M - Dipartimento di Fisica

ESPERIENZA 1
TARATURA DI UNA BILANCIA ELETTRONICA,
MISURE DI MASSA E DI DENSITA’ RELATIVA
Panoramica dell’apparato di misura
BILANCIA
PICNOMETRO
PESIERA
Biologia Sperimentale I / Alla Lavagna / 27 / http://hep.fi.infn.it/fisichetta1/lab_bio/ 2011
ESPERIENZA 1
TARATURA DI UNA BILANCIA ELETTRONICA
Biologia Sperimentale I / Alla Lavagna / 28 / http://hep.fi.infn.it/fisichetta1/lab_bio/ 2011
ESPERIENZA 1
TARATURA DI UNA BILANCIA ELETTRONICA
Combinando opportunamente le masse campione verificare la taratura
della bilancia eseguendo le misure riportate nella tabella sottostante
MCampione
(g)
Mmisurata
(g)
MCampione
(g)
Mmisurata
(g)
MCampione
(g)
Mmisurata
(g)
MCampione
(g)
0._ _
50._ _
100._ _
150._ _
5._ _
55._ _
105._ _
155._ _
10._ _
60._ _
110._ _
160._ _
15._ _
65._ _
115._ _
165._ _
20._ _
70._ _
120._ _
170._ _
25._ _
75._ _
125._ _
175._ _
30._ _
80._ _
130._ _
180._ _
35._ _
85._ _
135._ _
185._ _
40._ _
90._ _
140._ _
190._ _
45._ _
95._ _
145._ _
195._ _
Mmisurata
(g)
Per una massa campione (ad es. 100 g) ripetere più volte la misura per dare
una stima della riproduciblità
Biologia Sperimentale I / Alla Lavagna / 29 / http://hep.fi.infn.it/fisichetta1/lab_bio/ 2011
ESPERIENZA 1
MISURE DI MASSA DELLE GOCCE DI LIQUIDO
Utilizzando la siringa sgocciolare nell’opportuno
contenitore il numero di gocce di liquido (acqua+
china) riportato in tabella e misurarne la massa
N. gocce
M (g)
N. gocce
10
110
20
120
30
130
40
140
50
150
60
160
70
170
80
180
90
190
100
200
M (g)
Biologia Sperimentale I / Alla Lavagna / 30 / http://hep.fi.infn.it/fisichetta1/lab_bio/ 2011
ESPERIENZA 1
MISURA DENSITA’ RELATIVA DI UN LIQUIDO
Si definisce densità assoluta di un liquido il rapporto tra la sua massa e il volume da esso occupato
Si definisce poi densità relativa di un liquido il rapporto tra la sua densità assoluta e quella
dell’acqua distillata a 3.98 °C.
In formule:
ρRL = ρL (T) / ρA (3.98 °C) = [ρL (T) / ρA (T)] x [ρA (T) / ρA (3.98 °C)] =
ρRL (T) x ρRA (T)
dove ρRL (T) è la densità relativa del liquido misurabile alla temperatura T di laboratorio e
ρRA (T) è la densità relativa dell’acqua distillata alla temperatura T, tabulata in molti testi
(ρRA (20 °C) = 0.998240, ρRA (25 °C) = 0.997080).
Al fine di misurare ρRl (T), potremo sfruttare le definizioni sopra riportate ed ottenere la
seguente relazione:
ρRL (T) = [ρL (T) / ρA (T)] = [ML (T) / VL (T)] / [MA (T) / VA (T)]
Se poi si riesce ad ottenere con buona precisione VL (T) = VA (T), la misura di ρRL (T) si riduce
alla misura di un rapporto di masse. La condizione VL (T) = VA (T) viene raggiunta utilizzando un
PICNOMETRO.
Biologia Sperimentale I / Alla Lavagna / 31 / http://hep.fi.infn.it/fisichetta1/lab_bio/ 2011
ESPERIENZA 1
MISURA DENSITA’ RELATIVA DI UN LIQUIDO
IL PICNOMETRO
Si tratta essenzialmente
di un recipiente che
permette di contenere,
grazie al condotto capillare
con segno di affioramento
situato sul tappo,
un volume prefissato di liquido
(attenzione alle bolle d’aria!)
