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non giudicare chi tenta e fallisce ma chi non vuole tentare

Cap.1 Conoscere un oggetto (versione 004)

CAPITOLO 1 versione 004

GRANDEZZE FISICHE UTILI PER "CONOSCERE" UN OGGETTO

LE GRANDEZZE FISICHE

Stiamo studiando molte grandezze fisiche come la lunghezza ed il volume.

Una grandezza fisica (GF) è una caratteristica o proprietà di un corpo o di un fenomeno che può essere misurata.

Per misurare una grandezza fisica (GF) servono

  1. uno strumento di misura

  2. un'unità di misura da usare come termine di confronto (o di paragone)

  3. un metodo di misura. Conoscere il metodo vuol dire conoscere le istruzioni per usare uno strumento o un apparato di misura ma anche conoscere le eventuali tecniche di elaborazione dati sia mediante formule e calcoli sia eventualmente mediante un grafico

Il risultato della misura di una grandezza fisica va scritto in modo scientifico. Spesso è utile confrontare il risultato con altri dati come quelli forniti da una previsione teorica o quelli nominali o quelli misurati da noi in precedenza.

La lunghezza è un esempio di grandezza fisica.

Per misurare lunghezze con un'incertezza al decimo o al ventesimo di millimetro si può usare un calibro decimale o ventesimale che hanno la sensibilità rispettivamente di 0,1mm e di 0,05 mm.

COSA E COME ABBIAMO MISURATO?

Le grandezze fisiche possono servire per conoscere un oggetto come un disco (CD e DVD) o una moneta e poterne così dare una descrizione tecnica con rigore scientifico. Si possono confrontare i risultati delle nostre misure con i valori nominale ad esempio per la caratteristiche di una moneta fornite dall'Istituto Poligrafico e Zecca dello Stato

Abbiamo misurato lo spessore di vecchi dischi con diversi strumenti e diversi metodi:.

  • Abbiamo misurato lo spessore di un solo disco con un righello. Lo spessore sembra compreso tra 0m e 2mm. Lo spessore è di "circa 1mm"; scientificamente si deve affermare che lo spessore è di 1 mm con un'incertezza di 1mm (!). A rigori si scrive: l1 = (11) mm.

  • Abbiamo misurato lo spessore di un disco con un metodo indiretto per ridurre l'incertezza associata. Usando un semplice righello con sensibilità di 1mm e misurando lo spessore di una pila da 26 vecchi dischi siamo riusciti a ridurre l'incertezza.

    Otteniamo l1 = (1,42  0,04) mm. Lo spessore è compreso tra 1,38mm e 1,46 mm.

  • Abbiamo misurato lo spessore di molti dischi con un calibro. Si può calcolare il valor medio e la semidispersione massima della serie di dati che ci consentono di dare una stima dello spessore del singolo disco senza perdere le informazioni sul disco più spesso e quello più sottile.

Abbiamo misurato il volume di alcuni oggetti ed in particolare di monete da 2 centesimi di euro.

Ci siamo curati anche dell'incertezza sul risultato ottenuto con diversi strumenti e diversi metodi di elaborazione dei dati:

  • abbiamo calcolato il volume di una stanza con il modello del parallelepipedo o di una lattina per bibita con il modello del cilindro. Nel caso della stanza si tratta in realtà della capacità. Il metodo si può usare solo per oggetti di forma regolare per i quali si può ricorrere alle formule dalla geometria solida. Siccome le lunghezze in gioco sono anch'esse gf e la loro misura è incerta, si può/deve calcolare anche l'incertezza sul volume che ne deriva.

  • Abbiamo calcolato il volume di una moneta da 2 centesimi di euro con un metodo indiretto che prevede l'immersione di molte monete in un cilindro graduato con acqua. Dopo aver calcolato per differenza il volume complessivo delle n monete immerse, abbiamo stimato il volume di una moneta e la sua incertezza (creare il link alla propria relazione)

COSA ABBIAMO CAPITO?

Abbiamo capito che un metodo di misura può essere riutilizzato e che una stessa "tecnica" di analisi, come quella che ricorre al valor medio e alla semidispersione massima, può essere applicata a serie di dati anche molto differenti.

Abbiamo studiato la propagazione dell'errore nel caso del volume di una stanza con il modello del parallelepipedo o nel caso del volume di una lattina con il modello del cilindro; la stessa tecnica di elaborazione dati abbiamo potuto riutilizzata per il calcolo geometrico del volume di una moneta da 2 centesimi di euro.(creare il link al proprio esercizio)

Abbiamo studiato un metodo per ridurre l'incertezza dello strumento ricavando lo spessore di un singolo disco misurando contemporaneamente lo spessore di una pila di molti dischi. In classe abbiamo lavorato con una pila di 26 dischi, per casa abbiamo riutilizzato il metodo per trovare lo spessore di un disco conoscendo lo spessore di una pila di 33 dischi.

