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Esperienze sui concetti di interazione e sistema - classe quarta

1. Quanta soluzione di sapone deve essere aggiunta nel “sistema acqua”, formato da acqua e sali minerali, per avere la produzione di schiuma stabile?

Per fare la soluzione di sapone si sciolgono circa cinque grammi di sapone di Marsiglia in cinque litri di acqua deionizzata. L’acqua potabile si preleva con un bicchiere che funge da misurino e si pone in un barattolo trasparente, da almeno mezzo litro, con tappo a vite. Con un misurino più piccolo (10-20 mL) si aggiungono aliquote successive di acqua saponata, chiudendo il barattolo e provando ogni volta ad agitare per vedere se si forma la schiuma. Si conta il numero di misurini di acqua saponata necessari per avere una schiuma stabile per trenta secondi. Si può provare con acqua di rubinetto, con acqua lievissima (basterà un misurino di acqua saponata) o con acqua Ferrarelle (ne occorreranno molti di più). I sali contenuti nelle acque potabili interagiscono col sapone “bloccandolo”, e impedendogli di formare la schiuma. Il deposito opaco e torbido che si nota sul fondo del barattolo è il risultato dell’unione dei sali col sapone. Più sali sono contenuti nell’acqua, più sapone è necessario aggiungere per ottenere la schiuma; più acqua potabile si preleva, più acqua saponata si dovrà aggiungere per ottenere lo stesso risultato (due esempi di variabili interdipendenti). I sottosistemi in gioco sono dunque tre: sali minerali, sapone, acqua. Tale esperimento può essere utilizzato come esempio per introdurre, successivamente il concetto di variabile (numero dei misurini di acqua saponata, volume di acqua potabile, contenuto salino delle varie acque).

L’esperienza 5 sulla variabile della classe terza può essere effettuata in parallelo come conferma.

2. Con una pila da torcia, due fili e una mina per matita, costruisci un sistema “scaldabagno” capace di scaldare l’acqua.

In questo caso i bambini hanno a disposizione anche un termometro. Il circuito va montato come nell’analogo esperimento con la pila il filo e la lampadina, ma in questo caso l’uso di due fili semplifica l’operazione. I due fili sono attorcigliati alle estremità della mina, immersa in acqua. Quando è tutto pronto si collegano le estremità libere dei fili ai due poli della batteria e la mina diventerà calda. Occorre una batteria da torcia da 1,5 V delle più grandi o una piatta da 4,5 V per avere un’erogazione abbastanza prolungata di calore e una mina da disegno. L’innalzamento di temperatura (proprietà variabile) sarà misurato con il termometro a intervalli regolari di due minuti.

L’esperimento dello scaldabagno, oltre a illustrare i concetti di sistema e sottosistema, potrà può essere ripreso come esempio di variabile (temperatura) tracciabile come istogramma, e infine anche per introdurre il concetto di energia.

3. Quanti cucchiaini di zucchero deve avere il sistema soluzione acqua e zucchero per far galleggiare l’oggetto di plastica?

Occorre trovare un oggetto di polistirene (PS) abbastanza compatto e non troppo sottile, altrimenti la presenza delle bollicine d’aria che aderiscono ad esso lo faranno salire a galla in anticipo rispetto al raggiungimento della necessaria concentrazione di zucchero.