3 – Transizioni di fase: proprietà acustiche, malleabilità

Obiettivi del laboratorio

 

  • Riflessione sul significato di “fase” di un materiale
  • Comprensione degli effetti dei mutamenti a livello di reticolo cristallino sulle proprietà macroscopiche .
  • Analisi quantitativa  delle proprietà acustiche  nelle transizioni di fase del nitinolo indotte tramite variazioni di temperatura
  • Correlazione delle osservazioni sperimentali con il comportamento a scala atomica.

Scheda sintetica

Big idea
Struttura e funzioni
Dove nel Curriculum
Trasformazioni di fase  – acustica –  fenomeni di isteresi -struttura cristallina-fisica della materia – nanotecnologie -nuovi materiali
Tipologia
Esperimenti quantitativi (consigliata la modalità Inquiry Based sia open che guidata).
Una versione ridotta può essere utilizzata come semplice dimostrazione.
Classi
biennio, triennio. Nel caso della dimostrazione: pubblico generico
Grado di difficoltà
medio/semplice
Prerequisiti - Durata - Tempi - Costi - Note
Prerequisiti
Principi di acustica: velocità del suono, frequenza, trasmissione del suono  in una barra, spettro sonoro, smorzamento
Durata
60? per la raccolta e l’analisi dati,  più 30′ per la discussione
Tempo per la preparazione
15? minuti
Costo
25 euro a barretta

Guide al laboratorio

Video guida al laboratorio

Guida al laboratorio

Materiali di supporto

Scheda studenti formato PDF / Scheda studenti formato WORD

Prensentazione in formato PDF / Prensentazione in formato PPT

Leghe metalliche a memoria di forma

Background reading completo

Manuale di Audacity (Traduzione italiana) e Manuale di Audacity (Versione originale in inglese)

Esempi di raccolta dati
I due seguenti file audio sono stati registrati buttando a terra due barre di nitinolo che a temperatura ambiente risultavano una in fase austenitica e l’altra martensitica.

Caduta barre di nitinolo austenite e martensite 44100 Hz

Caduta barre di nitinolo austenite e martensite “al rallentatore” 8100 Hz

I due seguenti file audio sono stati registrati colpendo ripetutamente due barre di nitinolo che a temperatura ambiente risultavano in fase austenitica e martensitica rispettivamente.

Austenite frequenza fondamentale

Martensite frequenza fondamentale

Suono prodotto colpendo ripetutamente una sbarretta di ferro in riscaldamento.

Barretta ferro, in riscaldamento

Suono prodotto colpendo ripetutamente una sbarretta di nitinolo in raffreddamento in transizione di fase da austenite a martensite.

Barretta di nitinolo in transizione di fase – da austenite a martensite

NANOLAB è …

laboratori didattici divisi in quattro aree, corredati da videoguide, schede e approfondimenti, per introdurre le nanoscienze nel laboratorio scolastico.
corsi di formazione e kit formativo per permettere agli insegnanti di riprodurre gli esperimenti in aula.
seminari divulgativi tenuti da ricercatori per esporre le attuali prospettive nel campo delle nanoscienze e contestualizzare i laboratori didattici.

Dalla pagina Facebook

Le nanotecnologie, cioè la possibilità di controllare la materia sulla scala del miliardesimo di metro, sono presenti nella nostra vita quotidiana. Cosa potrebbe attenderci per il futuro? Scopriamo quali sono i principi fisici che permettono questi sviluppi e che ci guidano alla scoperta di materiali con nuove proprietà. Con Guido Goldoni

Guido Goldoni insegna Fisica della Materia all’Università di Modena e Reggio Emilia.

In lingua italiana. Ingresso libero
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Alla scoperta delle nanotecnologie – la fisica alla nanoscala

maggio 10, 2016, 8:00pm

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