LABORATORIO SCIENZE 2017

Un attimo di pazienza, ma il video parte!

 

LABORATORIO SCIENZE 2015/2016

                                   LABORATORIO POMERIDIANO DI                               SCIENZE a.s. 2015/16               

                              

LA TENSIONE SUPERFICIALE

Esperimenti di scienze della 1^A

Materiale occorrente
- acqua
- 1 bicchiere

Riempire un bicchiere fino all'orlo e osservare come si dispone l’acqua.

Cosa si può osservare?

L’acqua sembra una “gelatina”, si innalza creando una superficie curva, ma non cade.

Materiale occorrente

- acqua 

- 1 ago

- 1 bicchiere

Riempire il bicchiere fino a metà circa e appoggiare lentamente un ago sull’acqua.

Cosa è successo? 

L'ago galleggia. 

Come mai galleggia? 

L'ago "sfrutta" la tensione superficiale dell’acqua. Il fenomeno dipende dalle forze di attrazione che hanno le molecole d’acqua poste in superficie.

Domande

1. Perché alcuni insetti riescono a “camminare" sull’acqua anziché affondare?
2. Perché, secondo te, l’acqua a volte si raccoglie in forma di gocce?

Risposte

1. Alcuni insetti “camminano" sull’acqua, perché riescono a sfruttare la tensione superficiale dell’acqua.
2. L’acqua, a volte, si raccoglie in forma di gocce, perché per la tensione superficiale le molecole d'acqua poste sulla superficie della goccia sono attratte dalle molecole più interne. La goccia assume perciò una forma sferica.

CAPILLARITA': UN BICCHIERE DA RIEMPIRE

Esperimenti di scienze della 1^A

Materiale occorrente

- 1 tovagliolo di carta
- filo di ferro
- 2 bicchieri trasparenti uguali
- acqua

Mettere il tovagliolo tra due bicchieri, sorretto da un filo di ferro. Mettere una certa quantità d’acqua in uno dei bicchieri (indicato dal numero 1).

Cosa succederà?

Il tovagliolo si bagnerà e farà passare l’acqua da una parte all’altra di esso. 

Cosa è successo? 

L’acqua è stata assorbita dal tovagliolo di carta ed è risalita lungo esso.

Già dopo un'ora l'acqua ha incominciato a  raggiungere il secondo bicchiere, poi pian piano, l'acqua è passata dal primo al secondo bicchiere (il segno nero sul primo bicchiere ci ha permesso di notare, nel corso dell'esperimento, l'abbassamento del livello dell'acqua nel primo bicchiere). 

Dopo alcune ore, al termine dell'esperimento, si poteva osservare nei due bicchieri la stessa quantità di acqua.

Perché la carta ha assorbito l’acqua?

Perché l’acqua tende ad “arrampicarsi” sui materiali porosi come il tovagliolo. 

Questo fenomeno, detto capillarità, permette alle piante di assorbire l’acqua, che attraverso i vasi conduttori raggiunge le foglie.

LA SCIENZA DELLA STAZIONE SPAZIALE

http://oggiscienza.wordpress.com/2014/11/20/la-scienza-della-stazione-spaziale/

La ISS è principalmente un banco di prova per future missioni spaziali di lunga durata. A bordo si sviluppano nuove tecnologie e si testano gli effetti sul corpo umano della vita nello spazio, in vista di missioni oltre l’orbita terrestre. Sono moltissimi però gli studi che guardano verso il pianeta Terra e non solo verso Marte. Alcuni di questi sono raccolti in un video e una pubblicazione dal titolo inequivocabile: ISS Benefits for Humanity, dove si trovano storie di applicazioni terrestri delle ricerche svolte a bordo della ISS: dai bracci robotici in chirurgia, al miglioramento delle tecnologie per la depurazione dell’acqua nel Messico rurale.

Medicina – Molti fra gli esperimenti sono in ambito biologico e medico. Sempre sul sito dell’ASI leggiamo che “l’obiettivo strategico della ricerca spaziale nel settore delle scienze della vita è di consentire la vita umana nello spazio.”

Se per future missioni spaziali, magari su altri pianeti, è indispensabile studiare gli effetti della microgravità sul corpo umano  e comprendere i meccanismi di adattamento all’ambiente spaziale, altre ricerche hanno importanti ricadute per chi resta sulla Terra, come gli studi sul sistema immunitario e sui vaccini (ne avevamo parlato qui e qui), oppure il progresso della telemedicina, che può essere sfruttata sia da chi vive nello spazio, sia da chi abita in zone isolate della Terra.