A distanza di tempo abbiamo usato lo stesso metodo per conoscere il volume di una moneta da 2 centesimi di euro immergendo contemporaneamente in un cilindro graduato con acqua molte monete nominalmente identiche (creare il link alla propria relazione)

Abbiamo studiato un metodo per l'analisi di serie di dati con il valor medio e la semidispersione massima applicato agli spessori dei dischi. Abbiamo rifatto i calcoli usando lo stesso procedimento per serie con più dati o serie ridotte.

Quando riutilizziamo vecchie conoscenze, possiamo usare una scheda di autovalutazione per renderci conto se il nostro riutilizzo è completo o se abbiamo dimenticato qualcosa, se il nostro riutilizzo è corretto o se abbiamo commesso degli errori, ma soprattutto per renderci conto se abbiamo veramente capito. Abbiamo usato una scheda di autovalutazione proprio per valutare il nostro riutilizzo della tecnica che prevede di misurare lo spessore di molti dischi impilati per ricavare quello di un disco.

Valor medio e semidispersione massima sono concetti jolly per l'analisi di dati scientifici tant'è che noi li abbiamo introdotti ad esempio studiando una serie di dati per la temperatura. Con la LIM abbiamo anche usato un file interattivo che ci consentiva di ridistribuire/aggiungere/togliere dati per la temperatura per renderci conto degli effetti di un cambiamento nei dati sul valor medio e sulla semidispersione massima.

La stessa tecnica di elaborazione dei dati si può usare per esempio anche per stimare la massa di una moneta.

In matematica abbiamo studiato oltre al valor mediola moda e mediana ci consentono di analizzare non solo dati fisici o scientifici ma anche dati economici, conteggi,.... Per calcolare il valor medio e la semidispersione massima si possono fare i calcoli " a mano" con l'ausilio di una calcolatrice oppure con un foglio di calcolo elettronico.

Poichè a volte può essere difficile scrivere i simboli utili per una relazione scientifica possiamo mettere alcuni modelli in un file "tutorial dei simboli" dal quale "pescare" quando abbiamo bisogno.

Basta fare un copia dal tutorial ed incollarla sul proprio file e poi modificare opportunamente il testo.

In breve, abbiamo capito che si possono riutilizzare/riciclare i metodi di misura ed analisi già studiati. Si può anche riutilizzare una vecchia pagina del quaderno o una fotocopia o riutilizzare un file purchè si inseriscano in modo critico i nuovi contenuti per produrre nuove informazioni.

COSA CI ASPETTA?

A scuola, a breve: un compito in cui dimostare di aver capito e saper riutilizzare bene quanto finora imparato.

Fuori dalla scuola, in qualsiasi momento: un problema da risolvere, un quesito,... per cui può tornarci utile qualcosa di ciò che abbiamo appena imparato – ad es. un contrattempo con un lettore di dischi o con una moneta falsa! -

Comment

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Comment by solanto on January 7, 2013 at 9:49pm

Prof...è grave? da "la Repubblica" di oggi :

Il chilogrammo campione ha preso peso: adesso è 10 microgrammi in più

Il campione di riferimento ovvero l'International Prototype  Kilogram (Ipk) conservato nell'International Bureau of Weights and  Measure di Parigi, è "ingrassato" anche se di poco. Colpa di alcuni fattori contaminanti

 

LONDRA - Neanche lui si sottrae al tempo che passa. E accumula peso come i suoi simili che "lavorano" senza sosta sulle bilance del mercato. E' il chilogrammo campione di riferimento ovvero l'International Prototype Kilogram (Ipk) conservato nell'International Bureau of Weights and Measure di Parigi, che - secondo uno studio della Newcastle University -  pesa oggi 10 microgrammi in più rispetto allo standard della sua introduzione, nel 1875. Nel 1884 sono state prodotte 40 repliche di questo campione, che sono state distribuite nel mondo per uniformare la massa.
Nonostante gli sforzi fatti per proteggere l'Ipk e le sue copie, a quanto si legge nello studio pubblicato su Metrologia, la spettroscopia fotoelettronica a raggi X ha rivelato che alcuni contaminanti hanno alterato il peso del campione di platino del National Physical Laboratory (la replica numero 18) e, nel mondo, anche sugli altri campioni si starebbe verificando una crescita del peso, con passo diverso, che li starebbe facendo divergere dal prototipo originale. Gli scienziati parlano comunque di piccoli cambiamenti, meno di 100 microgrammi, anche se "piccole variazioni su questa unità fondamentale di peso hanno un impatto molto ampio su scala glocale", ha spiegato Peter Cumpson, principale autore dello studio.

(07 gennaio 2013)

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