Compiti II H martedì 11 gennaio 2011

1. Cerca di realizzare la stratificazione di liquidi nella foto. E' importante versare i liquidi lentamente gli uni sugli altri. Dal basso verso l'alto si tratta di: detersivo per i piatti, acqua, olio e alcool. Cerca i valori di densità di queste sostanze, puoi utilizzare Internet o anche i risultati delle misure che hai fatto con i compagni nel corso del primo anno. Una volta realizzata la stratificazione vi lasci cadere un dischetto di sughero (ottenuto da un tappo), un piccolo oggetto di plastica, una biglia di vetro, un pezzo di plastilina. Cosa succede agli oggetti?

2. Riempi di acqua fino a oltre l'orlo un bicchiere d'acqua (si deve formare un menisco convesso). Appoggia sulla superficie sul bordo del bicchiere una cartolina dalla parte lucida (qualche goccia d'acqua potrebbe uscire). Tenendo ferma la cartolina capovolgi il bicchiere. Sostenendo il bicchiere togli la mano da sotto la cartolina, se hai fatto tutto bene l'acqua e la cartolina non dovrebbero cadere.

3. Immergi un bicchiere in una vaschetta (o in un lavandino) piena d'acqua (il bicchiere deve essere completamente immerso e pieno d'acqua). Solleva il bicchiere lentamente tenendolo capovolto. Dovresti osservare che il bicchiere rimane pieno prima di essere estratto completamente dall'acqua.

Check-list per la relazione di laboratorio

1. Titolo dell’esperimento
Il titolo indica il tipo di misura o lo scopo più importante dell’esperimento?

2. Scopo
Hai indicato tutti gli obiettivi delle misure e dell’esperimento?

3. Materiali e strumenti
Hai elencato tutti gli strumenti?
Hai indicato di ciascuno di essi la sensibilità e la portata?
Se hai utilizzato uno strumento per la prima volta, hai eseguito un disegno o incollato una foto con una didascalia che ne indichi le parti principali?
Hai elencato anche i materiali e gli altri oggetti utilizzati? (cartoncino, filo, corda, elementi per un montaggio, ecc.)

4. Procedimento
Hai descritto tutte le fasi della misura o dell’esperimento?
Hai utilizzato dei disegni?
Hai motivato perché hai eseguito più misure delle stessa grandezza?
Hai motivato perché hai scelto come incertezza assoluta un valore diverso dalla sensibilità dello strumento?

5. Risultati delle misure ed elaborazione dei dati
Hai presentato i risultati usando anche il linguaggio discorsivo?
Hai usato simboli opportuni per indicare le grandezze?
Hai riportato sempre l’unità di misura, sia nei risultati delle misure dirette, sia nei passaggi delle elaborazioni, sia nel risultato finale?
Hai calcolato l’incertezza relativa percentuale del risultato/dei risultati finali? (Un’incertezza relativa percentuale inferiore o uguale al 5% può essere un indicatore di buona qualità per la misura)

6. Valutazione del risultato
Se la grandezza da misurare ha un valore tabulato reperibile sul tuo manuale o su Internet, hai osservato se il tuo risultato è compatibile con quello tabulato? Hai realizzato un disegno per facilitare questo confronto?
Hai calcolato lo scarto percentuale? (Uno scarto percentuale inferiore al 5% può essere un indicatore di buona qualità per la misura)

7. Conclusioni e commenti
Hai realizzato la misura proposta? Hai raggiunto lo scopo dell’esperimento?
Hai riportato i problemi incontrati?
Hai riportato le domande emerse nell’esperimento e le ipotesi di risposta?

Schema per la relazione di laboratorio I H I

1. Titolo dell’esperimento
Deve essere breve (una riga, due al massimo) e deve servire a inquadrare il tipo di misura o a indicarne lo scopo.

