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IISS “Stenio”di Termini Imerese – sezione Professionale Uda: Strumentazione di base e misure Assi: Matematico e scientifico-tecnologico A.S. 2012-2013.

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1 IISS “Stenio”di Termini Imerese – sezione Professionale Uda: Strumentazione di base e misure Assi: Matematico e scientifico-tecnologico A.S. 2012-2013 Classe 1^ B Alunni: Dellaira Jan Giuseppe Salvatore Paino

2 Matematica (per i prerequisiti relativi alle potenze) Tecnologie dell’ informazione e della comunicazione (TIC) (per la realizzazione della presentazione in PowerPoint) Tecnologie e tecniche di rappresentazione grafica (TTRG) Laboratori tecnologici ed esercitazioni Scienze integrate (Scienze della terra e biologia) Scienze integrate ( Fisica) Scienze integrate (Chimica)

3 Tecnologie e tecniche di rappresentazione grafica (TTRG) Sistema internazionale di unità di misura (SI) Grandezze fondamentali GrandezzaUnità di misuraSimbolo Intervallo di temposecondos Lunghezzametrom MassachilogrammoKg Temperaturakelvin K Quantità di sostanzamolemol Intensità di corrente elettricaampereA Intensità luminosacandelacd

4 GrandezzeNomeSimboloDefinizione AreaMetro quadrato m 2 VolumeMetro cubo m 3 Densità o massa volumicaChilogrammo al metro cubo Kg/m 3 ForzaNewton N N=Kg*m/s 2 PressionePascal Pa Pa=N/m 2 Energia,calore,lavoroJoule J J=N*m VelocitàMetri al secondo m/s AccelerazioneMetro a secondo quadro m/s 2 PotenzaWatt WW=J/s Carica elettricaCoulomb C C=A*s Differenza di potenziale elettrico, forza elettro motrice Volt V V=J/C ResistenzaOhm Ω Ω=V/A FrequenzaHertz Hz Hz=1/s

5 Fattore di moltiplicazioneNomeSimboloValore 10 24 YottaY1000000000000000000000000 10 21 ZettaZ1000000000000000000000 10 18 ExaE1000000000000000000 10 15 PetaP1000000000000000 10 12 TeraT1000000000000 10 9 GigaG1000000000 10 6 MegaM1000000 10 3 Chilok1000 10 2 Ettoh100 10 1 Decada10 10 -1 Decid0.1 10 -2 Centic0.01 10 -3 Millim0.001 10 -6 Microμ0.000001 10 -9 Nanon0.000000001 10 -12 Picop0.000000000001 10 -15 Fentof0.0000000000000001 10 -18 Attoa0.0000000000000000001 10 -21 Zeptoz0.0000000000000000000001

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12 Mercurio: dista dal sole 57.895.200 km Venere: dista dal sole 108.160.000 km Terra: dista dal sole 149.600.000 km Marte: dista dal sole 227.990.000km Giove: dista dal sole 778.378.000 km Saturno: dista dal sole 1.427.030.000 km Urano: dista dal sole 2.869.320.000 km Nettuno: dista dal sole 4.495.480.000 km

13 Indicata con l’abbreviazione U.A., rappresenta la distanza media tra la Terra ed il Sole e vale circa 150 milioni di chilometri (precisamente 1,496 x 10 8 Km). 1 UA = 1,496 x 10 8 Km Come si può facilmente comprendere, la scala delle distanze del Sistema Solare riguarda valori che interessano miliardi di chilometri, difficilmente comprensibili dal nostro cervello, non facilmente confrontabili fra loro e scarsamente utilizzabili anche a fini matematici. Per questo è stata adottata l’UA. L’UA, pertanto, rappresenta una distanza nota (Terra – Sole), da poter utilizzare per comprendere le distanze esistenti all’interno del nostro sistema solare.

14 PIANETADistanza in KmDistanza in UADiametro in Km MERCURIO57.895.2000,3874.864 VENERE108.160.0000,72312.104 TERRA149.600.000112.756 MARTE227.990.0001,5246.796 GIOVE778.378.0005,203142.988 SATURNO1.427.030.0009,539120.660 URANO2.869.320.00019,1851.118 NETTUNO4.495.480.00030,0549.500 La tabella chiarisce meglio il concetto

15 Dalla tabella risulta immediata la comprensione della distanza di qualsiasi pianeta dal Sole. Giove, per esempio, dista dal Sole 5,203 volte la distanza Terra – Sole (5,203 UA). Nettuno dista dal Sole 30,5 volte la distanza Terra – Sole (30,5 UA). Con l’introduzione dell’UA permettiamo al cervello di elaborare un modello del Sistema Solare di facile comprensione e se vogliamo possiamo ottenere, velocemente, la misura esatta in Km; basterà infatti, moltiplicare l’UA specifica del pianeta preso in considerazione (es.: Giove = 5,203 UA) con il valore unitario dell’UA, pari a 1,496 x 10 8 Km.