Sulla ISS, gli organismi viventi sono sottoposti a tre condizioni anomale: microgravità, isolamento e un maggior livello di radiazioni cosmiche. Questo ambiente offre una possibilità unica per studiare problematiche mediche relative a malattie legate all’età o all’immobilità. Molte ricerche sono focalizzate su malattie cardiovascolari, problemi di ossa e cartilagini, o atrofia muscolare, visto che nello spazio i muscoli tendono a perdere peso, costringendo gli astronauti a un costante esercizio fisico. Anche gli aspetti psicologici sono tenuti sotto costante osservazione, come pure l’influenza che ha sui ritmi circadiani la vista di 16 albe e 16 tramonti ogni giorno.

Fisica - La stazione spaziale è un laboratorio privilegiato anche per molti esperimenti di fluidodimamica, fisica delle particelle, astrofisica e cosmologia. Grosse aspettative vengono da Alpha Magnetic Spectrometer, un rivelatore di particelle di 7 tonnellate portato tre anni fa a bordo della ISS per cercare antimateria e materia oscura misurando con grande precisione la composizione dei raggi cosmici 

Gli studi di fisica dei fluidi sfruttano i vantaggi della microgravità per mescolare i fluidi senza tenere conto del loro peso, riuscendo quindi a studiare cocktail impossibili da creare sula Terra. Utilizzando l’assenza di peso e le temperature bassissime all’esterno della stazione, si cerca inoltre di capire qualcosa di più sui superconduttori, mentre la presenza a bordo di una fornace in grado di raggiungere i 1400°C permette di studiare la solidificazione dei metalli in condizioni di microgravità, con risultati che potrebbero essere utili per realizzare leghe di alluminio sempre più efficienti.

Osservazioni – Guardando al di fuori della stazione spaziale si osserva lo spazio, ma anche la Terra. Gli astronauti raccolgono dati climatici e ambientali, e sono testimoni privilegiati di eventi come eruzioni vulcaniche o terremoti. Anche in questo caso la presenza di un equipaggio è un grande vantaggio, poiché garantisce la flessibilità necessaria per l’osservazione di avvenimenti inattesi. Dalla ISS si guardano anche pascoli e aree coltivate con ISSAC (ISS Agricultural Camera), le cui immagini arrivano in pochi giorni  agli agricoltori, aiutandoli nella gestione dei campi e nella pianificazione delle irrigazioni e della somministrazione di fertilizzanti e pesticidi.

Tra le innovazioni che l'astronauta Cristoforetti ha a bordo della ISS c'è POP3D, unaprinter portatile made in Italy realizzata da Altran e Thales Alenia Space. Servirà a stampare pezzi di ricambio direttamente sull'International Space Station senza la necessità di ricevere rifornimenti dall'esterno.
Infatti dobbiamo pensare agli astronauti che lavorano per lunghi periodi all’interno dell’International Space Station come agli “inquilini” di  casa orbitante, i cui “arredi” e i cui “pezzi di ricambio” devono necessariamente arrivare dalla Terra.
Portare oggetti su uno spazio, orbitale, come la ISS, ed oltre, come un possibile futuro viaggio su Marte,  è un’operazione complessa e con costi elevati. Lo sanno bene i tecnici e gli ingegneri di Thales Alenia Space, che in questi anni hanno contribuito allo sviluppo di oltre il 50 per cento del volume pressurizzato (ovvero “vivibile”) della Stazione e ai diversi sistemi di trasporto spaziale che portano i rifornimenti in orbita: dai moduli MPLM imbarcati sullo Shuttle in passato, ai grandi Tir dello spazio di oggi (ATV e PCM-Cygnus).

Per questo qualsiasi tecnologia che permetta di ridurre i volumi e il peso dei viaggi logistici al lancio, o addirittura di produrre direttamente sulla Stazione qualche componente, avrà un valore enorme per le attività spaziali. Che diventa tanto più grande nel caso di un viaggio più lungo, per esempio verso Marte.
In questo caso infatti il “rifornimento” di parti di ricambio sarebbe impossibile e tutto il necessario dovrebbe essere previsto in anticipo e caricato a bordo. Con un oggetto come POP3D invece l’astronauta potrebbe portare con sé solamente materia prima e fabbricare le parti necessarie al momento del bisogno.

