LAB2GO: Un modo di fare rete Scuola-Universita' e Ricerca- Lavoro

Friday 16 Jun 2017, 08:30 → 21:00 Europe/Rome

Aula Magna (Univ. di Roma "La Sapienza")

Evento conclusivo del progetto LAB2GO (www.roma1.infn.it/LAB2GO) per l'a.s. 2016/17

Poster locandina-16-giugno-v2.pdf

1 Accoglienza (e firma ingresso)

2 Fare rete tra scuola-organismi di ricerca-lavoro. Con la partecipazione dell’USR-Lazio, INFN e "Sapienza"

3 Presentazione del progetto

Speaker: Riccardo Faccini (ROMA1)

4 LAB2GO - misure di meccanica: le oscillazioni

Speaker: IIS Giulio Cesare

5 LAB2GO - caratterizzazione dei materiali

Speaker: IIS Martino Filetico

11:15 Coffee break e Foto di gruppo LAB2GO

6 Concorso FISICASTudenti: presentazione progetti finalisti

7 LAB2GO: esperienze di ottica

Speaker: IIS Giordano Bruno

8 LAB2GO - Elettrostatica, effetto fotoelettrico, deflessione in campo magnetico

Speaker: IIS Vito Volterra

9 LAB2GO - Elettromagnetismo: istruzioni per l'uso

Speaker: IIS Evangelista Torricelli

10 Premiazione Concorso FISICASTudenti

13:40 Lunch break

Exibit - esperimenti delle scuola

11 Esperimento: Oscillazioni ed equlibrio

Un corpo che si muova di moto periodico ha sempre una posizione di equilibrio stabile. Quando esso è mosso da questa posizione e rilasciato nasce una forza o un momento che si incaricano di riportarlo verso la posizione di equilibrio. Quindi lo studio del moto periodico è lo studio di come i corpi tornano spontaneamente all’equilibrio. Siccome viviamo in un mondo che tende all’equilibrio lo studio dei moti periodici risulta didatticamente importante e interessante per i ragazzi che hanno sperimentato tale moto in tutte le sue peculiarità facendo oscillare carrelli su rotaie agganciati a molle. I ragazzi che hanno partecipato all’iniziativa ASL Lab2Go hanno sperimentato e redatto schede metodologiche sulle seguenti attività laboratoriali: Misura del periodo di oscillazione di una massa agganciata ad una molla. Verifica della la legge di Hooke, misura dell’accelerazione di gravità g. Osservazione del comportamento di un carrello posto su guida a basso attrito, sottoposto ad un moto smorzato provocato da attrito del mezzo (aria), misura della costante di smorzamento e il coefficiente di attrito. Verifica delle condizioni necessarie per avere il fenomeno della risonanza, collegato il carrello ad un oscillatore elettromeccanico regolabile in tensione. Misura delle frequenze naturali, simmetrica e antisimmetrica, di due carrelli accoppiati elasticamente su rotaia in policarbonato a basso attrito e confrontarle con i valori aspettati. Con un oscillatore elettromeccanico sollecitazione dei carrelli ad un moto forzato con frequenza variabile e costruire la curva di risonanza con due picchi. Misurare da essa le due frequenze di risonanza e confrontarle con i valori aspettati.

