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

• 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)

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

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

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

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

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.

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

La tabella chiarisce meglio il concetto

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.

Distanza in Km di Giove dal Sole:Dati: 1UA = 1,496 x 108KmDistanza Giove – Sole = 5,2 UA 5,2 UA x 1 UA = 5,2 UA x 1,496 x 108Km = 778.368.000 Km

Adesso è tutto più facile!

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.

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

STRUMENTI E MATERIALI USATI: Una bilancia a bracci uguali, dotata della relativa massiera

Sensibilità della bilancia: 50 mgPortata 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.

DATI SPERIMENTALI OTTENUTI

PESATA SEMPLICE

m1

(g)

m2

(g)

m3

(g)

m4

(g)

m5

(g)

m6

(g)

m7

(g)

m8

(g)

M = m1 + m2 + m3 + m4 + m5 + m6 + m7 + m8 = 39,80 g

20 10 5 2 2 0,5 0,2 0,1

DOPPIA PESATA

1

m1

(g)

m2

(g)

m3

(g)

m4

(g)

m5

(g)

m6

(g)

m7

(g)

m8

(g)

m9

(g)

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 g20 10 5 2 2 0,5 0,2 0,1 0

2

m1

(g)

m2

(g)

m3

(g)

m4

(g)

m5

(g)

m6

(g)

m7

(g)

m8

(g)

m9

(g)

20 10 2 2 5 0,5 0,2 0,05 0,04

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

• 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

• 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.

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.

MISURE MASSA CILINDRO(g)

MASSA CILINDRO+ MASSA ACQUA

(g)

MASSA ACQUA(g)

1° 80,7 90,7 10

2° 80,7 100,8 20,1

3° 80,7 109,9 29,2

Tabelle e grafici dell’acqua

Massa acqua: (massa cilindro + massa acqua) – massa cilindroMassa acqua1: 90,7–80,7= 10g Massa acqua2: 100,8-80,7= 20,1g Massa acqua3: 109,9-80,7= 29,2g

MISURE MASSA ACQUA(g)

VOLUME ACQUA(ml)

DENSITÀ ACQUA(g/ml)

1° 10 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/mldensità 1g/ml

Grafico relativo dell’ acqua

m (g)

V (ml)

U

2 cm

m H2O (g) V H2 O (ml)

10

20.1

29.2

10

20

30

29.2

20.1

10

10 20 30

MISURE MASSA CILINDRO(g)

MASSA CILINDRO + MASSA OLIO

MASSA OLIO(g)

1° 80,8 89,8 9

2° 80,8 99,1 18,3

3° 80,8 109,9 29,1

Tabella relativa all’olio

Massa olio: (massa cilindro + massa olio) – massa cilindroMassa olio1: 89,9-80,8= 9g

Massa olio2: 99,1-80,8= 18,3gMassa olio3: 109,9-80,8= 29,1g

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/mld. olio2= m/v = 18,3/20 = 0,90g/mld. 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/mldensità media dell’olio = 0,91g/ml

Grafico relativo all’olio

m (g)

V (ml)

U

2 cm

m (g) V (ml)

9

18.3

29.1

10

20

31

10 20 31

9

18.3

29.1

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