2. Scopo
Deve descrivere sinteticamente gli obiettivi dell’esperimento quando questi non siano espressi esaustivamente nel titolo (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 di grandezze omogenee, ad es. m1, m2, …). Valuta l’incertezza assoluta attribuita alle misure dirette motivando la tua scelta, soprattutto quando è diversa dalla sensibilità dello strumento.

5. Risultati della misura ed elaborazione dei dati
Esponi i risultati qualitativi e quantitativi della misura utilizzando il linguaggio discorsivo, 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.
Esponi il metodo di elaborazione motivando i passaggi ed esegui i calcoli (valore medio, semidispersione, …) e i grafici necessari (questi ultimi su carta millimetrata).
Calcola l’incertezza relativa (percentuale) della misura finale.

6. Valutazione del risultato
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 necessario valutare se il risultato raggiunto è compatibile con esso e calcolare lo scarto percentuale del risultato ottenuto rispetto al valore tabulato mediante la relazione:
scarto percentuale = (valore misurato-valore tabulato)/valore tabulato

7. Conclusioni e commenti
Riporta le interpretazioni conclusive sulla misura realizzata, valutando se gli obiettivi che ci si era proposti di ottenere sono stati effettivamente raggiunti e fornendo un tentativo di spiegazione di eventuali inconvenienti che si fossero verificati.
Individua i quesiti irrisolti e i fatti rimasti senza spiegazione convincente.

Appunti di fisica per I H e I I

La misura
• Misurare consiste nel calcolare quante volte l’unità di misura (o i suoi multipli o sottomultipli) è contenuta nella grandezza da misurare. Quindi la misura è il rapporto tra la grandezza da misurare e una grandezza utilizzata come unità di misura.
• La migliore stima di una grandezza è il valore che secondo noi si avvicina di più al suo valore vero.
• L’incertezza assoluta è il valore che insieme alla migliore stima fissa un intervallo entro cui siamo ragionevolmente sicuri che cada il valore vero della grandezza.

Cifre significative nelle misure
• L’incertezza assoluta di una misura si esprime con una sola cifra significativa.
• La migliore stima di una misura deve avere come ultima cifra significativa quella che occupa il posto dell’unica cifra significativa dell’incertezza assoluta.


Incertezze sistematiche e accidentali
• Le incertezze sistematiche influenzano la misura sempre in difetto (determinando sottostime) o sempre in eccesso (determinando sovrastime). Sono causate da un malfunzionamento dello strumento di misura o ad un cattivo utilizzo dello stesso da parte nostra.
• Le incertezze accidentali influenzano la misura in difetto o in eccesso in modo imprevedibile; si possono ridurre, ma mai eliminare del tutto.

Caratteristiche degli strumenti
• La portata di uno strumento di misura è il più grande valore della grandezza che lo strumento può misurare.
• La sensibilità di uno strumento di misura è la più piccola variazione della grandezza che lo strumento può apprezzare.

Misure ripetute
• Quando una misura è affetta solo da incertezze accidentali è opportuno ripeterla più volte.
• Nel caso di misure ripetute, la migliore stima si calcola come media aritmetica delle misure, cioè come rapporto tra la somma delle misure ed il loro numero; mentre l’incertezza assoluta si calcola come semidispersione, cioè come semidifferenza tra il valore massimo e quello minimo misurati.
• Per scrivere correttamente la misura finale, prima arrotondiamo l’incertezza assoluta, poi la migliore stima secondo le regole riportate in “Cifre significative delle misure”
• Se la semidispersione è minore della sensibilità dello strumento, come incertezza assoluta si assume la sensibilità; in altro modo si può dire che l’incertezza assoluta nel caso di misure ripetute è uguale alla quantità più grande tra la semidispersione e la sensibilità dello strumento.

Incertezza relativa
• L’incertezza relativa è il rapporto tra incertezza assoluta e migliore stima.
• L’incertezza relativa, come quella assoluta, si arrotonda alla prima cifra significativa.
• L’incertezza relativa percentuale è l’incertezza relativa espressa in forma percentuale e si calcola moltiplicando quella relativa per 100.