Speaker: Liceo Scientifico Statale Nomentano

12 Risonanza tra pendoli accoppiati

Risonanza tra pendoli accoppiati I pendoli accoppiati sono un classico esempio che ci aiuta a comprendere il moto armonico : esso viene ottenuto proiettando su un diametro la posizione di un punto materiale che si muove di moto circolare uniforme ed è descritto da tre parametri ampiezza (A), periodo(T) e fase(φ). Il materiale usato nell’esperimento consiste in una coppia di stativi collegati da un filo sul quale sospendere i pendoli di lunghezza diversa: l’osservazione del fenomeno prevede di far compiere ad essi un movimento oscillatorio con diverse combinazioni possibili dei parametri suddetti (A,T, φ ); in particolare il caso che prevede come condizione iniziale un pendolo in movimento e tutti gli altri fermi mostra una trasmissione di energia da un pendolo agli altri, nel modo caratteristico delle onde( questo è il motivo principale per cui questo esperimento è stato scelto dal gruppo di studenti del progetto LAB2GO). Lo strumento che registra il moto del corpo che oscilla in ogni pendolo è il sonar: i dati vengono acquisiti dal software e la comprensione di quanto accade è facilitata per chi non conosce il moto armonico o le funzioni goniometriche. L’esperimento inizia mettendo in moto i pendoli e osservando i rispettivi grafici. Nel fare questa operazione bisogna avere l’accortezza di far si che le ampiezze iniziali siano minori di dieci gradi (ovvero una misura tale che valga l’approssimazione senx=x) per assicurare l’isocronismo. Se i pendoli vengono messi in moto in fase (stessa ampiezza, stesso istante e stesso verso) i grafici saranno due sinusoidi coincidenti, se invece vengono messi in moto in opposizione di fase (stessa ampiezza, stesso istante e verso opposto)i grafici saranno sempre due sinusoidi, ma una il ribaltamento dell’altra (ovvero l’ascissa del massimo di una coincide al minimo dell’altra). Guardando il grafico dopo un arco di tempo consistente, si noterà che il moto a causa dell’attrito con l’aria verrà smorzato, ovvero l’ampiezza delle oscillazioni diminuisce gradualmente nel tempo. Se invece spostiamo dalla sua posizione di equilibrio un pendolo soltanto notiamo che questo inizierà a oscillare con un moto apparentemente armonico, ma nel tempo la sua ampiezza diminuirà a vantaggio di quella del pendolo che inizialmente fermo, Quando il primo pendolo avrà trasferito tutta la sua energia al secondo si arresterà per un attimo per poi ricominciare a oscillare a scapito del primo, e così fino all’infinito se non fosse per l’attrito che a lungo andare riporta il sistema allo stato di quiete iniziale.In questo caso il grafico sarà quello di due moti armonici smorsati che proseguono in senso uno opposto all’altro. In questo caso a rimanere costante, se non per attrito o altri fattori esterni, è la somma tra le ampiezze. Inoltre è molto interessante osservare cosa accade con pendoli di lunghezze diverse: invariantemente dal numero di pendoli si noterà che, al di là di piccole oscillazioni, non si innescherà il ciclo descritto in precedenza, ovvero nessuna coppia entrerà in risonanza. Si può verificare sperimentalmente che le piccole oscillazioni, dovute al fatto che il moto del pendolo mette sempre in movimento il filo a cui sono appesi tutti gli oscillatori, saranno in fase per pendoli più corti di quello eccitante(messo in moto per primo) e in opposizione di fase per pendoli più lunghi di quello eccitante. In fine si può osservare che se tra tutti i pendoli appesi due hanno la stessa frequenza fondamentale entreranno in risonanza come descritto in precedenza, come se gli altri pendoli non ci fossero. Questo esperimento rappresenta un caso specifico di un più generico fenomeno fisico: la risonanza. Quest’ultimo è osservabile in varie situazioni , tutte quelle in cui si sovrappongono effetti generati da più oscillatori che interagiscono: ad esempio nel caso delle sollecitazioni prodotte su un sistema meccanico( ad esempiodurante i terremoti su un edificio o nella cassa armonica di uno strumento musicale durante un concerto ) , nel moto di un’altalena oppure nell’effetto di filtro prodotto dai circuiti risonanti come quelli di una comunissima radio ; ampliando la prospettiva alla meccanica quantistica, la risonanza è alla base tra le interazioni tra radiazioni e materia: per esempio le onde elettromagnetiche che riceviamo dal sole risultano uno stimolo esterno con uno spettro di frequenza che può risuonare con atomi e molecole della materia, aumentando le oscillazioni intorno alle posizioni di equilibrio, ossia la loro oscillazione termica. Questo è il meccanismo con cui gli oggetti sulla superficie terrestre vengono riscaldati dal sole.