Misurando quindi MP (massa del picnometro vuoto), MPA (massa del picnometro
riempito di acqua fino al segno di affioramento) e MPL (massa del picnometro
riempito di liquido fino al segno di affioramento) si ottiene immediatamente:
ρRL (T) = [MPL – MP] / [MPA - MP]
Biologia Sperimentale I / Alla Lavagna / 32 / http://hep.fi.infn.it/fisichetta1/lab_bio/ 2011
ESPERIENZA 1
MISURA DENSITA’ RELATIVA DI UN LIQUIDO
LA MISURA
Ripetere 3 volte le misure delle masse MP, MPA e MPL, riportarli nella tabella
sottostante e determinare la miglior stima di ciascuna delle masse e la
corrispondente incertezza di misura.
Dai risultati ottenuti, ricavare la misura indiretta di ρRL (T) e di ρRL
1
2
3
M±∆M
MP (g)
MPA (g)
MPL (g)
ρRL (T)
∆ ρRL (T)
ρRL
∆ ρRL
Biologia Sperimentale I / Alla Lavagna / 33 / http://hep.fi.infn.it/fisichetta1/lab_bio/ 2011
GENERATORI DI TENSIONE in CONTINUA e
in ALTERNATA ( richiami )
Differenza di potenziale (d.d.p.) o tensione o potenziale elettrico :
“Rapporto tra il lavoro fatto dalle forze elettriche su una Carica elettrica e la Carica elettrica”
si misura in “volt” (V)
Tensioni in continua (pile)
Tensione alternata (casa+laboratorio) : V = V0 sin (ω t )
tensione “efficace” Veff = V0/√2
Corrente elettrica :
“Rapporto tra la quantità di carica che fluisce in un intervallo di tempo e l’intervallo
di tempo” si misura in “ampere” (A).
Potenza fornita per il passaggio di corrente (I) attraverso la d.d.p. ∆V:
Biologia Sperimentale I / Alla Lavagna / 34 / http://hep.fi.infn.it/fisichetta1/lab_bio/ 2011
Leggi di conservazione
(leggi di Kirchoff)
Il lavoro fatto dalle forze elettriche su cariche che percorrono cammini chiusi
è zero.
La somma algebrica delle correnti che passano per uno stesso punto (nodo)
è zero.
Biologia Sperimentale I / Alla Lavagna / 35 / http://hep.fi.infn.it/fisichetta1/lab_bio/ 2011
Meccanismo base del generatore di tensione
potenza : (massa/unità tempo)x gh
A
analogia
B
potenza : (carica/unità tempo)x d.d.p.
A
d. d. p.
+
Generatore
di
tensione
elettrodi
generatori di tensione
3
3
continua
alternata
utilizzatore
B
Biologia Sperimentale I / Alla Lavagna / 36 / http://hep.fi.infn.it/fisichetta1/lab_bio/ 2011
“generatori”
Biologia Sperimentale I / Alla Lavagna / 37 / http://hep.fi.infn.it/fisichetta1/lab_bio/ 2011
l’abc della sinusoide “domestica”
frequenza f = 50 Hz,
V0 = ...?...
tensione (V)
20 ms
+
-
+
+
-
-
+
-
+
-
media sul tempo : 0 !!
tempo (s)
Biologia Sperimentale I / Alla Lavagna / 38 / http://hep.fi.infn.it/fisichetta1/lab_bio/ 2011
sinusoide “domestica” al quadrato
Tensione ² (V ²)
10 ms
media sul tempo : 48400 V2
Veff =
48400 V 2
= 220 V
tempo (s)
Biologia Sperimentale I / Alla Lavagna / 39 / http://hep.fi.infn.it/fisichetta1/lab_bio/ 2011
Terra elettrica: tutti gli impianti a norma ne sono provvisti
In un impianto la “massa” o “terra” è la tensione di
riferimento per tutti gli apparecchi elettrici utilizzati
ma anche una via di fuga per correnti elettriche non
volute. È realizzata con una connessione fisica alla
terra (palo/i di rame battuto/i nella terra).
Negli strumenti connessi alla rete a.c., le parti
metalliche sono connesse a “massa” per evitare
contati pericolosi nel caso di perdite di isolamento.
Le connessioni di massa evitano anche l’accumulo di
elettricità statica particolarmente pericoloso nel caso
di prodotti infiammabili ma anche nel maneggiare
dispositivi sensibili alla carica elettrica.
