L’Istituto Don Bosco ha partecipato anche quest’anno con le classi del Liceo Scientifico al concorso Scienza A Firenze, promosso dall’associazione Diesse Firenze e Toscana. Il convegno, che quest’anno si è dovuto svolgere in diretta streaming online, intende essere un momento di incontro e di dialogo, su tematiche scientifiche, per gli studenti e per i docenti della scuola secondaria di secondo grado. Il tema proposto dalla XVII edizione è stato “La materia: le sue forme, le sue strutture, la sua straordinaria varietà”. Negli scorsi mesi alcuni ragazzi e docenti del triennio del nostro istituto si sono impegnati a sviluppare dei progetti originali su questo tema, applicando e sperimentando in prima persona il metodo scientifico.
Vi presentiamo di seguito i quattro gruppi di lavoro che hanno partecipato alla competizione Scienza A Firenze, ciascuno coordinato da un docente del dipartimento di fisica o scienze della nostra scuola.
Gruppo 1 : Il quarto stato della materia- classi 4a-5b
Coordinatore: Professoressa Cecchetto Elisabetta
Scopo del lavoro di scienza è stato studiare la materia e i vari stati in cui si può presentare. I ragazzi si sono lasciati stupire dal fatto che la materia si possa presentare in maniera diversa, la stessa sostanza in condizioni di temperature e pressioni diverse assume ”forme“ diverse. Proprio le diversità della materia sono state oggetto del lavoro. I primi tre stati della materia sono più facili da osservare: solido, liquido e gassoso. Tuttavia i nostri ragazzi hanno scoperto attraverso gli esperimenti che esistono altri stati della materia, e sono addirittura sei: il quarto stato è il plasma, il quinto è un plasma di quark e gluoni, mentre il sesto stato della materia è il condensato fermionico.
Essendo il quinto e il sesto stato della materia inaccessibili sia dal punto di vista teorico sia realizzativo, il gruppo si è concentrato sul quarto stato della materia avvalendosi, per l’approfondimento delle caratteristiche del plasma, della collaborazione dell’Università di Padova e in particolare del Dott. Oscar Azzolini che è responsabile degli esperimenti sul Plasma presso l’Istituto di Fisica Nucleare di Legnaro.
(Il dott. Azzolini non solo ha fatto una lezione completa sul plasma e sulle sue caratteristiche, soffermandosi a spiegare come viene prodotto e qual è la curva che lo caratterizza e quali sono i vari tipi di plasma e le loro applicazioni, ma ha permesso di utilizzare l’attrezzatura dell’INFN per effettuare l’esperimento.
In merito al progetto “scienza” Successivamente i ragazzi hanno svolto un secondo esperimento per studiare la curva di riscaldamento di una sostanza ovvero il comportamento della materia quando si somministra calore fino a portarla a passare dallo stato solido a quello liquido e successivamente la curva di raffreddamento della medesima sostanza per vedere il passaggio di stato inverso.
Attraverso questo secondo esperimento hanno studiato il legame esistente tra “forma” della materia e temperatura.)
Gruppo 2 (vincitore): La superconduttività e la scienza – classi 4A e 5B
Coordinatore: Professoressa Terrazzin Alice
Studenti: Vienelli Alessandro – De Lotto Vittoria – Mazzetto Tommaso- Righetto Anna – Piccolo Aurora
L’obiettivo di questo progetto è stato quello di studiare le proprietà elettriche dei materiali e in particolare la conduttività e superconduttività. Le caratteristiche della materia che cambiano da materiale a materiale e che rendono vario ed interessante il mondo che ci circonda.
La superconduttività è una proprietà che alcuni materiali acquistano se portati a temperature vicine allo zero assoluto, e consiste nel condurre corrente senza opporre resistenza.