UN PO' DI OSSIGENO

Anche quest'anno abbiamo eseguito in laboratorio il classico esperimento con il lievito di birra e acqua ossigenta, con conseguente produzione di ossigeno da parte della catalasi del lievito.

La beuta poi è stata lasciata in disparte e per caso, alla fine dell'ora, abbiamo provato a vedere  cosa succedeva mettendo  ancora  dentro di essa la candela accesa. 

Una bella fiammata, direi, un po' inaspettata,  a conferma della produzione di ossigeno e del fatto che la densità di questo gas sia maggiore dell'aria.

                     

LE MANI IN PASTA

La I C, allegramente, nel laboratorio di scienze, alle prese con lievito, acqua e farina per capire qualcosa in più sulla fermentazione. Dalle loro espressioni pare che apprezzino molto lavorare nel laboratorio di scienze!

Se volete  rinfrescarvi le idee sulla fermentazione guardate qui e qui

BICICLETTA: MISURE RAPPORTI PROPORZIONI

Sai come funziona una bicicletta?

E un triciclo? E un velocipede?

Quali di questi tre si possono considerare come mezzi di trasporto?

Perché i velocipedi avevano una così strana struttura? E perché non si usano più?

Chiedilo alla IIC !!!

Misure, rapporti e proporzioni nella bicicletta

Abbiamo cercato di capire come funziona una bicicletta, un mezzo di trasporto ad alto rendimento, non inquinante, semplice ed economico.

Poi abbiamo cercato di confrontare questo veicolo con due suoi parenti del passato, uno, il triciclo, del passato personale,  di quando eravamo bimbi, e uno del passato storico, il velocipede (XIX secolo, circa)

Avevamo già studiato i rapporti come numeri e i rapporti tra grandezze omogenee e non omogenee; sapevamo già scrivere i numeri razionali come frazioni, come rapporti e come numeri decimali.

Avevamo visto come si ricava la misura della lunghezza della circonferenza, cioè:
Circonferenza = diametro x pigreco, oppure rettificando la circonferenza.

Come abbiamo fatto la nostra indagine sulla bici?

Prima di tutto ci siamo procurati i materiali necessari, tutte cose facili da trovare, tranne una (indovina quale!)

• un triciclo (anzi, due !!)
• una bicicletta senza cambio 
• un velocipede. 
• un doppio metro da muratore
• qualche gesso colorato
• materiali per prendere appunti 
• qualche calcolatrice

Le grandezze da misurare e correlare sono tre:

• numero dei giri dei pedali
• numero dei giri della ruota
• distanza percorsa

Abbiamo  considerato due rapporti: 

n° giri ruota (motrice) : n° giri pedale

distanza percorsa : n° giri pedale

In pratica calcolare i due rapporti diventa molto più facile considerando il secondo termine uguale a uno. La domanda è diventata: ”Quanti giri compie la ruota per ogni giro dei pedali?” e poi: “Quanta strada percorre con un giro di pedale?”

MA !!!..........

nel triciclo….

….i pedali sono "attaccati alla ruota” e quindi ad ogni giro dei pedali, anche la ruota ne fa uno, ovviamente. In pratica il primo rapporto è sempre 1. 

Abbiamo fatto un segno con il gesso sulla ruota motrice e sul pavimento del cortile, nel punto di tangenza, e abbiamo fatto fare un giro di pedale a un coraggioso volontario.

Alla fine del giro, abbiamo segnato sul pavimento il nuovo punto di tangenza e abbiamo misurato la distanza percorsa.

Abbiamo misurato il diametro della ruota e abbiamo verificato che

 distanza percorsa con un giro di pedali = diametro x pigreco

Abbiamo capito subito che questa distanza è modestissima e esclude il triciclo dai mezzi di trasporto, è solo un bel giocattolo.

Il velocipede 


Naturalmente nessuno aveva un velocipede.

Ma un disegno basta per capire che con questo mezzo si era tentato proprio di superare il limite del triciclo dei bimbi: avere una circonferenza più grande possibile per aumentare il rapporto

 distanza percorsa/ n°  giri dei pedali 

cioè per fare più strada ad ogni pedalata.

Calcolando in classe quanta strada veniva percorsa con ruote aventi raggi di 60cm, 70cm, 80cm, 90cm, 100cm, 110cm…. si ottengono ovviamente risultati ben diversi da quelli del triciclo….. il velocipede era un mezzo di trasporto, anche se un po’ difficile da usare.