16 Distanza in Km di Giove dal Sole: Dati: 1UA = 1,496 x 10 8 Km Distanza Giove – Sole = 5,2 UA 5,2 UA x 1 UA = 5,2 UA x 1,496 x 10 8 Km = 778.368.000 Km

17 Adesso è tutto più facile!

18 MISURE DI MASSE OBIETTIVO DELL’ESPERIENZA: Determinazione della massa incognita di un corpo. RIFERIMENTI TEORICI La MASSA è una grandezza fisica che può essere definita operativamente con una procedura di confronto tra grandezze. STRUMENTO DI MISURA: BILANCIA A BRACCI UGUALI è formata da un supporto rigido su cui oscilla un braccio alle cui estremità si appendono due piattelli. Una scala graduata visualizza la posizione di equilibrio della bilancia(scarica), corrispondente allo zero della scala.

19 METODI DI MISURA: 1) METODO DELLA PESATA SEMPLICE: consiste nel portare su un piattello la massa incognita M da misurare e nell’altro piattello le masse necessarie per portare la bilancia in equilibrio; l’uguaglianza fra le masse permette di scrivere la seguente relazione: M = m1 + m2 + m 3+ m4 + m5 + m6 + m7+…… 2) METODO DELLA DOPPIA PESATA: si effettuano due pesate indipendenti, ponendo prima la Massa incognita sul primo piattello e le masse note sul secondo. Quindi si ripete la stessa operazione ponendo la massa incognita sul secondo piattello e le masse note sul primo. Il valore finale si ottiene calcolando la media aritmetica M =( M1 + M2 )/2

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21 STRUMENTI E MATERIALI USATI: Una bilancia a bracci uguali, dotata della relativa massiera Sensibilità della bilancia: 50 mg Portata della bilancia: 200g Oggetto di cui si vuole misurare la massa. PROCEDIMENTO: Prima di effettuare la misura vera e propria bisogna azzerare la bilancia. Infatti i due bracci sono leggermente sbilanciati e la bilancia pende un poco da una parte. A tale scopo bisogna spostare su una vite le piccole masse che si trovano alle estremità dei bracci. Effettuiamo quindi la misura con i 2 metodi di pesata.

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23 DATI SPERIMENTALI OTTENUTI PESATA SEMPLICE m 1 (g) m 2 (g) m 3 (g) m 4 (g) m 5 (g) m 6 (g) m 7 (g) m 8 (g) M = m 1 + m 2 + m 3 + m 4 + m 5 + m 6 + m 7 + m 8 = 39,80 g 20105220,50,20,1

24 DOPPIA PESATA 1 m 1 (g) m 2 (g) m 3 (g) m 4 (g) m 5 (g) m 6 (g) m 7 (g) m 8 (g) m 9 (g) M 1 = m 1 + m 2 + m 3 + m 4 + m 5 + m 6 + m 7 + m 8 = 39,80 g M 2 = m 1 + m 2 + m 3 + m 4 + m 5 + m 6 + m 7 + m 8 + m 9 = 39,79 g M = (M 1 + M 2 )/2 = (39,80 + 39,79)/2 = 39,79 g 20105220,50,20,10 2 m 1 (g) m 2 (g) m 3 (g) m 4 (g) m 5 (g) m 6 (g) m 7 (g) m 8 (g) m 9 (g) 20102250,50,20,050,04

25 ELABORAZIONE DEI DATI SPERIMENTALI VALORE MEDIO = (Ms+Mdp)/2 = (39,80 + 39,79 )g/2 = 39,795 g = 39,79 g ERRORE ASSOLUTO = ( VALORE MAX – VALORE MIN )/2 = (39,80 - 39,79)g/2 = 0,005 g = 0,01 g ERRORE RELATIVO = ERRORE ASSOLUTO / VALORE MEDIO = 0,01g/39,79g = 0,0002 ERRORE PERCENTUALE = ERRORE RELATIVO x 100 = 0,02 % VALORE DELLA MISURA = VALORE MEDIO + o – ERRORE ASSOLUTO (39,79 – 0,01)g < m < (39,79 + 0,01)g 39,78 g < m < 39,80 g