Speaker: Liceo Farnesina

13 Semplici sfere per svelare un po' di fisica

L'esperienza proposta si compone di una parte parte principale di tipo qualitativo suscettibile di svariate ulteriori analisi di tipo sia qualitativo sia quantitativo. La parte principale dell'esperimento consiste nel mostrare il principio d'indipendenza dei moti: da un banco si lancia orizzontalmente una biglia metallica contro un'altra biglia lasciata in caduta libera dalla stessa altezza e nello stesso istante in cui la prima viene lanciata. A qualunque distanza si trovi la seconda biglia (entro, ovviamente, la gittata della prima) essa sarà colpita dalla prima purché sia allineata con la traiettoria di lancio della biglia "proiettile". Questo semplice esperimento, che mostra in maniera molto intuitiva come il moto di avanzamento della biglia "proietta" non influenzi il suo moto di cauta, può essere occasione di numerose considerazioni ad esso associate, alcune delle quali sono esposte di seguito. Se si osserva in un video l'urto fra le due biglie si apprezza facilmente la natura elastica di esso: le due biglie, se di pari massa, si scambiano le velocità orizzontali e quella lanciata sostituisce l'altra nel moto di caduta libera e viceversa (questo effetto si evidenzia molto bene colorando in maniera differente le due biglie). L'esperimento può essere completato con la misura della gittata del lancio orizzontale (facilmente eseguibile) che va confrontata con il valore atteso ottenuto misurando l'altezza del banco da cui si lancia e la velocità del lancio (quest'ultima tramite una fotocellula). Nel caso specifico dell'esperimento che sarà proposto anche il dispositivo di lancio della biglia “proiettile” sarà fonte di spunti d'indagine fisica: esso è costituito da un cannone magnetico a tre stadi (anche detto cannone di Gauss) che, oltre a suscitare la curiosità degli studenti, si presta a numerose ed interessanti considerazioni sulla conservazione dell'energia e, ancora, sugli urti elastici. Analisi qualitative e quantitative saranno proposte variando la masse delle varie biglie coinvolte nel funzionamento del cannone magnetico ed utilizzando due fotocellule per la rilevazione delle velocità (e quindi la misura delle energie cinetiche in gioco). Si evidenzia, in ultimo, come nel complesso dell'esperienza verranno utilizzati sia dispositivi nuovi presenti nel laboratorio della scuola da poco (quali il cannone magnetico e le fotocellule collegate al timer per la rilevazione delle velocità); sia dispositivi degli anni '60 rimessi in funzione nel corso del progetto “Lab2Go”, quali i componenti artigianalmente adattati allo scopo di sincronizzare il lancio della prima biglia con la caduta della seconda; sia del cosiddetto “materiale povero” come la carta carbone utilizzata per rilevare il punto di caduta delle biglie.

Speaker: Liceo Scientifico Albertelli

14 GAS PERFETTI!... (ma fino a un certo punto)

Avreste mai pensato di poter vedere le molecole d'aria ad occhio nudo? Ebbene, tramite il nostro apparecchio, ribattezzato affettuosamente “parete mobile”, ciò è finalmente possibile! Possiamo, dunque, iniziare il nostro viaggio verso il mondo microscopico. Le palline di metallo, accelerate da un piano vibrante, simulano le molecole di un gas che urtano la superficie del contenitore che le contiene. La parete mobile mette in evidenza che l’azione pressione dell’aria (una atmosfera) viene contrastata dagli innumerevoli urti delle palline di metallo. I risultati ottenibile attraverso strumento sono utili per vari scopi. Attraverso il movimento delle palline si può innanzitutto fornire un' efficace rappresentazione macroscopica del moto browniano delle molecole d'aria, utile ad agevolarne la comprensione. Inoltre, la nostra “parete mobile” permette di ottenere una chiara interpretazione microscopica della pressione e, nel caso di trasformazioni isoterme, dare una stima (tenendo ovviamente conto dei ragionevoli errori sistematici) del prodotto Pressione x Volume = costante, come ci insegna Boyle.

Speaker: Liceo Virgilio

15 Il calorimetro rotante

Il calorimetro rotante (anche detto calorimetro di Callendar) consente di realizzare esperienze di trasformazione dell'energia meccanica in energia termica. Nel corso dell'esperimento proposto verrà illustrato il funzionamento dello strumento e si proporranno alcune chiavi di interpretazione dei risultati ottenuti.

Speaker: Liceo Bertrand Russell

16 Il vuoto e la pressione atmosferica

Strumenti necessari: emisferi di Magdeburgo, crepavesciche, pompa da vuoto, tubo di gomma, membrana di plastica, elastico Scopo: verifica dell'esistenza della pressione atmosferica Funzionamento: emisferi di magdeburgo: sono una coppia di semisfere cave di metallo perfettamente combacianti e aderenti. Una volta aspirata via l'aria tramite una pompa a vuoto e aver chiuso il rubinetto, i due emisferi restano perfettamente saldati tra loro grazie alla pressione atmosferica. Solo aprendo il rubinetto e permettendo all'aria di rientrare, i due emisferi possono essere separati senza sforzo. crepavesciche: il crepavesciche è un cilindro di vetro privo di base, collegato ad una pompa a vuoto nella parte inferiore, e ricoperto nella base superiore da una membrana di plastica, tenuta tesa mediante un elastico. Aspirando via l'aria, la membrana di plastica si incurva sempre di più fino a rompersi. Ciò verifica l'esistenza della pressione atmosferica.

