Strutturare una relazione

Un relazione di laboratorio deve essere strutturata all'incirca in questi 7 punti:

1. Titolo
2. Obiettivo semplice (max 3 righe). Di solito è un elenco delle fasi dell'esperimento.
   Le parole chiave sono: misurare o verificare... raramente si tratterà di pura "osservazione".
3. Richiami teorici: quali valori andrò a confrontare, ottenuti da quali formule teoriche e tramite quali calcoli. Spesso i richiami teorici sono divisi in più parti, una per ogni fase dell'esperimento,
4. Setting:
   a. schema/disegno (se utile)
   b. descrizione strumenti (nome, fondo scala, sensibilità, analogico/digitali)
   c. descrizione materiali utilizzati (se significativi: forma, sostanza, ...)
5. Esecuzione: tabella delle grandezze misurate direttamente + tabella grandezze calcolate (anche in colonne aggiuntive).
   Eventuale legenda o descrizione della tabella se necessario. Obbligatoria la didascalia tipo "tabella delle misure di volume eseguite con il recipiente graduato".
6. Stima dell'errore o incertezza sperimentale: teoria + calcoli. Se non viene considerato, riportare il criterio, il perché.
7. Conclusione: l'obiettivo è stato raggiunto?
   Ci sono dei valori da confrontare? Sono compatibili entro l'incertezza sperimentale?

Principio di Archimede

Anche quest'anno siamo giunti a verificare questo principio in laboratorio.
Tutto l'esperimento consta di tre fasi:

1. "tarare" la molla ottenendo la sua costante elastica k in condizioni di lavoro lineari, misurata in grammi-peso su centimetro;
2. stimare il volume del solido in cm^3;
3. verificare sperimentalmente che immergendo il solido in acqua, la molla che lo tiene in equilibrio si contrae rispetto al solido in aria di una lunghezza che soddisfa alla seguente eguaglianza:

Infatti all'equilibrio i due membri sono uguali se la spinta idrostatica eguaglia la perdita di peso.
Cioè:

• al membro di destra abbiamo la perdita di peso misurata in grammi-peso, ottenuta con la differenza tra i pesi dell'oggetto in aria ed in acqua;
• al membro di sinistra abbiamo la spinta idrostatica laddove la densità dell'acqua e la gravità sono entrambe uguale a d uno, nelle seguenti unità pratiche:

e

Questo è equilibrio!

Se Newton aveva ragione, il peso in mezzo deve essere posizionato ad una distanza dal fulcro pari a:

dove "r" corrisponde alla distanza dei punti di applicazione gli altri due pesi dal fulcro.

L'esperienza riesce con uno scostamento percentuale inferiore al 2%!!!
Newton aveva proprio ragione ... :-)

Video-lezioni sui vettori

Sei in crisi con la fisica?
La cosa più probabile è che hai sviluppato un'intolleranza ai vettori :-)!
Ecco un video-ripasso essenziale, della durata di circa un'oretta.

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Video 1 - Le grandezze vettoriali (introduzione)
Introduce il concetto di vettore, mostrando come alcune grandezze abbiano bisogno di essere descritte oltre che con una misura ed una unità di misura, anche con una direzione geometrica e un orientamento.

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Video 2 - Disegnare un vettore ("Operazioni con i vettori 1")
Come disegnare un vettore; le tre caratteristiche vettoriali (modulo, direzione, verso); la moltiplicazione per uno scalare positivo o negativo.

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Video 3 - Somma di due vettori, metodi grafici ("Operazioni con i vettori 2").
Disegnare la somma di due vettori: metodo del parallelogramma e metodo "punta-coda"

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Video 4 - Differenza di due vettori, metodo grafico col parallelogramma ("Cin2D")
Apri il video in una nuova finestra a partire punto corretto (min 12).
Esiste anche un secondo metodo grafico: somma del primo vettore con l'opposto del secondo, non riportato nel video.

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Video 5 - Perché scomporre i vettori? ("Cin3D")
Introduce l'idea della scomposizione.  Dopo il minuto 8 si può tralasciare (esempio avanzato di applicazione alla "rampa", ovvero piano inclinato).

