Beatrice Luonicl. III G a.s. 2009/2010

Data: 17/02/10 Luogo: laboratorio di fisica del liceo

Materiale utilizzato

Premessa teorica

Montaggio dell’esperienza

Conclusioni

Tabella

Calcoli

•Carrellino non semovente (massa 50g+150g)• Striscia di carta marcatempo (carta carbone)• Guida metallica• Marcatempo elettromagnetico (frequenza 50 Hz)• Trasformatore da 220 V a 6 V• Due cavetti di rame• Righello • Carrucola• Supporto portapesi (massa 10g+massa supplementare di 10g)• Filo(di massa trascurabile e inestensibile)• Scotch• 2 pesi(usati come masse aggiuntive per carrellino e portapesi)

• La DINAMICA è lo studio del moto dei corpi in dipendenza dalle forze.

• Per il primo principio della dinamica vedi relazione intitolata:misura dell’accelerazione di gravità terrestre.

• Il secondo principio della dinamica dice che se applico ad un corpo una forza, questo accelera con un’accelerazione direttamente proporzionale alla forza applicata e si muove di MRUA. F=ma

• Il terzo principio della dinamica dice che ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria.

• La reazione vincolare è quella uguale e contraria al peso. Questa viene detta forza passiva dato che esiste solo per controbilanciare l’altra forza, che è chiamata forza attiva, perché esiste indipendentemente dallo stato e dal moto del corpo.

• Vedere la premessa teorica della relazione intitolata “misura dell’accelerazione di gravità terrestre” per le definizioni di: grandezze scalari e vettoriali, massa e Newton.

• Teorie sul calcolo dell’errore vedere relazioni precedenti

• L’attrito è la forza sempre esistente ed opposta al moto, che si manifesta ogniqualvolta due materiali sono a contatto fra di loro.

• La formula dello scarto percentuale è:

•La formula della media aritmetica è:

•L’accelerazione sperimentale è quella ottenuta attraverso la media aritmetica di tutti i valori rilevati.

100max

minmax

X

XX

imisurazionn

aaaasp

...321

Per introdurre le formule che abbiamo utilizzato nella dimostrazione del secondo principio della dinamica presento lo schema dell’esperimento:

Trasformatore

CartacarboneMarcatempo

Carrucola

Carrellino non

Semovente (M)

Guida metallica

Pesi (m)

mM

mgaamMmgmaF th

)(

Osservando il disegno della diapositiva precedente è necessario dire che forza Mg non viene considerata perché ad essa corrisponde quella vincolare, che l’annulla poiché è uguale e contraria al peso. Quindi nella formula scritta qui sotto F corrisponde solo a mg.

Ecco i passaggi per arrivare alla formula inversa dell’accelerazione teorica:

1. Abbiamo posizionato il marcatempo elettromagnetico con i rebbi in corrispondenza del taglio della guida metallica ( la guida metallica deve avere i rebbi verso l’esterno e sul bordo del tavolo).

2. Abbiamo tagliato una striscia di carta carbone lunga come la guida e ne abbiamo fissata un’estremità al carrellino non semovente con un pezzo di scotch (lasciare la parte ruvida rivolta verso l’alto).

3. Abbiamo posto il carrellino non semovente sulla guida (con una massa aggiuntiva di 150g).

4. Abbiamo fatto passare la striscia di carta carbone sotto il martelletto del marcatempo, fissandola sotto i rebbi.

5. Abbiamo inserito orizzontalmente la carrucola nei rebbi in fondo alla guida.

6. Abbiamo appeso il portapesi (con una massa aggiuntiva di 10g) in fondo alla guida con il filo, che era stato fatto passare sulla carrucola, legandone un’estremità al carrellino.

 

7. Abbiamo inserito la spina del trasformatore e collegato i due cavetti di rame dal trasformatore al marcatempo

8. Abbiamo lasciato andare il carrellino, trascinato dal peso fino a quando è arrivato alla fine della guida metallica.

9. Abbiamo fermato il carrellino e scollegato il marcatempo dal trasformatore.

10. Abbiamo tolto la carta carbone dai rebbi e l’abbiamo analizzata, osservando i segni lasciati dal marcatempo.

11. Abbiamo diviso la striscia ogni 5 battiti in modo da ottenere la distanza percorsa in 0,1 s.

12. Abbiamo misurato le varie distanze e con i dati raccolti compilato una tabella una tabella.

13. Abbiamo calcolato con la media aritmetica l’accelerazione sperimentale e con la formula indicata nella premessa teorica l’accelerazione teorica.

14. Infine abbiamo confrontato i due risultati.

## ΔΔs s [[cmcm]] ΔΔt [s]t [s] V [cm/s]V [cm/s] ΔΔV [cm/s]V [cm/s] a [cm/sa [cm/s22]]

11 1,2±0,11,2±0,1 0,10,1 12±112±1 // //

22 1,8 ±0,11,8 ±0,1 0,10,1 18±118±1 6±26±2 60±2060±20

33 2,4 ±0,12,4 ±0,1 0,10,1 24±124±1 6±26±2 60±2060±20

44 2,9±0,12,9±0,1 0,10,1 29±129±1 5±25±2 50±2050±20

55 3,5±0,13,5±0,1 0,10,1 35±135±1 6±26±2 60±2060±20

66 4,0±0,14,0±0,1 0,10,1 40±140±1 5±25±2 50±2050±20

77 4,6±0,14,6±0,1 0,10,1 46±146±1 6±26±2 60±2060±20

88 5,1±0,15,1±0,1 0,10,1 51±151±1 5±25±2 50±2050±20

99 5,6±0,15,6±0,1 0,10,1 56±156±1 5±25±2 50±2050±20

1010 6,2±0,16,2±0,1 0,10,1 62±162±1 6±26±2 60±2060±20

Accelerazione sperimentale:

2/)205.55(9

605050605060506060scmasp

Che trasformata in m/s2 è: 0,55 m/s2

Trasformiamo la massa del carrellino e del portapesi da g a kg e calcoliamo l’accelerazione teorica:

2/89,002,02,0

8,902,0smath

Scarto percentuale: %3810089,0

55,089,0%

e

Considerando lo scarto percentuale ottenuto cioè 38% si può dichiarare che l’esperienza non è riuscita, le cause sono gli errori e l’attrito. Sebbene abbiamo utilizzato il carrellino con le ruote e la carrucola per ridurre il più possibile l’attrito ciò non è stato sufficiente, pertanto esso ha influito sulla riuscita della dimostrazione. Inoltre ha agito anche l’attrito dell’aria, infatti un corpo in caduta libera cade con una velocità che non dipende dalla massa ma dalla resistenza dell’aria, sebbene l’accelerazione gravitazionale rimanga sempre la medesima.

Quindi il secondo principio della dinamica non è stato confermato con questa esperienza.