Biologia Sperimentale I / Alla Lavagna / 40 / http://hep.fi.infn.it/fisichetta1/lab_bio/ 2011
sicurezza: prese di corrente e spine
Salvavita : http://it.wikipedia.org/wiki/Interruttore_differenziale
Biologia Sperimentale I / Alla Lavagna / 41 / http://hep.fi.infn.it/fisichetta1/lab_bio/ 2011
La sicurezza negli uffici
semplificazioni da evitare
✔
Non rimuovere i contatti del collegamento a terra delle spine,
poichè in tal modo si annulla la protezione
Non allacciare un apparecchio di potenza elevata ad una
presa qualsiasi, servendosi di riduzioni
Evitare, inoltre, di effettuare collegamenti provvisori di
apparecchiature elettriche, lampade, ecc.
da “Franco Celletti RSPP Sezione
INFN di Firenze”
42
La sicurezza negli uffici
“accrocchi” immondi
•
✔
- Non usare mai prese multiple
collegate tra loro onde evitare
cortocircuiti con conseguente
pericolo d’incendio.
•
- Impiegare prese multiple idonee,
facendo comunque attenzione ad
evitare sovraccarichi.
• - Le prese multiple (ciabatte) non devono avere più
di 5 prese
• - Non effettuare collegamenti di apparecchi
utilizzatori direttamente a portalampade.
da “Franco Celletti RSPP Sezione
INFN di Firenze”
43
La sicurezza negli uffici
elementari norme di prudenza
✔
Inserire e togliere le spine afferrando sempre il corpo isolante,
evitando di toccare gli spinotti
Non fare tale operazione con mani sudate o bagnate
da “Franco Celletti RSPP Sezione
INFN di Firenze”
44
La sicurezza negli uffici
✔
I rischi elettrici possono essere evitati seguendo elementari norme di prudenza
•
Dovendo utilizzare lampade
portatili, non “arrangiarsi”
SI’
• Ma impiegare sempre quelle
• dotate di idonei sistemi di sicurezza
da “Franco Celletti RSPP Sezione
INFN di Firenze”
45
✔
Impianto elettrico
Un impianto a norma è corredato di impianto di terra efficiente, che
deve arrivare a tutti i punti di alimentazione (prese, punti luce,..) ed alle
parti metalliche da proteggere (bagni, docce, lavandini).
NO
Un collegamento “a terra “ realizzato come in
figura al lato, (collegamento al rubinetto dell’
acqua), non deve essere fatto: in caso
di guasto dell’apparecchio, può essere
pericoloso per gli altri utenti dell’acquedotto.
da “Franco Celletti RSPP Sezione
INFN di Firenze”
46
Conduttore OHMICO *
Percorso da corrente elettrica ( I ) e` sede di una “caduta o differenza di potenziale”
(d.d.p.) secondo la funzione “caratteristica” ( legge di Ohm )
I=V/R
o
0.6
V=RI
0.4
R e` la “resistenza elettrica”
I/A
0.2
del conduttore.
Il suo inverso è detto “conduttanza”
I= V/R ,
R = 10 ohm
0
-0.2
-0.4
simbolo circuitale
R = ρ L/S
-0.6
-6
-4
-2
0
2
4
6
/V
V² V(V)
Biologia Sperimentale I / Alla Lavagna / 47 / http://hep.fi.infn.it/fisichetta1/lab_bio/ 2011
Dissipazione di potenza
nei resistori
Corrente alternata (ac)
e la sua media temporale è :
queste formule sono la base degli impianti domestici e industriali
Biologia Sperimentale I / Alla Lavagna / 48 / http://hep.fi.infn.it/fisichetta1/lab_bio/ 2011
potenza : esempi numerici
pila AA (1.5V) connessa con R = 5 Ω :
I = 0.30 A (300 mA)
P = 1.5 V x 3.0x10-1 A = 0.45 W (450 mW)
lampada ad incandescenza (R = 500 Ω) connessa alla presa di rete (220 Veff):
Ieff = Veff / R = 0.44 A
P = 220 V x 0.44 A =96.8 W
Biologia Sperimentale I / Alla Lavagna / 49 / http://hep.fi.infn.it/fisichetta1/lab_bio/ 2011