Le esperienze proposte

Dodici attività pratiche strutturate, pronte da realizzare in classe con materiali semplici e di facile reperibilità.

Guarda la playlist degli esperimenti su YouTube.

1. Bolla sospesa

Esperienza proposta da Alfredo Tifi

Una bolla di sapone rimane sospesa e immobile all’interno di un barattolo pieno di anidride carbonica.

Materiali: barattolo con coperchio a vite, bicarbonato di sodio, aceto, tubo di gomma, imbuto, batuffoli di ovatta, cartoncino forato, acqua distillata, detersivo liquido per piatti, zucchero, cannuccia, fiammifero.

Preparazione del gas: versare aceto gradualmente sul bicarbonato, convogliando il gas nel barattolo tramite il tubo. Dopo diverse immissioni, verificare il riempimento inserendo un fiammifero acceso dall’alto: se si spegne all’istante, il barattolo è pieno.

Preparazione della saponata: sciogliere zucchero in acqua calda, aggiungere detersivo liquido in proporzione 1:1, mescolare a lungo.

L’esperimento: soffiare bolle con la cannuccia nel barattolo. Quando raggiungono dimensioni di 6-8 cm, saliranno spontaneamente. Aprendo il coperchio lentamente, la bolla galleggia sulla superficie del gas. Chiudendo rapidamente il barattolo, la bolla rimane intrappolata.

Spiegazione: la bolla contiene aria, un gas meno denso dell’anidride carbonica, per questo galleggia. Nel tempo il comportamento cambia: la CO₂ si scioglie nella pellicola liquida della bolla ed evapora all’interno, mentre l’aria resta intrappolata.

2. Conducibilità termica dei metalli

Esperienza proposta da Alfredo Tifi

Dimostra come i materiali metallici, pur essendo tutti conduttori di calore, presentano proprietà termiche che variano significativamente.

Procedimento: quattro barrette (ottone, rame, alluminio, acciaio) vengono posizionate obliquamente. Gocce di cera fusa alle estremità. Un fornellino riscalda le barrette oltre i 200 °C. Le gocce d’acqua colorata poste su ciascuna barretta bollono quando la temperatura raggiunge 100 °C, mostrando la diversa velocità di trasmissione.

Risultati: l’alluminio ha la trasmissione più veloce, seguito da ottone e acciaio. Il rame supera l’alluminio nel trasporto di calore. Il diamante possiede la maggiore conducibilità tra tutti i materiali (9-26 unità), risultando “estremamente freddo al tocco”.

3. Fotosintesi

Esperienza proposta da Alfredo Tifi

Dimostra la produzione di ossigeno nelle foglie delle piante in soli 30 minuti.

Procedimento: due campioni di foglie vengono immersi in acqua di rubinetto — uno esposto alla luce solare, l’altro tenuto al buio.

Risultati: la foglia al sole si ricopre di bollicine; quella al buio non ne ha nessuna. Le bollicine rappresentano l’ossigeno rilasciato durante la fotosintesi, confermando visivamente che l’esposizione alla luce è essenziale.

4. Il filo con la memoria

Esperienza proposta da Alfredo Tifi

Esperimenti con il Nitinol, una lega di nichel e titanio (50% ciascuno) che presenta la straordinaria proprietà della memoria di forma.

Un filo Nitinol può essere deformato e poi recuperare la configurazione originale semplicemente riscaldandolo in acqua calda o con un asciugacapelli.

Spiegazione: il Nitinol esiste in due fasi cristalline — austenite (stabile a temperatura elevata) e martensite (stabile a temperatura ambiente). La deformazione a freddo causa lo scorrimento microscopico tra regioni di martensite. L’aumento termico provoca la transizione alla fase austenitica, permettendo al materiale di recuperare la forma originaria.

5. Il perfetto equilibrista

Esperienza proposta da Natale

Attività sul concetto di baricentro e stabilità dell’equilibrio.

Materiali: tappo di sughero, due forchette, mezza stuzzicadenti.

Procedimento: inserire lo stuzzicadenti nella parte centrale del tappo. Inserire le due forchette nel sughero in modo simmetrico sui lati opposti. La struttura, nonostante appaia precaria, raggiunge l’equilibrio grazie alla corretta distribuzione del peso.

L’esperimento illustra come la distribuzione della massa determina se un oggetto mantiene una posizione di riposo stabile.

6. Il sommergibile

Esperienza proposta da Luciano Mancinelli

Costruzione di un modello di sommergibile per esplorare i concetti di galleggiamento, densità e pressione.

Principio: quando il barattolo è inclinato verso l’alto, le monete non premono sul tappo e il sommergibile è in emersione. Basta appoggiare il tappo sulle monete e premere per avere l’immersione: a causa della contrazione della piccola camera d’aria, il sommergibile scende e sale.

7. La forza dei magneti

Esperienza sull’interazione magnetica come esempio di interazione a distanza.