I ragazzi hanno condotto una ricerca personale, integrata da una trattazione storica e scientifica, curata dal dottor Pira, ricercatore dell’INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) di Legnaro, sulla scoperta della superconduttività. Il progetto si è sviluppato con esperienze laboratoriali eseguite sia nel laboratorio della scuola che presso i Laboratori Nazionali di Legnaro.
L’esperienza per i ragazzi è stata svolta all’interno di un laboratorio e ha portato loro anche la soddisfazione di vedersi assegnata una Menzione d’Onore da parte della commissione del concorso che recitava: L’argomento scelto è pertinente con il tema del concorso. L’attività sperimentale è introdotta da un efficace inquadramento storico del problema della conduzione elettrica. L’elaborato consegnato contiene dato ampio spazio alla verifica, secondo uno schema classico, della prima legge di Ohm, ben condotta, con accurata analisi degli errori e con una controverifica sui materiali non ohmici. La seconda parte, prevalentemente di tipo operativo, ha consentito agli studenti di misurarsi con un apparato sperimentale di alto livello, presso i laboratori INFN, e di acquisire le conseguenti abilità esecutive.
I ragazzi hanno così esaminato dal punto di vista teorico la conducibilità dei materiali, e in particolare le leggi di Ohm, e quali fossero le caratteristiche dei materiali che contribuiscono alla resistenza al passaggio della corrente, per arrivare a capire quali sono stati i passi fondamentali che hanno portato molti scienziati prima di loro a scoprire questa sorprendente caratteristica che solo alcuni materiali hanno, e che ancora oggi viene studiata ed approfondita per l’importanza delle sue applicazioni, soprattutto per quanto riguarda la costruzione degli acceleratori di particelle.
Questo ha permesso ai ragazzi di immergersi nel mondo della ricerca e quindi per primi hanno cercato di sperimentare e verificare la prima legge di Ohm, che alcuni avevano già studiato l’anno precedente durante il corso di fisica, mentre altri hanno appreso durante le ricerche personali, il seminario e il confronto con il gruppo. Hanno quindi lavorato nel laboratorio della scuola testando vari materiali, sia conduttori che isolanti, sia ohmici che non, riuscendo a verificare la legge sulla resistenza.
In un secondo momento, sempre in collaborazione con i Laboratori Nazionali di Legnaro, hanno sperimentato la dipendenza della resistenza dalla temperatura, e grazie alle apparecchiature offerte dai Laboratori sono riusciti a portare diversi materiali a valori vicini allo zero assoluto e verificare come in un materiale superconduttore (il Niobio) la resistenza si annullava sotto una certa temperatura critica.
L’acqua e le sue proprietà nella scienza – 3a, liceo scientifico.
L’obiettivo del progetto di Scienza A Firenze è stato studiare le proprietà dell’acqua e di alcune soluzioni acquose come: la temperatura di ebollizione e di congelamento in funzione di diverse variabili, la capacità di condurre la corrente elettrica, la tensione superficiale e la densità. La scelta dell’acqua non solo perché è fondamentale per la vita ma anche perché è usato in svariati settori: l’agricoltura, l’industria, l’igiene personale e molti altri. L’utilizzo dell’acqua dovrebbe essere sempre controllato per evitare ogni sorta di spreco: l’acqua ( l’oro blu) è un bene prezioso che va consumato con intelligenza.
Lo studio della materia: il gallio – 3a, liceo scientifico.
Per studiare la materia si è deciso di utilizzare un metallo, il gallio, di cui i ragazzi hanno voluto analizzare e verificare alcune caratteristiche. In merito al progetto Scienza A Firenze hanno progettato ed eseguito molti esperimenti per studiare la sua temperatura di fusione, la densità, la conducibilità elettrica, il calore specifico e la reazione con l’acido solforico.
Il concorso è stata un’occasione per ragazzi e insegnanti di lavorare insieme per riscoprire e approfondire lo studio delle discipline scientifiche, in particolare la loro dimensione sperimentale, sottolineando la loro importanza nello sviluppo armonioso ed equilibrato del rapporto tra la ragione umana e la realtà.