Misure indirette
• Una misura indiretta è quella che si ottiene mediante operazioni tra altre misure.

Misure indirette. Calcolo della migliore stima
Somma e differenza
• La migliore stima della somma (differenza) di due grandezze è uguale alla somma (differenza) delle migliori stime delle grandezze.
Prodotto e quoziente (rapporto)
• La migliore stima del prodotto (quoziente) di due grandezze è uguale al prodotto (quoziente) delle migliori stime delle grandezze.

Metodo approssimato delle cifre significative
• In questo metodo, prima calcoliamo ed arrotondiamo la migliore stima, poi associamo l’incertezza assoluta.

Metodo approssimato. Regole di arrotondamento della migliore stima
Prodotto e quoziente
• La migliore stima di una misura indiretta, ottenuta da un prodotto o da un quoziente, si arrotonda allo stesso numero di cifre significative dell’operando che ne ha di meno.
Somma e differenza
• La migliore stima di una misura indiretta, ottenuta da una somma o da una differenza, si arrotonda in modo che l’ultima cifra significativa sia ottenuta dalla somma o dalla differenza di cifre significative.

Metodo approssimato. Regola per associare l’incertezza assoluta
• L’incertezza assoluta di una misura indiretta ha come unica cifra significativa un “1” che occupa la stessa posizione dell’ultima cifra significativa della migliore stima.

Metodo della propagazione degli errori
• In questo metodo, prima calcoliamo ed arrotondiamo l’incertezza assoluta, poi la migliore stima.
Somma e differenza
• L’incertezza assoluta della somma (differenza) di due misure è uguale alla somma delle incertezze assolute delle misure.
Prodotto e quoziente (rapporto)
• L’incertezza assoluta del prodotto (quoziente) di due misure è uguale alla somma delle incertezze relative delle misure.

Il metro
• Il metro (m) è l’unità di misura della lunghezza.
• Prima definizione. Il metro è la 40 000 000esima parte del meridiano terrestre.
• Seconda definizione. Il metro è la lunghezza di una barra di platino-iridio (campione materiale) conservata all’Ufficio Internazionale di Pesi e Misure a Sévres, vicino Parigi.

Il secondo
• Il secondo (s) è l’unità di misura del tempo.
• Il secondo (s) è l’86 400esima parte di un giorno solare.
• Il giorno solare è il tempo tra due culminazioni consecutive.
• La culminazione (o mezzogiorno locale) è l’istante in cui il Sole raggiunge la massima altezza rispetto all’orizzonte.

Il kilogrammo
• Il kilogrammo (kg) è l’unità di misura della massa.
• Prima definizione. Il kilogrammo è uguale alla massa di 1 litro (l), cioè di un decimetro cubo (dm3), di acqua distillata.
• Seconda definizione. Il kilogrammo (kg) è uguale alla massa di un cilindro equilatero di altezza e diametro pari a 39 mm conservato all’Ufficio Internazionale di Pesi e Misure di Sévres, vicino Parigi.

Notazione scientifica
• Un numero è scritto in notazione scientifica quando è espresso come il prodotto tra un numero compreso tra 0 e 10, chiamato mantissa, ed una potenza di 10 opportuna.

Operazioni tra numeri in notazione scientifica
Somma e differenza
• La somma (differenza) di due numeri in notazione scientifica aventi la stessa potenza di 10 è uguale ad un numero che ha per mantissa la somma (differenza) delle mantisse e per potenza di 10 la stessa potenza di 10.
Prodotto e quoziente
• Il prodotto (quoziente) di due numeri in notazione scientifica è uguale ad un numero che ha per mantissa il prodotto (quoziente) delle mantisse e per potenza di 10 il prodotto delle potenze di 10.