Schema per la relazione di laboratorio

1. Titolo dell’esperimento
Deve essere breve (una riga, due al massimo) e deve servire a inquadrare il tipo di misura.
2. Scopo
Descrivi sinteticamente gli obiettivi dell’esperimento (quattro-cinque righe al massimo).
3. Strumenti e materiali
Compila un elenco andando a capo degli strumenti e dei materiali utilizzati indicandone le caratteristiche (sensibilità, portata, …). Qualora gli strumenti siano utilizzati per la prima volta, correda l’elenco con un disegno e l’indicazione delle parti più significative.
4. Procedimento
Descrivi l’apparato sperimentale riferendoti ad un disegno schematico dello stesso, riporta le operazioni eseguite utilizzando un linguaggio appropriato, introduci notazioni opportune per le grandezze misurate (ad. es. l, t ed m rispettivamente per lunghezza, tempo e massa, usando il pedice per distinguere le misure omogenee: m1, m2, …). Valuta l’incertezza assoluta attribuita alle misure dirette motivando la tua scelta, soprattutto quando tale incertezza è diversa dalla sensibilità dello strumento.
5. Risultati della misura
Raccogli i risultati della misura in modo ordinato e chiaro, indicando le grandezze con le notazioni introdotte nel paragrafo precedente, ricorrendo nel caso di molti dati all’uso di tabelle che rechino nell’intestazione delle colonne il simbolo e l’unità di misura della grandezza.
6. Elaborazione dei dati
Esponi il metodo di elaborazione ed esegui i calcoli (valore medio, semidispersione, …) e i grafici necessari (questi ultimi su carta millimetrata).
7. Valutazione degli errori
Calcola l’incertezza relativa (percentuale) della misura finale.
Nel caso in cui avessi eseguito la misura di una grandezza il cui valore è riportato nelle tabelle del libro, di manuali di laboratorio o reperibili nel web (valore tabulato), è opportuno valutare lo scarto percentuale del risultato ottenuto a fronte del valore tabulato mediante la relazione:
8. Conclusioni e commenti
Dedica un certo spazio alle osservazioni personali e alle eventuali interpretazioni di inconvenienti che possono essersi verificati durante la misura.
Aggiungi poi le interpretazioni conclusive sulla misura realizzata, valutando se gli obiettivi che ci si era proposti di ottenere sono stati effettivamente raggiunti.
Individua i quesiti irrisolti e i fatti rimasti senza spiegazione convincente.

Notazione scientifica. Esercizio I H I I

1. Il raggio medio della Terra è di 6,378*10^3 km, l'altezza del monte Everest rispetto al livello del mare è di 8848 m. Usando la notazione scientifica, calcola la distanza tra il centro della Terra e la cima del monte Everest in m e in km.
2. La distanza media Terra-Sole è 1,496*10^11 m, mentre quella Marte-Sole è 2,279*10^11 m. Calcola una stima della distanza minima tra la Terra e Marte espressa in m e in km.
3. Calcola la durata di un giorno espressa in secondi. Calcola poi la durata media della vita di un uomo in s: scrivi in notazione scientifica tutti fattori e il risultato.
4. Calcola il rapporto tra la massa del Sole (2*10^30 kg) e quella della Terra (5,97*10^24 kg).

Fasi lunari

L'illuminazione della Luna da parte del Sole e il suo moto intorno alla Terra determinano il fenomeno delle fasi lunari.

Quando la Luna è più vicina al Sole rispetto alla Terra (posizione 1) non può essere vista, perché rivolge ad un osservatore terrestre il suo emisfero non illuminato e il cielo durante il giorno è dominato dalla luce solare diffusa dall’atmosfera. In questo caso si parla di Luna nuova o novilunio. Nella posizione opposta (5), cioè quando è più lontana dal Sole, la Luna appare completamente illuminata ed è visibile tutta la notte (Luna piena o plenilunio); essa sorge e tramonta in corrispondenza rispettivamente del tramonto e del sorgere del Sole. Le configurazioni appena descritte si chiamano congiunzioni (o sizigie). Nelle congiunzioni possono verificarsi le eclissi: di Sole al novilunio e di Luna al plenilunio.