Materiali: olio di vaselina, lana di ferro, colino a maglie fini, contenitore con coperchio, forbici, cucchiaino, foglio A4 bianco, magneti.

Procedimento:

1. Preparare la limatura di ferro: sminuzzare la lana di ferro con le forbici, filtrare attraverso il colino, raccogliere le particelle fini sul foglio bianco.
2. Dispersione: stendere la lana di ferro nel contenitore, aggiungere delicatamente vaselina.
3. Omogenizzare: chiudere il contenitore e agitare delicatamente.
4. Osservare: posizionare i magneti sotto il foglio, appoggiare il contenitore aperto sopra. Osservare, documentare e fotografare gli effetti anche muovendo il contenitore o i magneti.

8. Leggerezza (pesantezza) del palloncino

Esperienza proposta da Luciano Mancinelli

Esplora il concetto di densità attraverso tre materiali diversi.

Procedimento: Becher A contiene alcol (un palloncino con ghiaccio affonda). Becher B contiene acqua (un palloncino analogo galleggia).

Domande: quando i contenuti dei due becher vengono mescolati — in quale posizione si collocano alcol, acqua e ghiaccio? Quale dei tre è il più denso? Quale il meno denso?

L’esperienza mostra come la densità relativa determina il comportamento dei materiali.

9. Magica acqua

Dimostra le notevoli proprietà di assorbimento del calore dell’acqua.

Esperimento principale: confrontare due palloncini — uno pieno d’aria, uno contenente acqua — esposti alla fiamma di una candela. Quello con acqua non scoppia perché l’acqua assorbe il calore prima che il materiale del palloncino raggiunga il punto di fusione.

Attività supplementare: due lattine identiche — una con acqua, l’altra con olio — su una piastra riscaldante. Identificare quale contiene quale liquido osservando la velocità di riscaldamento. L’acqua si scalda più lentamente grazie alla sua superiore capacità termica.

10. Palloncini

Esperienza proposta da Luciano Mancinelli

Tre palloncini riempiti con quantità diverse di acqua vengono immersi in acqua fredda a 15 °C, poi trasferiti in acqua a 45 °C.

Risultati progressivi: inizialmente tutti e tre affondano. Il palloncino con meno acqua sale rapidamente. Quello intermedio segue. Il palloncino con più acqua si muove per ultimo — dopo due minuti a 40 °C, risale in superficie.

11. Pippopopotamo e il mistero della subsidenza

Un’attività narrativa e sperimentale che introduce il concetto geologico di subsidenza in modo coinvolgente. Attraverso una storia e attività pratiche, i bambini esplorano come il terreno possa abbassarsi lentamente nel tempo.

12. Trasformazioni chimiche

Esperienza proposta da Alfredo Tifi

Un’unità didattica completa che presenta esempi di cambiamenti nella struttura degli aggregati di atomi durante le trasformazioni chimiche.

Prerequisiti: modello particellare, concetti di atomo, molecola, elemento e composto, miscuglio, soluzione e sostanza chimica.

Concetti fondamentali

• Elementi e composti: negli elementi gli aggregati contengono solo atomi dello stesso tipo; nei composti ci sono ripetizioni regolari di abbinamenti tra atomi diversi
• Proprietà chimiche vs fisiche: nelle trasformazioni chimiche si modifica il modo di aggregarsi degli atomi, emergono nuove sostanze (prodotti) con proprietà diverse da quelle iniziali (reagenti)
• Evidenze: cambiamenti di colore, effervescenza, formazione o scomparsa di solidi, variazioni di temperatura

Le reazioni

Zinco + Iodio — Introdurre circa 1 g di zinco, 5 mL di acqua e 1 g di iodio, aggiungere aceto, chiudere e agitare. Il liquido diventerà più scuro, poi dopo 5 minuti si decolorerà fino a giallo chiaro.

Alluminio + Cloruro rameico — Sciogliere cloruro di rame in acqua distillata, introdurre una lastrina di alluminio. Un elemento sostituisce un altro combinato in un composto.

Decomposizione dell’acqua ossigenata — H₂O₂ al 3% con biossido di manganese. Il gas prodotto (ossigeno) gonfia un palloncino. Il biossido di manganese accelera la reazione ma non si trasforma: può essere recuperato e riutilizzato.

Decomposizione dello ioduro di zinco — Con elettricità (batteria 9 V e lamine di rame): al polo positivo si forma iodio (colorazione bruna), al polo negativo cristalli di zinco metallico.

Acido acetico + Bicarbonato — Il gas prodotto (anidride carbonica) gonfia un palloncino. Da due composti si originano altri due composti.

Ioduro di mercurio riscaldato — Questo composto rosso vivo, riscaldato oltre 130 °C, diviene giallo. A temperatura ambiente torna rosso: un riarrangiamento reversibile degli atomi.

Tutte le reazioni (tranne l’ultima) sono state realizzate presso la seconda media dell’I.C. di Appignano il 28 maggio 2004, con l’insegnante Valeria Bellucci.