26 TEMPO IMPIEGATO = 1 ora CONCLUSIONI – gli obiettivi sono stati pienamente raggiunti EVENTUALI OSSERVAZIONI – l’esperienza è stata abbastanza interessante DIFFICOLTA’ INCONTRATE – nessuna EVENTUALI MODIFICHE PROPOSTE - nessuna

27 Titolo: La densità dei liquidi. Obiettivo: Determinare la densità dell’acqua e dell’olio e inoltre dimostrare che la densità è una grandezza derivata e intensiva (la densità non dipende dalla massa). Materiali adoperati: Becher. Strumenti di misura: Bilancia e cilindro graduato. Reagenti: Acqua e olio. Cenni teorici: La densità o massa volumica è data dal rapporto massa e volume, (d = m/v cioè densità = massa/volume). Le unità di misura sono: Kg/dm3 g/cm3 g/ml La densità non dipende dalla quantità di materia, è una grandezza intensiva. La densità è un valore caratteristico per ogni sostanza. La densità è una grandezza derivata perché deriva dalla grandezza massa e volume, aumentando la massa di un corpo aumenta proporzionalmente il volume e il rapporto tra massa e volume resta costante.

28 Procedimento: Abbiamo prelevato con il cilindro graduato 10ml di acqua e abbiamo visto la relativa massa con la bilancia, è stato fatto lo stesso procedimento con gli altri quantitativi di acqua determinando sperimentalmente massa e volume. Avendo i dati sperimentali (massa e volume) ci siamo calcolati la densità dell’acqua con la seguente formula d = m/v i valori delle diverse prove sono stati riportati nelle tabelle. Lo stesso procedimento è stato fatto per l’olio.

29 MISUREMASSA CILINDRO (g) MASSA CILINDRO + MASSA ACQUA (g) MASSA ACQUA (g) 1°80,790,710 2°80,7100,820,1 3°80,7109,929,2 Tabelle e grafici dell’acqua Massa acqua: (massa cilindro + massa acqua) – massa cilindro Massa acqua1: 90,7–80,7= 10g Massa acqua2: 100,8-80,7= 20,1g Massa acqua3: 109,9-80,7= 29,2g

30 MISUREMASSA ACQUA (g) VOLUME ACQUA (ml) DENSITÀ ACQUA (g/ml) 1°10 1 2°20,1201,01 3°29,2300,97 Densità media dell’acqua = d1+d2+d3 : 3 = 1+1,01+0,97 : 3= 0,99 1g/ml densità 1g/ml

31 Grafico relativo dell’ acqua m (g) V (ml) U 2 cm m H 2 O (g)V H 2 O (ml) 10 20.1 29.2 10 20 30 29.2 20.1 10 2030

32 MISUREMASSA CILINDRO (g) MASSA CILINDRO + MASSA OLIO MASSA OLIO (g) 1°80,889,89 2°80,899,118,3 3°80,8109,929,1 Tabella relativa all’olio Massa olio: (massa cilindro + massa olio) – massa cilindro Massa olio1: 89,9-80,8= 9g Massa olio2: 99,1-80,8= 18,3g Massa olio3: 109,9-80,8= 29,1g

33 MISUREMASSA OLIO (g) VOLUME OLIO (ml) DENSITÁ OLIO (g/ml) 1°9100,9 2°18,3200,91 3°29,1310,90 d. olio1= m/v = 9/10 = 0,9g/ml d. olio2= m/v = 18,3/20 = 0,90g/ml d. olio3= m/v = 29,1/31 = 0,94g/ml densità media dell’olio=d1+d2+d3 : 3 = 0,9+0,90+0,94 : 3= 0,91g/ml densità media dell’olio = 0,91g/ml

34 Grafico relativo all’olio m (g) V (ml) U 2 cm m (g)V (ml) 9 18.3 29.1 10 20 31 102031 9 18.3 29.1

35 CONCLUSIONE: Abbiamo determinato sperimentalmente la densità dell’acqua che è uguale a 1g/ml e la densità dell’olio che è uguale a 0,91g/ml. Quindi abbiamo dimostrato che la densità è una caratteristica delle sostanze. Abbiamo inoltre dimostrato che la densità è una grandezza derivata come si vede dai calcoli e che è una grandezza intensiva come si vede dalla tabella. Dai grafici si può notare come la massa e il volume sono due grandezze direttamente proporzionali.

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