Quando la Luna, la Terra e il Sole formano tra loro un angolo retto (quadratura) il disco lunare appare illuminato a metà. La quadratura che si presenta una settimana circa dopo l'ultima Luna nuova si chiama Primo quarto (3), in questa fase la Luna sorge all’incirca a mezzogiorno e tramonta attorno a mezzanotte; una settimana dopo la Luna piena si ha l’Ultimo quarto (7), in cui il satellite della Terra sorge intorno a mezzanotte e tramonta intorno a mezzogiorno. Ai quarti, la Luna passa in meridiano (a Sud, alla massima altezza sull'orizzonte della sua traiettoria diurna) quando il Sole tramonta (Primo quarto) o quando sorge (Ultimo quarto). Fra la fase di Luna nuova e quella di Luna piena si dice che la Luna è crescente, mentre è detta calante fra la fase di Luna piena e quella di Luna nuova. In media la Luna sorge circa 50 minuti più tardi ogni notte (24h:29,5d = 0,81 h/d = 50 min).

Un proverbio aiuta a stabilire se la Luna è crescente o calante: gobba a levante Luna calante; gobba a ponente Luna crescente.

Mese sinodico e mese sidereo

L'intervallo di tempo tra due noviluni successivi si chiama mese sinodico o lunazione ed ha una durata di 29,5 giorni, maggiore del mese sidereo di 27,3 giorni. La differenza può essere dedotta dalla figura sotto che rappresenta innanzitutto una fase di Luna nuova (posizione a): dopo un mese sidereo la Luna ha compiuto una rivoluzione completa intorno alla Terra ritornando nella sua posizione iniziale rispetto alle stelle (posizione b), ma poiché la Terra nel frattempo si è spostata, la Luna non è ancora nuova; affinché lo diventi dovrà percorrere l'arco bc, di 27°, impiegando poco più di due giorni, che corrispondono alla maggiore durata del mese sinodico rispetto a quello sidereo.

(testo e immagini tratti ed elaborati da http://www.bo.astro.it/)

Gli studenti giudicano l'esperienza di studio della fisica

A.S. 2006/2007

Classi I B, I H

La traccia proposta
Dopo qualche mese di esperienza dello studio della Fisica descrivi gli aspetti che ti hanno maggiormente coinvolto, in particolare dì se le parole di Carlo Rubbia lette all’inizio dell’anno, sono per te più famigliari o no.
Molte volte ho già detto questa cosa, ma mi fa molto piacere ripeterla. Quando noi guardiamo un fenomeno fisico particolare, ad esempio una notte piena di stelle, ci sentiamo profondamente commossi, sentiamo dentro di noi un messaggio che ci viene dalla natura, che ci trascende e ci domina. Questa stessa sensazione di stupore, di meraviglia, di rispetto che ciascuno di noi prova di fronte ad una manifestazione naturale, lo specialista, il ricercatore che vede l’interno delle cose lo sente ancora più forte, molto più intenso. La bellezza della natura, vista dall’interno e nei suoi termini più essenziali, è ancora più perfetta di quanto appaia esternamente; l’interno delle cose è ancora più bello che l’esterno, quindi io non sento né sgomento, né paura. Sento la curiosità e mi sento onorato di poter vedere queste cose, fortunato, perché la natura è effettivamente uno spettacolo che non si esaurisce mai.
(Carlo Rubbia, Alla ricerca dell’infinitamente piccolo, intervento al Meeting di Rimini, 29 agosto 1987)

Le misure di densità di metalli e di liquidi che abbiamo fatto nelle ultime lezioni sono state le prime situazioni in cui abbiamo misurato caratteristiche della natura non dipendenti dall’uomo. In qualche modo si tratta della nostra prima “scoperta” riguardante il mondo della natura. Scrivi un tuo commento al riguardo utilizzando anche i seguenti brani.

