di essi viene applicata una forza esterna. Quindi questi corpi conservano la nuova forma anche quando viene meno la causa della loro deformazione. Ovvero il cambiamento in questi corpi è irreversibile. Sono esempi di corpi plastici tutte le paste modellabili: Plastilina, pongo, das, …
Fisica dello stato solido della materia
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Ecco un’attività pratica e divertente per spiegare ai bambini la meccanica dei solidi, basata sui concetti di rigidità, elasticità e plasticità.
Laboratorio: “Detective delle Forze”
Questa attività permette ai bambini di esplorare come i corpi solidi reagiscono alle sollecitazioni esterne (pressioni, spostamenti o forze). L’obiettivo è capire se un oggetto è rigido, elastico o plastico osservando la sua resistenza e deformazione.
- Occorrente
Per creare una “Stazione di Test”, raccogli i seguenti materiali:
- Corpi Rigidi: Matite, sassi, righelli di metallo o cucchiai.
- Corpi Elastici: Elastici per capelli, mollette a spirale, spugne o gomme per cancellare.
- Corpi Plastici: Pasta modellabile (pongo, plastilina o das).
- Svolgimento dell’esperimento
Fase A: Il Test della Forza (Rigidità)
Chiedi ai bambini di provare a piegare o schiacciare una matita o un sasso.
- Cosa succede?: I corpi rigidi sono indeformabili e resistono alle forze applicate. Se la pressione è troppo intensa, non cambiano forma ma si rompono.
Fase B: L’Effetto “Ritorno” (Elasticità)
Chiedi ai bambini di tirare un elastico o schiacciare una gomma e poi lasciare la presa.
- Cosa succede?: Questi corpi subiscono una deformazione temporanea. Quando la forza esterna viene meno, riacquistano la loro forma originale. L’elasticità indica proprio questa capacità di “tornare indietro”.
Fase C: Il Test dell’Impronta (Plasticità)
Chiedi ai bambini di schiacciare una pallina di plastilina o pongo e poi smettere di toccarla.
- Cosa succede?: Il corpo plastico conserva la nuova forma acquisita. Il cambiamento è irreversibile: anche se la causa della deformazione scompare, la forma originaria non torna più.
Tabella del Detective
I bambini possono completare questa tabella durante l’attività per classificare gli oggetti:
| Oggetto | Cambia forma? | Torna come prima? | Tipo di Solido |
| Sasso | No (si rompe) | – | RIGIDO |
| Molla | Sì | Sì | ELASTICO |
| Pongo | Sì | No | PLASTICO |
Conclusione per i piccoli scienziati
Attraverso questo gioco, i bambini imparano che la fisica dello stato solido studia proprio come i materiali “rispondono” quando li tiriamo, li schiacciamo o li scaldiamo, definendo quanto sono resistenti.
