Dal moto uniforme al moto uniformemente … mie classi/3 AP/FISICA/guidovia a...muove di moto...
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• -. •:. '•' r'*•-' -\"':. V .... - . Dal moto uniforme al moto uniformemente accelerato li problema Una strategìa Come si studia sperimentalmente un moto? Come si può verifìcare l'ipotesi che un oggetto segua un particolare moto? In un moto rettilineo uniforme le distanze percorse sono direttamente proporzionali agli intervalli di tempo impiegati. Esistono situazioni in cui un oggetto si muove di moto rettilineo uniforme? È possibile verificarlo sperimentalmente? È possibile controllare sperimentalmente l'affermazione che un corpo in caduta libera si muove di moto uni- formemente accelerato? Utilizziamo una rotaia a cuscino d'aria a sezione triangolare. Un compressore soffia dell'aria nella rotaia. Poiché la rotaia è munita di piccoli fori, l'aria esce fuori e crea un cuscino d'aria su cui viaggia la slitta. In tal modo la slitta si può muovere con un attrito estremamente basso. Poniamo la slitta sulla rotaia con il compressore acceso e diamole una piccola spinta: osserviamo che la slitta procede lungo la rotaia fino all'estremità opposta, senza rallen- tare apprezzabilmente. Facciamo l'ipotesi che il moto della slitta sia uniforme, come possiamo controllare se l'ipotesi è valida? Disponiamo lungo la rotaia alcuni traguardi posti a distanza fissa l'uno dall'altro. Possiamo usare come traguardi delle fotocellule che inviano il segnale del passaggio della slitta direttamente a un cronometro elettronico; in alternativa, usiamo dei semplici tra- guardi rigidi e dei cronometri manuali. Misuriamo gli intervalli di tempo impiegati dalla slitta a percorrere la distanza fra ogni traguardo e il successivo. Se l'ipotesi che la slitta compia un moto uniforme è corretta, questi intervalli di tempo devono essere uguali entro gli errori sperimentali. Con lo stesso esperimento siamo in grado di determinare la velocità della slitta, rap- porto tra la distanza di due traguardi e l'intervallo di tempo impiegato a percorrerla, e verifìcare che essa si mantiene costante. Lo stesso dispositivo ci permette di controllare l'ipotesi che un corpo in caduta libera si muove di moto uniformemente accelerato. È sufficiente inclinare leggermente la rotaia e far scivolare la slitta verso il basso. Per stabilire se il moto avviene con accelerazione costante basta verificare che le di- stanze percorse sono direttamente proporzionali al quadrato degli intervalli di tempo. Per far questo usiamo un accorgimento: disponiamo i vari traguardi in modo che la slitta impieghi lo stesso tempo per andare da un traguardo a quello successivo. Poniamo il primo traguardo nella posizione iniziale della slitta e il secondo a una distanza di 20 cm dal primo. Il terzo traguardo andrà posto a 4 x20 cm = 80 cm dal primo, il quarto a 9 x 20 cm = 180 cm dal primo. Se la nostra ipotesi è corretta (moto uniformemente accelerato), la slitta impiegherà sempre lo stesso intervallo di tempo per passare da un traguardo a quello successivo. Parte C Cinematica
Transcript of Dal moto uniforme al moto uniformemente … mie classi/3 AP/FISICA/guidovia a...muove di moto...
• -. •:. '•' r'*•-' -\"':. V. . . . - .
Dal moto uniforme al moto uniformemente accelerato
li problema
Una strategìa
Come si studia sperimentalmente un moto? Come si può verifìcare l'ipotesi che unoggetto segua un particolare moto?
In un moto rettilineo uniforme le distanze percorse sono direttamente proporzionaliagli intervalli di tempo impiegati. Esistono situazioni in cui un oggetto si muove di motorettilineo uniforme? È possibile verificarlo sperimentalmente? È possibile controllaresperimentalmente l'affermazione che un corpo in caduta libera si muove di moto uni-formemente accelerato?