In qualche strano modo, qualsiasi fatto scoprii o qualsiasi percezione nuova ebbi non mi parve mai una mia “scoperta”, bensì piuttosto qualcosa che esisteva da sempre e in cui ebbi solo la fortuna di imbattermi.
Subrahmanyan Chandrasekhar

Ma anche quando si tratta della risposta alla nostra precisa domanda, anche anche quando la preda catturata è proprio quella che stavamo inseguendo, l’evento della scoperta porta con se novità e sorpresa
(Marco Bersanelli, Mario Gargantini, Solo lo stupore conosce, Rizzoli)

I contributi

I B

L’importanza di fare esperienza di ciò che si studia …
In particolare le esperienze più interessanti sono gli esperimenti di laboratorio. Essi ci forniscono un contatto diretto con la materia e delle motivazioni concrete di ciò che studiamo sui libri, perciò è come se scoprissi quell’evento per la prima volta e pur essendo consapevole che altri prima di me hanno avuto la stessa esperienza, mi dà soddisfazione. Ora sento più famigliari la parole di Carlo Rubbia, perché mente prima riuscivo solamente a capirne il senso, anche se da poco tempo riesco a condividerle, (…)
Francesca Constantinescu

Per conoscere il mondo e la natura secondo me non c’è di meglio di un contatto pratico, diretto con apparecchiature, materiali e sostanze. Solo così ho la sensazione di essere protagonista di ciò che vado a ricercare, esplorare e provare.
Lorenzo Piazza

Nell’esperienza la realtà emerge come affascinante, attraente …
In effetti ora mi sento di essere d’accordo con Carlo Rubbia , in quanto sono più attratto, affascinato, dalle cose che mi circondano.
Francesco Pellegrini

Ma per fare esperienza della realtà fisica è necessario un approccio, un metodo adeguato ad essa …
Fare una misura significa misurare qualcosa tenendo conto di tutte le possibili variabili che vanno ad alterare la misura. Ora, in laboratorio quando eseguo una misurazione tengo conto delle incertezze , dei possibili errori che si possono compiere nell’uso degli strumenti, e di tante altre cose ancora.
Riccardo Mattucci

Un altro aspetto che mi ha colpito è il linguaggio tecnico specifico e rigoroso che una scienza come la fisica impone e in cui non sono possibili superficialità e approssimazioni, ma tutto ha bisogno di approfondimento e di grande precisione nel modo di operare.
Lorenzo Piazza

Un metodo rigoroso permette, non impedisce l’esperienza della scoperta, della novità …
E inoltre, durante gli esperimenti, che venivano spiegati prima dal professore, accadeva sempre qualcosa di inaspettato, positivo o negativo che sia, e questo si ricollega al secondo brano che dice che l’evento della scoperta porta sempre con sé novità e sorpresa.
Stefano Lattanzio

L’intuizione di un compito …
La natura attende solo d’essere studiata a fondo, e per questo ha affidato a noi questo compito, sapendo che l’avremmo accettato con gioia.
Pierluigi Astrologo

L’importanza di capire l’esperienza, di giudicare, di trattenere …
Spesso mi capita di vedere una notte stellata e in quei momenti sento una impotenza nei confronti della forza che proviene dalle stelle, dallo spazio, e da tutti i fenomeniche accadono sia sulla Terra che al di là dei suoi confini. Adesso che ci sto riflettendo mi sono sentito consapevole di una sensazione che ancora non ho saputo descrivere . (…) Le sue parole [di Rubbia] da una parte hanno rafforzato questa mia convinzione e dall’altra mi hanno anche detto che non sono l’unica persona che la pensa così.
All’inizio consideravo queste misure come una semplice successione di calcoli, ma adesso, riflettendo sui brani proposti, devo notare che concordo del tutto con loro e vorrei aggiungere anche che, dal punto di vista di un ricercatore che indaga sulle caratteristiche della natura, mi sentirei come se stessi entrando in una celebre porta chiusa a chiave, il cui contenuto non è cosa che posso gestire. Invece, dopo aver aperto quella porta ci si sente consapevoli di un qualcosa che è lì da sempre e che forse non aspettava altro che di essere trovato.
Fabio Ricci

I H

La cosa che mi piace di più è andare in laboratorio, per sperimentare in prima persona ciò che ci indica il libro. Così la lezione non è passiva, e ciò che impariamo non è estraneo, ma tutto diventa più interessante e proficuo. Le formule non ci vengono imposte senza una dimostrazione, tutto viene spiegato e approfondito per motivarci e stimolarci all’apprendimento. (…)
Da un po’ di mesi ormai porto più attenzione a ciò che mi circonda e cerco una spiegazione scientifica a tutti quei misteri e fenomeni che prima osservavo incantata e commossa (come dice Rubbia) senza però pormi dei perché.
Ludovica Di Sante

