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

Indice delle discipline coinvolte 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)

Grandezza Unità di misura Simbolo Tecnologie e tecniche di rappresentazione grafica (TTRG) Sistema internazionale di unità di misura (SI) Grandezze fondamentali Grandezza Unità di misura Simbolo Intervallo di tempo secondo s Lunghezza metro m Massa chilogrammo Kg Temperatura kelvin  K Quantità di sostanza mole mol Intensità di corrente elettrica ampere A Intensità luminosa candela cd

Tecnologie e tecniche di rappresentazione grafica (TTRG) Grandezze derivate ( SI ) Grandezze Nome Simbolo Definizione Area Metro quadrato m2 Volume Metro cubo m3 Densità o massa volumica Chilogrammo al metro cubo Kg/m3 Forza Newton N N=Kg*m/s2 Pressione Pascal Pa Pa=N/m2 Energia,calore,lavoro Joule J J=N*m Velocità Metri al secondo m/s Accelerazione Metro a secondo quadro m/s2 Potenza Watt W W=J/s Carica elettrica Coulomb C C=A*s Differenza di potenziale elettrico, forza elettro motrice Volt V V=J/C Resistenza Ohm Ω Ω=V/A Frequenza Hertz Hz Hz=1/s

Tabella dei sottomultipli e multipli Tecnologie e tecniche di rappresentazione grafica (TTRG) Tabella dei sottomultipli e multipli Fattore di moltiplicazione Nome Simbolo Valore 10 24 Yotta Y 1000000000000000000000000 10 21 Zetta Z 1000000000000000000000 10 18 Exa E 1000000000000000000 10 15 Peta P 1000000000000000 10 12 Tera T 1000000000000 10 9 Giga G 1000000000 10 6 Mega M 1000000 10 3 Chilo k 1000 10 2 Etto h 100 10 1 Deca da 10 10 -1 Deci d 0.1 10 -2 Centi c 0.01 10 -3 Milli m 0.001 10 -6 Micro μ 0.000001 10 -9 Nano n 0.000000001 10 -12 Pico p 0.000000000001 10 -15 Fento f 0.0000000000000001 10 -18 Atto a 0.0000000000000000001 10 -21 Zepto z 0.0000000000000000000001

Laboratori tecnologici ed esercitazioni

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Le distanze nel sistema solare: l’Unità Astronomica Scienze della terra e biologia Le distanze nel sistema solare: l’Unità Astronomica 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

SI INTRODUCE L’UNITA’ ASTRONOMICA (UA) Scienze della terra e biologia SI INTRODUCE L’UNITA’ ASTRONOMICA (UA) Cosa è l’Unità Astronomica? 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 108Km).  1 UA = 1,496 x 108Km 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.

Scienze della terra e biologia La tabella chiarisce meglio il concetto PIANETA Distanza in Km Distanza in UA Diametro in Km MERCURIO 57.895.200 0,387 4.864 VENERE 108.160.000 0,723 12.104 TERRA 149.600.000 1 12.756 MARTE 227.990.000 1,524 6.796 GIOVE 778.378.000 5,203 142.988 SATURNO 1.427.030.000 9,539 120.660 URANO 2.869.320.000 19,18 51.118 NETTUNO 4.495.480.000 30,05 49.500

Scienze della terra e biologia 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 108Km.

Scienze della terra e biologia Distanza in Km di Giove dal Sole: Dati: 1UA = 1,496 x 108Km Distanza Giove – Sole = 5,2 UA   5,2 UA x 1 UA = 5,2 UA x 1,496 x 108Km = 778.368.000 Km

Scienze della terra e biologia Adesso è tutto più facile!

Scienze integrate (Fisica) 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.

Scienze integrate (Fisica) 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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Scienze integrate (Fisica) 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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Scienze integrate (Fisica) DATI SPERIMENTALI OTTENUTI PESATA SEMPLICE m1 (g) m2 m3 m4 m5 m6 m7 m8 M = m1 + m2 + m3 + m4 + m5 + m6 + m7 + m8 = 39,80 g 20 10 5 2 0,5 0,2 0,1

Scienze integrate (Fisica) DOPPIA PESATA 1 m1 (g) m2 m3 m4 m5 m6 m7 m8 m9 M1 = m1 + m2 + m3+ m4 + m5 + m6 + m7 + m8 = 39,80 g M2= m1 + m2 + m3 + m4 + m5 + m6 + m7 + m8 + m9 = 39,79 g M = (M1 + M2 )/2 = (39,80 + 39,79)/2 = 39,79 g 20 10 5 2 0,5 0,2 0,1 0,05 0,04

Scienze integrate (Fisica) 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

Scienze integrate (Fisica) 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

Scienze integrate (Chimica) 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.

Scienze integrate (Chimica) 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.

Scienze integrate (Chimica) Tabelle e grafici dell’acqua MISURE MASSA CILINDRO (g) + MASSA ACQUA MASSA ACQUA 1° 80,7 90,7 10 2° 100,8 20,1 3° 109,9 29,2 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

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

Scienze integrate (Chimica) Grafico relativo dell’ acqua m (g) U m H2O (g) V H2 O (ml) 29.2 2 cm 10 20.1 29.2 10 20 30 20.1 10 10 20 30 V (ml)

Scienze integrate (Chimica) Tabella relativa all’olio MISURE MASSA CILINDRO (g) MASSA CILINDRO + MASSA OLIO MASSA OLIO 1° 80,8 89,8 9 2° 99,1 18,3 3° 109,9 29,1 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

Scienze integrate (Chimica) MISURE MASSA OLIO (g) VOLUME OLIO (ml) DENSITÁ OLIO (g/ml) 1° 9 10 0,9 2° 18,3 20 0,91 3° 29,1 31 0,90 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

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

Scienze integrate (Chimica) 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.

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