Utilizziamo una rotaia a cuscino d'aria a sezione triangolare. Un compressore soffiadell'aria nella rotaia. Poiché la rotaia è munita di piccoli fori, l'aria esce fuori e crea uncuscino d'aria su cui viaggia la slitta. In tal modo la slitta si può muovere con un attritoestremamente basso.
Poniamo la slitta sulla rotaia con il compressore acceso e diamole una piccola spinta:osserviamo che la slitta procede lungo la rotaia fino all'estremità opposta, senza rallen-tare apprezzabilmente. Facciamo l'ipotesi che il moto della slitta sia uniforme, comepossiamo controllare se l'ipotesi è valida?
Disponiamo lungo la rotaia alcuni traguardi posti a distanza fissa l'uno dall'altro.Possiamo usare come traguardi delle fotocellule che inviano il segnale del passaggio dellaslitta direttamente a un cronometro elettronico; in alternativa, usiamo dei semplici tra-guardi rigidi e dei cronometri manuali.
Misuriamo gli intervalli di tempo impiegati dalla slitta a percorrere la distanza fra ognitraguardo e il successivo. Se l'ipotesi che la slitta compia un moto uniforme è corretta,questi intervalli di tempo devono essere uguali entro gli errori sperimentali.
Con lo stesso esperimento siamo in grado di determinare la velocità della slitta, rap-porto tra la distanza di due traguardi e l'intervallo di tempo impiegato a percorrerla, everifìcare che essa si mantiene costante.
Lo stesso dispositivo ci permette di controllare l'ipotesi che un corpo in caduta libera simuove di moto uniformemente accelerato. È sufficiente inclinare leggermente la rotaiae far scivolare la slitta verso il basso.
Per stabilire se il moto avviene con accelerazione costante basta verificare che le di-stanze percorse sono direttamente proporzionali al quadrato degli intervalli di tempo.
Per far questo usiamo un accorgimento: disponiamo i vari traguardi in modo che laslitta impieghi lo stesso tempo per andare da un traguardo a quello successivo. Poniamoil primo traguardo nella posizione iniziale della slitta e il secondo a una distanza di 20 cmdal primo. Il terzo traguardo andrà posto a 4 x20 cm = 80 cm dal primo, il quarto a9 x 20 cm = 180 cm dal primo. Se la nostra ipotesi è corretta (moto uniformementeaccelerato), la slitta impiegherà sempre lo stesso intervallo di tempo per passare da untraguardo a quello successivo.
Parte C Cinematica
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0,25 ± 0,01
0,26 ± 0,01
0,24 + 0,01
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. - : - . _ . _ • ; . : ; : : i sono uguali entro gli errori sperimentali, confermando l'ipotesiI che a tratti di un moto uniforme.
Riportiamo ora i dati relativi alla rotaia inclinata; nell'ultima colonna calcoliamo il- _ 7 : : :: : ir; la distanza percorsa e il quadrato del tempo impiegato. Questa volta ledistanze e gli intervalli sono sempre misurati a partire dal primo traguardo.
distanza 1
distanza 2
distanza 3
As(m)
0,200 ± 0,002
0,800 ± 0,002
1,800 ±0,002
Af(s)
1,4 ± 0,1
2,7 ± 0,2
4,1 ±03
As/Af2 (m/s2)
0,10 ±0,02
0,11 ±0,02
0,11 ± 0,02
i Osserviamo che il rapporto fra la distanza percorsa e il quadrato defl'intervallo di tempo è| costante entro gli errori e questo ci conferma l'ipotesi di moto uniformemente accelerato.
Domande >- Qual è il valore dell'accelerazione nefl'esperìmena> con h rotaia inclinata?>>- Cosa ti aspetti che succeda se aumenta Fin i laminai dda rotaia?>> Come sono stati ottenuti i valori degli errori riportati nefie tabelle'
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Unità 6 li moto rettilineo