Sinceramente all’inizio dell’anno, leggendo le parole di Carlo Rubbia non le avevo capite e neanche avevo provato a rileggerle. Ora, posso dire , invece di essere pienamente d’accordo in quanto un aspetto più lo conosciamo e più ci interessa e ci appassiona. Questo però secondo me è anche una conseguenza del fatto che la fisica è una materia che va oltre la risoluzione di un problema e cerca di farci entrare in un ottica nella quale là fuori c’è tutto un mondo da scoprire, e noi piano piano stiamo incominciando questo cammino.
Irene Perilli


Le difficoltà incontrate all’inizio mi hanno indotto a chiedermi se avessi scelto la scuola giusta, ma ora ho finalmente capito di non essermi sbagliata perché è proprio questo che voglio fare, stupirmi di fronte ad uno spettacolo naturale e commuovermi ancora di più studiandolo nei minimi dettagli e particolari.

Lisa Aielli

Io sono d’accordo con Carlo Rubbia sul fatto che eseguire esperimenti , scoprire nuove cose porta molta curiosità , voglia di conoscere sempre di più. Anche io quando faccio degli esperimenti in laboratorio ho sempre tanta curiosità e voglia di sapere, però non posso ancora sentire l’emozione di scoprire cosa c’è all’interno delle cose perché non ho ancora abbastanza esperienza (infatti l’unica “scoperta” nel mondo della natura è stata la misura di densità di metalli e liquidi). Dopo quattro mesi di esperienza nello studio della fisica posso dire che per adesso mi coinvolgono di più la misura della velocità di caduta di un oggetto, del periodo di oscillazione di un pendolo e della densità che sono oggetto di lunghe discussioni e approfondimenti. Ad ogni lezione è possibile scoprire nuove cose che continuano a “stupire” ed “affascinare”.

Per quanto riguarda la “scoperta” delle misure di densità di metalli e liquidi a me non sembra una grande “scoperta”. Questo è dato dal fatto che noi del primo anno siamo poco esperti e quindi non possiamo ancora occuparci di “grandi scoperte”. Però io volevo soffermarmi sulla frase di Subramanian Chandrasekhar. Infatti fino ad adesso non avevo mai pensato al fatto che quando trovi qualcosa non è in realtà una scoperta bensì qualcosa che esiste e che viene “trovata fortunatamente”. Questa frase mi fa molto riflettere infatti mi fa pensare che la fisica è fatta di segreti da trovare che in realtà sono con noi “tutti i giorni”, ma che non riusciamo a vedere.

Riccardo Pelaccia

Allargare la ragione

Natura e matematica
La filosofia è scritta in questo grandissimo libro
che continuamente ci sta aperto innanzi gli occhi
(io dico l’Universo), ma non si può intendere se prima non s’impara
a intender la lingua , e conoscer i caratteri, ne’ quali è scritto.
Egli è scritto in lingua matematica e i caratteri sono triangoli,
cerchi ed altre figure geometriche, senza i quali mezzi è impossibile
a intenderne umanamente parola;
senza questi è un aggirarsi vanamente per un oscuro laberinto.
Galileo, Il Saggiatore

Stupore e gratitudine
Il fatto miracoloso
che il linguaggio della matematica
sia appropriato per la formulazione
delle leggi della fisica
è un regalo meraviglioso
che noi non comprendiamo,
né meritiamo.
Paul Wigner

Allargare la ragione
La matematica come tale è una creazione della nostra intelligenza:
la corrispondenza tra le sue strutture e le strutture reali dell’Universo […]
suscita la nostra ammirazione e pone una grande domanda.
Implica infatti che l’universo stesso sia strutturato in maniera intelligente,
in modo che esista una corrispondenza profonda
tra la nostra ragione soggettiva e la ragione oggettivata nella natura.
Diventa allora inevitabile chiedersi se non debba esservi
un’unica intelligenza originaria, che sia la comune fonte dell’una e dell’altra.
Benedetto XVI

Consegna
Scrivi un testo in cui esponi il percorso fatto in classe, dalle relazioni tra grandezze fisiche scoperte in questa seconda parte dell’anno attraverso i tre brani suddetti fino alla conclusione che la ragione scientifica, fedele al suo metodo, viene condotta ad interrogativi che la superano ma che rientrano a pieno titolo nell’ambito della razionalità. Concludi con considerazioni e reazioni personali.