Misurazione di una lunghezza
L’esperimento permette agli studenti di imparare a misurare le lunghezze utilizzando un calibro a nonio e li introduce al significato fisico degli errori di misura.
Cosa imparano gli studenti
- Misurazione delle lunghezze
- Errore nelle misurazioni della lunghezza
La scienza alla base di questo esperimento
Un calibro è uno strumento utilizzato per misurare la distanza tra due lati simmetricamente opposti. Un calibro può essere semplice come un compasso con le punte rivolte verso l’interno o verso l’esterno. Le punte del calibro vengono regolate in modo da aderire ai punti da misurare; il calibro viene quindi rimosso e la distanza viene letta misurando la distanza tra le punte con uno strumento di misura, come un righello. Il calibro più antico è stato rinvenuto nel relitto greco del Giglio, al largo della costa italiana. Il ritrovamento della nave risale al VI secolo a.C. Il pezzo di legno presentava già una ganascia fissa e una mobile. Sebbene fossero reperti rari, i calibri continuarono ad essere utilizzati dai Greci e dai Romani. Già durante la dinastia Han (202 a.C. – 220 d.C.), anche i Cinesi utilizzavano il calibro scorrevole, che realizzavano in bronzo e su cui incidevano il giorno, il mese e l’anno di fabbricazione.
I calibri a corsoio utilizzati oggi garantiscono una precisione al centesimo di millimetro (o al millesimo di pollice).
Ganasce esterne: utilizzate per misurare il diametro esterno o la larghezza di un oggetto.
Ganasce interne: utilizzate per misurare il diametro interno di un oggetto.
Sonda di profondità: utilizzata per misurare la profondità di un oggetto o di un foro.
Scala principale: fornisce misurazioni con un decimale (in cm).
Il nonio fornisce misurazioni con due cifre decimali (in cm).
Fermaglio: utilizzato per bloccare una parte mobile e consentire il facile trasferimento di una misura.
Il calibro a corsoio consente di misurare spessori esterni, diametri interni e profondità dei fori fino a un massimo di 130 mm con una precisione di 0,05 mm.
Il calibro è composto da una parte fissa con scala in mm e da una parte scorrevole, con una scala suddivisa in 20 parti (vernier). La parte scorrevole può spostarsi rispetto a quella fissa premendo la leva di blocco.
Si consiglia sempre di ripetere ogni misurazione più volte e poi di calcolare la media aritmetica dei valori.
Questo perché il campione potrebbe solo sembrare regolare oppure potrebbe essere parzialmente deformato dalla pressione esercitata su di esso. Sarebbe fuorviante attribuire al valore di una singola misurazione una precisione pari alla sensibilità del calibro (0,05 mm). Un’altra possibile stima dell’errore si ottiene calcolando la differenza tra il valore minimo e quello massimo misurati. La scala a nonio è costruita in modo tale che le sue tacche siano distanziate di una frazione costante rispetto alla scala principale fissa. Se si allineano i punti zero delle due scale, la prima tacca della scala a nonio si troverà a un decimo di distanza dalla prima tacca della scala principale, la seconda a due decimi e così via fino alla nona tacca, che risulterà disallineata di nove decimi.
Attrezzatura utilizzata
- Calibro a corsoio, scala 0 – 160 mm, precisione 0,05 mm (plastica) — MEC-004
- Cilindri per il calcolo del calore specifico — HEA-009
Domande per gli studenti
- Cosa puoi dire di questi risultati? I valori che hai ottenuto sono uguali? Perché?
Cosa aspettarsi
I valori riportati nella tabella sono un esempio di misurazioni relative ai cilindri forniti con ATP Volta, ottenute calcolando la media di 10 misurazioni, sia per h che per d. È possibile stimare gli errori relativi a queste grandezze fisiche in base alla sensibilità del calibro, pari a 0,1 mm.
Prova a fare questo esperimento in classe
Questo esperimento fa parte di ATP Volta, un laboratorio scientifico mobile autonomo che trasforma una normale aula in un vero e proprio laboratorio STEM, con oltre 200 esperimenti di fisica, chimica, biologia, robotica e ingegneria. Gali, il tutor basato sull’intelligenza artificiale integrato in ATP Connect, guida gli studenti in ogni fase e risponde alle loro domande direttamente al banco di lavoro.
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