Nella bicicletta

Le cose si complicano parecchio…

Abbiamo lavorato, sempre in cortile,  come sul triciclo, facendo un segno sia sulla ruota che sul pavimento nel punto di tangenza, misurando nel modo più accurato possibile un giro completo dei .pedali. La complicazione sta nel fatto che la bicicletta da ferma non sta in equilibrio… quindi occorrono due ragazzi robusti per reggere il pedalatore.

rocchetto e corona 

Sorpresa: con un giro di pedali la ruota compie molto più di un giro.

Abbiamo misurato la distanza percorsa con un giro di pedali e poi abbiamo cercato di capire qualcosa…

Abbiamo osservato  catena, corona e rocchetto, per vedere come viene trasmesso il  movimento attraverso l’ingranaggio. 

Abbiamo misurato le circonferenze di corona e rocchetto adoperando come unità di misura i denti che ingranano sulla catena

Abbiamo calcolato il rapporto tra corona e rocchetto (ma sai che nel gergo del ciclismo sportivo si parla proprio di rapporti?)

A questo punto si scopre che il rapporto corona : rocchetto è molto vicino al rapporto

distanza percorsa con una pedalata : circonferenza.

Pretendere che i due rapporti siano effettivamente identici è aspettarsi troppo da misurazioni così difficili e abbiamo accettato una certa approssimazione

Alla fine abbiamo capito che la distanza p, percorsa con un giro di pedale, è

p =  pigreco x diametro x (corona/rocchetto)

Allora basta aumentare il rapporto corona / rocchetto per avere tantissima strada percorsa con una pedalata…. Basterebbe inventare una bicicletta con una enorme corona e un piccolissimo rocchetto….. fantastico !

L’idea è corretta da un punto di vista aritmetico, ma poi non funzionerebbe….. andrebbe, sì, a velocità pazzesche, ben oltre i 100 chilometri orari, ma  nessuno avrebbe la forza per  usarla!

METALLI, OSSIDI, IDROSSIDI

Altre reazione chimiche che abbiamo eseguito in laboratorio  sono state l'ossidazione del magnesio e la formazione dell'idrossido di magnesio.

Preparazione dell’idrossido di magnesio

Materiali: 

• Una strisciolina di nastro di magnesio 
• Pinze
• Fornellino ad alcool
• Ciotola di ceramica

Procedimento:

Si tiene la strisciolina di Mg con una pinza e la si mette sul fuoco. 

Dopo alcuni secondi (il tempo però varia in base alle dimensioni del Mg) il metallo prenderà fuoco con una luminosissima fiamma bianca. Al termine della reazione di ossidazione, mettiamo i residui ottenuti in una ciotola di ceramica.

Osservazioni:

L’ossido di magnesio si presenta come opaco e si possono raccogliere i residui dentro una ciotola di ceramica.

Conclusioni: 

E’ avvenuta una reazione chimica poiché, dalla combustione della lamina di magnesio, abbiamo ottenuto una nuova sostanza, l’ossido di magnesio.

Mg + O = MgO 

(Magnesio + Ossigeno) = Ossido di Magnesio

IDROSSIDI

Preparazione dell’idrossido di magnesio.

Materiali:

• Due  provette
• Fenolftaleina, blu di bromo timolo (indicatori), 
• Ossido di magnesio ( ottenuto con l’esperimento precedente)

Procedimento: 

Si mette  dell’acqua distillata nella ciotola contenente l’ossido di magnesio, si mescola con una bacchetta di vetro e si trasferisce la soluzione ottenuta in due provette. In una si aggiunge qualche goccia di fenoftaleina, nell’altra il blu di bromotimolo.  Si misura il ph della soluzione con la cartina universale

Osservazioni:

Il liquido della prima provetta diventa rosso ciclamino intenso, l’altro azzurro, indicando entrambi  la presenza di una sostanza basica. Anche con la cartina rileviamo un valore di pH = 10

Conclusioni:

E’ avvenuta una reazione chimica: dall’ossido di magnesio, con l’aggiunta di acqua si è formato un composto fortemente basico: l’idrossido di magnesio.