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Video 6 (Animazione) - Somma di vettori tramite componenti

Clicca sull'immagine e segui la spiegazione su GeogebraTube

Indirizzo esplicito dell'animazione: http://ggbtu.be/m80265

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Video 7 - Seno, Coseno e Tangente: funzioni goniometriche.
Parti indispensabili:

• min 0-3: funzioni sen e cos: definizione + relazione goniometrica fondamentale.
• min 3-6: funzione sen: rappresentazione su piano cartesiano
• min 8-10: funzione tan: definizione.

Problemino: l'angolo piatto viene indicato con "pi-greco" al posto di 360°

Parti di approfondimento (si possono saltare):

• min 6-8: funzione cos: rappresentazione su piano cartesiano (tosto)
• min 10-12: funzione tan: rappresentazione su piano cartesiano (tosto)

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Video 8 - Trigonometria: Triangoli Rettangoli ("TriBasiD1")
Applicazione di seno e coseno al triangolo, propedeutica all'introduzione delle componenti cartesiane dei vettori.

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Video 9 - Componenti cartesiane dei vettori/1
i vettori-componenti - i versori - le componenti cartesiane del vettore - la scrittura in notazione cartesiana o algebrica

Al termine: saper distinguere tra "i vettori-componenti", "la componente cartesiana del vettore", "modulo del vettore componente", "versori".

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Video 10 - Componenti cartesiane di un vettore/2
Determinare le componenti conoscendo il modulo e l'angolo del vettore (2 esempi).

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Video 11 - Somma algebrica di vettori ("Somma_vettori.wmv") durata 2 min
La spiegazione non utilizza seno e coseno; utilizza tuttavia il concetto di componenti cartesiane del vettore (senza nominarle). Clicca sull'immagine per partire dal punto corretto:

Indirizzo esteso: http://www.youtube.com/watch?v=R0pCweO5S4I#t=156

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Si ringraziano per i loro contributi i colleghi :
 +Francesco Gullo, +VideoLezioniNCA, +LessThan3Math, +Paolo Gallizio e +Pietro Aiena.

Newton e le sue leggi

Bello verificare che:

!!!

Densità

Ecco un modo per verificare che la densità è la constante di proporzionalità tra massa e volume:

Misure di laboratorio

Laboratorio di Fisica Liceo Argonne

L'attuale laboratorio è stimato per 15 alunni, suddivisi in cinque gruppi.

Le dimensioni della stanza sono di 5m x 7,30 m.
Tali dimensioni sono un po' compresse: la superficie andrebbe aumentata del 10% per ospitare bene gli alunni.

In questa superficie sono ospitati:

• 6 tavoli (5 gruppi + cattedra) di dimensioni 160x 80 cm;
• 15 sgabelli + sedie di scorta accatastabili; 
• ad ogni tavolo c'è la corrente (4 prese, tre necessarie) e la rete ethernet;
• un armadio doppio (120 x 50 cm);
• due tavoli di appoggio (160 x 80);
• c'è inoltre un rack IP di 64x64 cm;
• una cassettiera 90x50 cm, attualmente collocata sotto un tavolo di supporto, che resta sollevato di 10 cm;
• sulle pareti: una whiteboard; una parete è libera per proiezioni;
• i caloriferi, che risultano incassati e non sottraggono superficie.

Cablaggi e condutture
Per un lab di fisica non servono né rubinetti né condutture particolari. E' utile comunque un punto acqua ed uno scolo, ma può essere anche un bagno nelle vicinanze.

Ai tavoli di lavoro è necessario avere la corrente elettrica (attualmente realizzata con rialzo del pavimento).

E' necessario inoltre che nella stanza arrivi la rete ethernet, che può essere diffusa anche tramite hotspot/access point wireless.

Per concludere, ecco due immagini dell'attuale laboratorio.

Il laboratorio visto dalla parete "attrezzata"; sulla sinistra, il tavolo-cattedra.

Il laboratorio visto dall'ingresso; sullo sfondo la parete attrezzata; il tavolo-cattedra e la whiteboard sono sulla destra.

Milano, 24/01/2013

Prof. Carpenedo
Responsabile Laboratorio di fisica
LS Faes Argonne