Speaker: Liceo Dante Alighieri

17 Esperimenti di Elettromagnetismo

Saranno mostrati alcuni fenomeni di elettrostatica con: macchina di Wimshurst, conduttori di varie forme, mulinello elettrico; elettroforo di Volta. Saranno inoltro visibili esperimenti sulle correnti parassite mediante l'utilizzo del pendolo di Walthenhofen. Eventualmente si può mostrare anche l'esperimento di Oersted.

Speaker: IIS VIa Silvestri 301

18 Introduzione ai fenomeni di elettrostatica

Attraverso l’utilizzo del generatore di van der Graaf, della macchina di Wimshurst e altri materiali - alcuni dei quali economici e di facile reperibilità - saranno presentate dimostrazioni: della polarizzazione/elettrizzazione dei materiali ("palline danzanti", "campana di Franklin", etc.); dell’effetto punta (arganetto elettrico, effetto del “vento elettrico” su una candela); degli effetti di scarica dovuti alla ionizzazione dell’aria. Gli esperimenti serviranno ad illustrare, in modo semplice ed efficace, alcuni fenomeni che possono risultare non totalmente compresi dopo una spiegazione puramente teorica. Essi, inoltre, mireranno a coinvolgere interattivamente il pubblico e, in particolare, studenti di altre scuole che non abbiano accesso alla strumentazione utilizzata.

Speaker: Liceo Scientifico Cavour

19 Tubo Lenz e pendolo Waltenhofen

Tubo di Lenz Fate cadere un piccolo magnete (di forma sferica o cilindrica) all’interno di un tubo di rame, ottone o alluminio; osservare che rispetto alla caduta libera il moto appare rallentato in relazione al materiale utilizzato. Lo stesso fenomeno si osserva se il magnete viene fatto scivolare o appoggiato su una lastra di rame o alluminio. Quando un magnete viene fatto cadere all’interno di una spira, il flusso del campo magnetico varia, creando una corrente indotta che genera un campo magnetico opposto alla variazione che lo ha generato (legge di Lenz), pertanto il magnete sarà respinto dalla spira e rallentato nella sua caduta. I tubi di rame, alluminio ed ottone posso essere visti come una successione infinita di spire. Pendolo di Waltenhofen Produzione delle correnti di Foucault in conduttori che si muovono in un campo magnetico. Si mette in oscillazione un pendolo metallico tra le espansioni polari di un magnete osservando cosa accade. Si cambia poi il tipo di pendolo, utilizzandone uno con estremità a pettine e si osserva cosa succede in questo caso. Si osserva che nel primo caso, non appena viene alimentato l'elettromagnete, il pendolo smette immediatamente di oscillare, a causa delle correnti di Foucault che producono una forza che si oppone al moto del pendolo. Nel secondo caso, non osserviamo il medesimo fenomeno perché la presenza dei tagli nel pendolo a pettine impedisce parzialmente la formazione delle correnti indotte vorticose.

Speaker: IIS Pacinotti Archimede

20 Utilizzo del multimetro e verifica della legge di Ohm: resistenze serie e parallelo

Utilizzo del multimetro per la misura di resistenze elettriche Provare a misurare il valore della propria resistenza elettrica Misurare il valore della resistenza elettrica nel caso di due resistenze in serie o in parallelo.Utilizzo del multimetro per misure in tensione e in corrente

Speaker: Liceo Scientifico statale Giuseppe Peano di Monterotondo

21 Occhio magico: deflessione degli elettroni in un campo magnetico uniforme

L’esperienza ha come obiettivo quello di visualizzare la deflessione degli elettroni emessi da un catodo a riscaldamento indiretto, quando vengono fatti passare attraverso il campo magnetico generato da un solenoide attraversato da corrente. L'occhio magico è una valvola termoionica un tempo utilizzata nei radioricevitori come rivelatore di sintonia. Collegando l’occhio magico ad un generatore di tensione con valore maggiore di 250V, e disponendo il solenoide, attraversato da corrente, sulla cupola dell’occhio magico, si può osservare l’ombra prodotta nell’occhio, che indica il movimento curvilineo degli elettroni.

Speaker: Liceo Scientifico A. Righi

22 Esperimenti di Ottica

Speaker: Liceo Scientifico Pasteur

23 Natura ondulatoria della luce

Misura della lunghezza d'onda della luce di un laser mediante esperimenti di Young (doppia fenditura). Analisi dei reticoli di diffrazione presenti in laboratorio, le cui caratteristiche non sono disponibili.

Speaker: IIS Papareschi