ENZIMI E REAZIONI CHIMICHE: LA CATALASI

Alla Festa di Istituto 2012 con la ex II B abbiamo presentato alcuni comuni esperimenti di scienze, basati sulle reazioni chimiche. Nel nostro corpo tutte le reazioni chimiche avvengono grazie alla presenza degli enzimi, molecole proteiche che  abbassano  l'energia necessaria perchè avvenga una reazione chimica biologica ( catalizzatori ). La catalasi è l'enzima che nel nostro corpo trasforma l'acqua ossigenta ( che deve essere eliminata ) in ossigeno ed acqua.

Materiali:

• beuta

• lievito liofilizzato

• acqua ossigenata

• candela

 Procedimento:

Versiamo un cucchiaio scarso di lievito nella beuta e aggiungiamo circa 5 ml di acqua ossigenata. Dopo qualche minuto dall'inizio della reazione, introduciamo nella beuta una candela accesa.

Osservazioni:

Appena aggiunta l'acqua ossigenata, si forma molta schiuma con effervescenza. Questo fa pensare che si sia formato del gas; introducendo nella beuta una candela accesa, la fiamma si fa ancora più viva e si sente scoppiettare. La beuta è diventata calda, segno che la reazione ha sviluppato calore.

Conclusioni:

Il gas che si è formato è l'ossigeno, poiché alimenta la fiamma; si deduce anche che la sua densità è minore dell'aria. La reazione è esotermica, significa che l'energia richiesta per rompere i legami è più grande di quella liberata nella formazione di nuovi legami.
L'enzima che catalizza questa reazione chimica è la CATALASI.
La catalasi ( che in questo caso è liberata dal lievito) compie la sua rapida azione di distruzione dell'acqua ossigenata in due tappe. Nella PRIMA FASE, una molecola di acqua ossigenata si lega all'enzima, un atomo di ossigeno viene legato all'atomo di ferro dell'enzima, mentre il resto della molecola viene rilasciato come semplice acqua. Nella SECONDA FASE, un'altra molecola di acqua ossigenata si lega all'enzima. L'ossigeno nuovamente  estratto viene combinato con l’altro atomo di ossigeno già legato al ferro; infine viene rilasciata acqua e ossigeno gassoso.

                                                         H2O2 ⇄ O2 + 2 H2O


Tutte le cellule viventi producono, durante i loro processi metabolici, tracce di acqua ossigenata. Questa però è una sostanza molto tossica, pertanto viene prontamente trasformata e neutralizzata tramite  reazioni chimiche che avvengono nelle cellule stesse. Uno dei sistemi usati dalle cellule per eliminare l'acqua ossigenata è di scomporla, grazie all'enzima catalasi, in acqua e ossigeno.


Perché si usa l'acqua ossigenata come disinfettante sulle ferite?

Quando versiamo alcune gocce di acqua ossigenata sulle cellule lacerate (vegetali o animali, per esempio una ferita) le molecole di catalasi intervengono in massa a scomporre l'acqua ossigenata. Così si libera molto ossigeno allo stato nascente, ossigeno attivissimo nell'ossidare le sostanze organiche con cui entra in contatto. Nel caso di una ferita trattata con acqua ossigenata, l'ossigeno che si crea ossida, uccidendoli, i batteri introdotti insieme con lo sporco, da cui la sua azione antisettica (disinfettante).

EXIBIT CHIMICA 2012

                                                           Esperimenti di chimica

UNA REAZIONE ESPLOSIVA

Laboratorio scienze: a.s.2011/2012
a cura di Mattia Redaelli IIB

Materiali: 

• Limatura di zinco
• Acido muriatico 10%
• Spatola
• Beuta

Procedimento:

Con la spatola si aggiunge una piccola quantità di limatura di zinco ad una soluzione di acido muriatico al 10% .  Si avvicina poco dopo  un fiammifero all’imboccatura della beuta. Si trasferisce poi una piccola quantità della miscela di reazione in una provetta  e si fissa un palloncino sulla provetta.

Osservazioni:

Si sviluppano quasi subito numerose bolle di gas che portano in superficie la limatura di zinco. Il fiammifero acceso provoca una piccolo scoppio e lo spostamento d’aria provoca lo spegnimento del fiammifero stesso. Sulle pareti della beuta si nota della condensa. Alla fine della reazione all’interno si nota un residuo di colore scuro.

Il palloncino fissato sulla provetta  si gonfia rapidamente.

