lunedì 4 dicembre 2017

3A-Lavoro ed energia

Il record mondiale di salto in alto è di 2,45 m:
1993FosburyCuba Javier Sotomayor2,45 m


Se si facessero le Olimpiadi sulla Luna, si dovrebbe tener conto che la forza di gravità è minore che sulla Terra e saltare è più facile.
L’atleta che sulla Terra ha stabilito il record di 2,45 m, sulla Luna potrebbe saltare più di 9 m. Su Giove, invece, non andrebbe oltre il metro e mezzo (inoltre la superficie di Giove è gassosa...). Fingiamo che le superfici dei pianeti siano simili a quella terrestre e che la resistenza dell’aria sia sempre trascurabile. Quando si stacca dal suolo, l’atleta ha una velocità iniziale v che è legata alla sua forza muscolare ed è indipendente dalla forza di gravità.
In questo istante, egli ha un’energia cinetica pari a 1/2xmxv^2

Arrivato all’altezza h massima, questa energia si è trasformata in energia potenziale, ossia mxgxh. Ponendo: 1/2xmxv^2 = m g h da cui ricavo che:
h= (1/2xmxv^2)/mg= v^2/2g
con g accelerazione di gravità: più grande è g, più piccolo è il salto.

Per trovare l’altezza alla quale arriva il saltatore, bisogna poi aggiungere ad h il livello dal quale parte il baricentro dell’atleta, che poniamo uguale a 1 m:
h’= h + 1m = v^2/2gm+ 1m

In altre discipline che coinvolgono salti o lanci si ottiene un risultato simile: le distanze massime sono inversamente proporzionali all’accelerazione di gravità.



Discussione tratta, come gli esercizi seguenti modificati per la scuola media, da Zanichelli Online-Meccanica.

Esercizi
Il cuore di un adulto, nel pompare il sangue, compie ogni minuto un lavoro di 150 J. Quanto vale la sua potenza?

The human heart in one day does a work of 1.94x10^5 J. How much power does it develop? [2.25 W]

Uno studente solleva da terra il suo zaino che ha una massa di 5,2 kg fino a un’altezza di 163 cm. Calcola il lavoro totale compiuto dallo studente contro la forza-peso dello zaino. [83 J]

Al supermercato spingi un carrello per 10 m applicando una forza di 2,0 N parallela allo spostamento. Quanto lavoro compi?

Il bilanciere con cui si sta allenando un atleta pesa 510 N. Viene sollevato fino a un’altezza di 60,0 cm dal petto. Supponi che il movimento sia esattamente verticale e a velocità costante. Quanto lavoro viene fatto dal ragazzo quando solleva il bilanciere? [306 J]

Il cavallo-vapore, introdotto da James Watt (unità di misura della potenza che non fa parte del S.I.) vale circa 745 W. Un motore sviluppa una potenza di 30 cavalli-vapore mentre solleva un carico di 2000 kg (=20000 N) all’altezza di 15 m. Quanto tempo impiega? [13 s]

3A - SOLUZIONI



giovedì 30 novembre 2017

3A - Magnetismo

Un magnete o calamita è un corpo che genera un campo magnetico.
Il nome deriva dal nome di una località dell'Asia Minore, nota sin dall'antichità per i depositi di magnetite. Un magnete permanente è formato da un materiale che è stato magnetizzato e crea un proprio campo magnetico.
I materiali che, posti nelle vicinanze di un magnete, sono soggetti a una forza attrattiva si chiamano materiali ferromagnetici.

Cosa abbiamo fatto oggi in laboratorio?
Se avviciniamo tra loro due spilli , essi non si attirano; se però ne facciamo aderire uno a una calamita, osserviamo che ora lo spillo attira un altro spillo che ne attira un terzo, e così via. Queste osservazioni suggeriscono un modello per interpretare il comportamento dei materiali ferromagnetici che ricorda quello della elettrica: se si avvicina un magnete a un materiale ferromagnetico questo si trasforma in un altro magnete.

Il campo magnetico, indicato con la lettera B, è un campo vettoriale caratterizzato da una direzione, (che si ricava con una bussola: l'ago magnetizzato si orienterà), da un verso e da un'intensità. L'unità di misura SI del campo magnetico è il tesla.


Linee di forza del campo magnetico generato da una barra cilindrica; si può notare come esse escano dal polo nord ed entrino nel polo sud.

Tutti i magneti hanno almeno due poli: possiedono cioè almeno un polo "nord" e un polo "sud”. Storicamente, i termini "polo nord" e "polo sud" di un magnete sono legati alle interazioni tra esso e il campo magnetico terrestre: un magnete libero di ruotare si orienterà lungo la direzione nord-sud a causa dell'attrazione dei poli magnetici nord e sud della Terra.
L'estremità del magnete che punta verso il polo nord geografico della Terra viene chiamato polo nord del magnete, mentre l'altra estremità sarà il polo sud del magnete.

