Attività di laboratorio

Un esperimento è una sequenza di operazioni che riproducono o individuano un fenomeno naturale e producono dati. 

L’analisi di questi dati può portare alla formulazione di una legge scientifica.

Un esperimento deve essere:

• PROGETTATO con cura partendo da ipotesi chiare e verificabili;
• CONTROLLATO nella sua esecuzione;
• RIPETUTO più volte per fare in modo che non sia un evento casuale;
• RIPETIBILE da altri sperimentatori. Chi lo realizza deve essere in grado di spiegare tutti i passaggi nel modo più dettagliato possibile.

In laboratorio esistono regole che disciplinano i comportamenti da tenere per minimizzare i rischi.

Il laboratorio deve essere progettato, costruito, attrezzato e arredato rispettando diverse disposizioni legislative.

Ogni laboratorio deve avere un regolamento che oltre a specificare i comportamenti da tenere spieghi l’utilizzo della strumentazione presente.

Cosa si può fare in laboratorio:

• portare all’interno solamente oggetti indispensabili (no zaini, giubbotti e merendine);
• rispettare le consegne dell’insegnante;
• mantenere in ordine la postazione di lavoro;
• utilizzare i DPI ovvero i Dispositivi di Protezione Individuali quando necessario;
• utilizzare gli strumenti di misura in modo appropriato;
• non lasciare mai gli strumenti fuori posto dopo il loro utilizzo.

Uno strumento di misura serve per misurare una grandezza e deve avere tre caratteristiche fondamentali:

• SENSIBILITÀ è la variazione più piccola che lo strumento può rilevare;
• PORTATA è il valore massimo che lo strumento può misurare;
• PRONTEZZA ovvero la rapidità con cui lo strumento dà la misura.

Lo strumento può essere analogico (con un indicatore mobile) oppure digitale (che ha un display elettronico).

Gli strumenti più utilizzati in laboratorio sono:

• Il dinamometro per misurare l’entità di una forza;
• La bilancia meccanica a due bracci per misurare la massa di piccoli oggetti;
• Il termometro classico ed elettronico per misurare la temperatura;
• Il multimetro per misurare valori elettrici quali la tensione (Volt), la corrente (Ampere) e la resistenza (Ohm);
• Il cronometro per misurare il tempo;
• Il densimetro per la misura della densità di un liquido basato sulla spinta di Archimede;
• La molla per misurare le deformazioni elastiche;
• Le lenti d’ingrandimento per ingrandire oggetti di piccole dimensioni e visualizzare meglio i risultati degli esperimenti;
• Lo spettroscopio per misurare la radiazione elettromagnetica emessa da una sorgente;
• Il magnete, corpo che genera un campo elettromagnetico capace di attrarre oggetti di materiale ferromagnetico.

Dopo aver effettuato studi ed esperimenti lo scienziato deve saper comunicare i risultati ottenuti. È importante che esso sia in grado di scrivere una relazione dettagliata del suo lavoro in quanto questo deve poter essere ripetuto da altri scienziati che ripeteranno gli esperimenti proposti per verificarne la veridicità.

Gli articoli che descrivono una ricerca o un esperimento devono avere le seguenti caratteristiche:

• INTESTAZIONE in cui si specificano i dati del ricercatore e il luogo in cui è ambientata la ricerca;
• TITOLO e INTRODUZIONE che spiegano i motivi dell’esperimento;
• MATERIALI necessari per l’esperimento;
• PROCEDIMENTO descritto nel modo più dettagliato possibile per poter essere ripetuto;
• RISULTATI elencati in modo oggettivo possibilmente anche attraverso tabelle e grafici;
• OSSERVAZIONI e annotazioni;
• CONCLUSIONI.

Nel laboratorio della tua scuola difficilmente ti troverai ad avere a che fare con sostanze molto pericolose, ma è giusto che tu sappia che esistono e che bisogna maneggiarle con molta cautela.

Sono considerati pericolosi i seguenti tipi di sostanze e preparati:

• ESPLOSIVI sono le sostanze e i preparati solidi, liquidi, pastosi o gelatinosi che possono provocare una reazione esotermica con rapida formazione di gas anche senza ossigeno. Queste sostanze esplodono in particolari condizioni;
• COMBURENTI sono le sostanze e i preparati che a contatto con altre sostanze provocano una forte reazione esotermica;
• INFIAMMABILI sono le sostanze e i preparati solidi o liquidi con un punto d'infiammabilità estremamente basso e le sostanze e i preparati gassosi che a temperatura e pressione ambiente possono infiammarsi a contatto con l'aria;
• CONTENENTI GAS SOTTO PRESSIONE sono le sostanze e i preparati gassosi sotto pressione che possono esplodere se riscaldati e i gas refrigerati che possono provocare ustioni o lesioni criogeniche;
• MOLTO TOSSICI sono le sostanze e i preparati che, in caso di inalazione, ingestione o penetrazione cutanea possono essere mortali o provocare lesioni;
• NOCIVI sono le sostanze e i preparati che, in caso di inalazione, ingestione o penetrazione cutanea, possono essere mortali oppure provocare lesioni;
• CORROSIVI sono le sostanze e i preparati che possono esercitare sui tessuti vivi un'azione distruttiva;
• DANNOSI PER LA SALUTE sono le sostanze e i preparati che, in caso di inalazione, ingestione o penetrazione cutanea possono essere mortali o provocare lesioni, alterazioni genetiche, sintomi allergici o asmatici o difficoltà respiratorie, possono nuocere alla fertilità o al feto;
• PERICOLOSI PER L'AMBIENTE sono le sostanze e i preparati che diffusi nell’ambiente possono presentare rischi immediati con effetti di lunga durata.

Nell'immagine: pittogrammi aggiornati secondo la normativa CLP, tratti da Pittogrammi CLP - ECHA

Vediamo come misurare la densità di un oggetto solido irregolare di piccole dimensioni con un cilindro graduato, dell’acqua e una bilancia.

Per prima cosa misuriamo con la bilancia la massa dell’oggetto selezionato e annotiamo la misura espressa in grammi (ad esempio 15 g).

Versiamo dell’acqua nel cilindro fino a raggiungere una tacca e annotiamo il valore sul quaderno in millilitri (ad esempio 100 ml).

Immergiamo ora nel cilindro l’oggetto che abbiamo scelto e ci accorgeremo che il livello dell’acqua aumenterà.

Annotiamo il nuovo livello raggiunto dall’acqua con l’oggetto immerso al suo interno (ad esempio 110 ml).

Il volume del materiale sarà dato dalla differenza tra il nuovo volume e quello precedente (ad esempio 110-100= 10 ml).

Ricordiamo che 1 ml corrisponde ad 1 cm^3.

Possiamo concludere che per calcolare la densità di un oggetto basta dividere la sua massa misurata sulla bilancia per il suo volume calcolato come differenza fra il volume finale dell’acqua e quello di partenza (ad esempio 15 g / 10 ml = 1,5 g/cm^3).