Conclusioni:

Il gas che si sviluppa è l’idrogeno generato dalla reazione tra l'acido e lo zinco:

2HCl + Zn = ZnCl2 + H2

Il gas è più leggero dell’aria  e molto esplosivo; inoltre  l’idrogeno reagisce con l’ossigeno dell’aria producendo vapore d’acqua.

2H2 + O2 =  2H2O

L'idrogeno è l'elemento più leggero e più abbondante di tutto l'universo osservabile. È presente nell'acqua (11,19%) e in tutti i composti organici e organismi viventi. Le stelle sono principalmente composte di idrogeno che si trasforma in elio tramite una reazione termonucleare.

LABORATORIO DI SCIENZE

        UNA COMUNISSIMA REAZIONE CHIMICA

a cura di Giulia Pasini

                         
                              

LABORATORIO: LA FERMENTAZIONE

A cura di Papalia Rebecca, a.s. 2011/2012


Materiali :

• Due beute 
• un Tubicino di gomma
• Tappo forato
• lievito liofilizzato circa 2 grammi
• 10 grammi circa di zucchero

Procedimento:

In una beuta abbiamo messo un quarto di bustina di lievito di birra liofilizzato ( circa 2 g),    quindi abbiamo aggiunto circa 100 ml di acqua tiepida e lo zucchero. Abbiamo chiuso la beuta con un tappo forato, abbiamo inserito il tubicino nel foro e lo abbiamo fatto pescare nell’acqua (contenente blu di bromo timolo e quindi  di colore blu ) contenuta in un’altra beuta.

Osservazioni: 

effervescenza

gorgogliamento bolle 

Dopo qualche minuto nella beuta contenente  il lievito si  forma della schiuma  e  si nota  dell’ effervescenza; contemporaneamente si vedono delle bolle di aria gorgogliare nella seconda beuta.



Dopo circa 15 minuti il colore del bromotimolo è virato al giallo. Togliendo il tappo dalla prima beuta  si sente odore tipico dell’alcool.

Conclusioni

Si è formato un gas capace di acidificare l’acqua, quindi deduciamo che sia anidride carbonica.

Le cellule di lievito hanno trasformato lo zucchero in biossido di carbonio ed etanolo (alcool etilico) e questo processo è detto fermentazione 

LABORATORIO: IL PH E GLI INDICATORI

A cura di Carlotta Maderna a.s. 2011/2012- Laboratorio di scienze


 Materiali
- Soluzione HCI )        
- Succo di limone
- Ammoniaca
- Idrossido di sodio
- Cartina per la determinazione del ph
- Blu di bromotimolo
- Metilarancio
- Fenoftaleina
- Pipetta Pasteur


Procedimento
 Con la cartina prima abbiamo misurato il ph di ciascuna soluzione, quindi abbiamo suddiviso ogni soluzione in tre provette, a cui poi abbiamo aggiunto, nell’ordine, blu di bromotimolo, metilarancio e fenoftaleina.

 Osservazioni:  il ph delle soluzioni, misurato con la cartina era il seguente:

	acqua	acidocloridrico	Succo limone	ammoniaca	Idrossido di sodio
ph	7	2	3	10	14

Aggiungendo gli indicatori, nell'ordine su indicato  le soluzioni hanno  cambiato colore, come possiamo vedere nelle foto:

Questa tabelle riassume le nostre osservazioni:

	ACIDO	ACQUA	BASE
Blu di bromotimolo	Arancione	Azzurro	Violetto-Blu
Fenolftaleina	Incolore	Incolore	Viola
Metilarancio	Rosso	Giallo chiaro	Arancione

Conclusioni:

Abbiamo imparato a distinguere gli acidi dalle basi attraverso l’uso di indicatori,  sostanze non tutte solubili in acqua per cui alcune vengono solubilizzate in alcool  ( come la fenoftaleina). 

Il pH è un indice  della concentrazione degli  ioni idrogeno in soluzione.Quando una soluzione è neutra, la concentrazione degli ioni idrogeno è pari a quella degli  ioni ossidrile. Quando la concentrazione di ioni ossidrile è maggiore, la soluzione è basica. Quando la concentrazione degli ioni idrogeno è più alta, la soluzione è acida. 

Per gli organismi viventi è essenziale che il pH dei fluidi biologici sia mantenuto all’interno di un range molto ristretto. Nei liquidi fisiologici umani, come il sangue e il  liquido extracellulare, il pH deve necessariamente essere compreso tra 7 e 8 (normalmente pH = 7.4), altrimenti si possono avere gravi conseguenze per la salute di un individuo.