Cosa succede se spezzo in due una calamita?
Prima abbiamo passato lungo un magnetino uno spillo, avvertendo un'intensa attrazione in prossimità dei poli che si attenua fino ad azzerarsi al centro. Abbiamo poi avvicinato poli dello stesso nome e poli di nome diverso avvertendo nel primo caso una forza di repulsione, nel secondo una di attrazione.
Spezzando infine in due la calamita i poli si sono riformati sui due pezzi: ciascuno aveva di nuovo un polo nord ed un polo sud:


Per visualizzare il campo magnetico abbiamo usato la limatura di ferro:


Confronto tra dipolo elettrico e dipolo magnetico:


2A - Chimica

1- Conclusione esperimento della settimana scorsa
Controllo della paglietta di ferro lasciata sul davanzale della finestra (la scuotiamo e raccogliamo su un piattino) con il microscopio:


Ci sono alcuni fili di ferro e scaglie di ruggine. La ruggine (un insieme di ossidi di ferro) è un processo di corrosione dei materiali ferrosi. La formula chimica della reazione è: 3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2.

2- Miscugli e composti
Si ha un composto quando due o più atomi diversi si legano insieme chimicamente, come acqua o metano. Un miscuglio invece è una miscela in cui le singole sostanze componenti restano separate, anche se vengono mischiate e che sono separabili con mezzi fisici semplici.
Abbiamo preparato un miscuglio di sale e sabbia:


Possiamo separare nuovamente sabbia e sale? Aida ha suggerito di mettere dell'acqua:


Poi abbiamo filtrato:



La prossima volta vedremo cos'è successo dopo l'evaporazione dell'acqua.


3A-FALEGNAMERIA

Procede il taglio dei pezzi per la costruzione del cubo di legno:





lunedì 27 novembre 2017

3A - Solidi animati ed altro

Assonometria cavaliera: https://www.geogebra.org/m/PaPCK5Hh
Il cubo animato: https://www.geogebra.org/m/eX842mXV
Volume: https://www.geogebra.org/m/j63JknhP
Diagonale: https://www.geogebra.org/m/z9bGQFPB#material/n3kAThNb
Sviluppo: https://www.geogebra.org/m/fBt6W5Ub
Parallelepipedo: https://www.geogebra.org/m/JceKcsuE
Sviluppo: https://www.geogebra.org/m/MjuzZdHA
Diagonale: https://www.geogebra.org/m/Mhyxw8ag
Prisma regolare a base esagonale: https://www.geogebra.org/m/eGAdkckD
Prisma retto a base triangolare: https://www.geogebra.org/m/tNgK6pKU


ESERCIZI
1. Calcola di un cubo di spigolo l= 4 cm l’area totale e il volume. (96 cm^2; 64 cm^3)
2. Calcola di un cubo di spigolo l= 1,5 m l’area della superficie totale e il volume, esprimendo quest'ultimo in decimetri cubi.  (13,5 m^2; 3,375 m^3= ... dm^3)
3. Calcola il volume di un cubo in decimetri cubi e centimetri cubi sapendo che il suo spigolo misura 0,12 m di lunghezza.
4. L’area dell’area totale di un cubo misura 23.814 cm^2. Determina la lunghezza del suo spigolo, della sua diagonale e il suo volume. (63 cm; 250047 cm^3)

PESO SPECIFICO
Se consideriamo tre cubi di materiale diverso, marmo, ferro e ghiaccio, aventi tutti e tre lo stesso spigolo di 1 dm, il loro volume sarà di 1 dm³, ma il loro peso sarà diverso:

Cubo di marmo: V = 1 dm³, P = 2,7 Kg
Cubo di ferro: V = 1 dm³, P = 7,8 Kg
Cubo di ghiaccio V = 1 dm³, P = 0,92 Kg
Se ne deduce che a parità di volume sostanze diverse hanno peso diverso.
Si dice che il marmo, il ferro e il ghiaccio hanno peso specifico uguale a 2,7 Kg/dm³, 7,8 Kg/dm³ e 0,92 Kg/dm³ .

RELAZIONE DI EULERO
Completa e conteggi del numero di vertici V, di spigoli S e di facce F.
http://www.amicamat.it/matematica/Geometria-3/Geometria-nello-spazio/I-poliedri-Relazione-di-Eulero.html




Se hai completato la tabella, avrai trovato che:
Tetraedro
4 Vertici  6 Spigoli  4 Facce. Quindi  Facce + Vertici = 4+4 = 8. Spigoli + 2= 6+2 = 8
Cubo
8 Vertici 12 Spigoli 6 Facce. Quindi  Facce + Vertici = 6+8 = 14. Spigoli + 2= 12+2 = 14
Ottaedro
6 Vertici 12 Spigoli 8 Facce. Quindi  Facce + Vertici = 8+6 = 14. Spigoli + 2= 12+2 = 14

vale la relazione di Eulero:

 

domenica 26 novembre 2017

2A - Chimica: le reazioni

In laboratorio abbiamo eseguito alcune semplici reazioni:

Abbiamo poi predisposto altre due prove i cui risultati saranno discussi la prossima volta:

Infine, a conclusione dello studio sui nutrienti, abbiamo eseguito il test di Fehling:
 
Il bilanciamento di una reazione chimica consiste nell’introdurre davanti alle formule di reagenti e prodotti un opportuno fattore che renda il numero di atomi dei reagenti uguale a quello dei prodotti.