LABORATORIO: MISURE SUL PENDOLO

IL PENDOLO E LE SUE GRANDEZZE 
( Esperienza di laboratorio della classe III A)

UN ESPERIMENTO ALLA RICERCA DELLE FUNZIONI

CHE COLLEGANO TRA LORO LE GRANDEZZE RILEVABILI IN UN PENDOLO

  Per poter iniziare il lavoro bisogna conoscere:

 concetto di grandezza

 capacità di trovare nel piano cartesiano ogni punto corrispondente a delle coordinate date

 una certa conoscenza del concetto di funzione, con particolare riguardo ai concetti di grandezze direttamente e inversamente proporzionali.

 rappresentazioni di funzioni nel piano cartesiano

 capacità di misurare in gradi l’ampiezza di un angolo

 conoscenza della misura del tempo in minuti e secondi, e capacità di misurare intervalli di tempo di       10-30 secondi

 capacità di misurare le lunghezze

 possedere il concetto di baricentro.

Materiali

Una delle caratteristiche positive di questo lavoro è la semplicità dei materiali necessari. Naturalmente operare in condizioni di “laboratorio povero” comporta la perdita di un certo grado di precisione, ma ciò non ha impedito di lavorare in modo rigorosamente scientifico.
In ogni caso il grado di precisione ottenibile con gli strumenti utilizzati è largamente sufficiente per permettere la scoperta della legge del pendolo semplice.

Ogni gruppo dispone di:
 un filo sottile (non spago) lungo un paio di metri
 normale materiale di cancelleria, scotch compreso
 righello, squadra, goniometro e una riga da almeno 50cm
 orologio con contasecondi
 una serie di 4-5 pesi uguali, per esempio batterie stilo, monete grandi, bulloni uguali, ecc

Scopo scientifico del lavoro

Si tratta di vedere quali tra le grandezze del pendolo sono tra loro interconnesse, cioè quali sono una in funzione dell’altra e quindi dipendenti.

Le quattro grandezze che abbiamo deciso di osservare sono: tempo di oscillazione,  angolo di oscillazione, peso (massa), lunghezza del pendolo.

Abbiamo scartato le altre possibilità (temperatura, velocità, distanza tra i due punti morti, ecc) per la notevole difficoltà di rilevare o di calcolare dati relativi a queste grandezze.

Abbiamo facilmente convenuto che, per esempio, la lunghezza del filo non dipende dal peso, né tantomeno il contrario. (abbiamo escluso di usare un filo elastico).

Non sapevamo invece se il tempo di oscillazione variasse in funzione del peso, della lunghezza o dell’angolo di oscillazione.

Cosa abbiamo fatto?

Abbiamo misurarato il tempo di oscillazione facendo variare a piacere le altre tre grandezze, una per volta. (Per oscillazione si intende il ritorno del pendolo nella precedente identica condizione, identica anche per il verso del suo moto)

Abbiamo capito che l’errore del “cronometrista” è inevitabile (nessuno è perfetto) e per quanto piccolo, è molto importante rispetto ad un tempo di oscillazione di uno o due secondi e abbiamo risolto il problema suddividendo l’errore su 10 oscillazioni

Ogni gruppo era composto da un cronometrista e un “contatore”; quest’ultimo contava via via   le dieci oscillazioni complete, lavorando in tandem con il primo. Ovviamente per ottenere il tempo di oscillazione è stato sufficiente dividere per 10 il tempo rilevato e in questo modo si divide anche l’inevitabile errore, che diventa trascurabile.

Per angolo di oscillazione intendiamo quello tra la verticale e il filo del pendolo nel punto morto di partenza. (In realtà questo angolo diminuisce leggermente durante le 10 oscillazioni che l’esperimento richiede, ma non possiamo porci alcun rimedio, il moto perpetuo non esiste…)

Abbiamo riportato le varie coppie di valori (almeno 4, consigliate 6) su tre tabelle e poi su tre grafici cartesiani, ponendo come x (variabile indipendente) prima il peso, poi l'angolo, poi la lunghezza e come y (variabile dipendente) il tempo.

In un secondo momento abbiamo rappresentato sul grafico cartesiano la funzione della legge del pendolo

e l'abbiamo confrontata con il nostro grafico  lunghezza-tempo.... COINCIDE !!!!