ESPERIENZA DI LABORATORIO n° 1
TITOLO:
L’EQUILIBRIO DEI MOMENTI
OBIETTIVO:
Verificare:
che quando una leva è in equilibrio il momento della forza motrice
(potenza) è uguale e opposto al momento della forza resistente
(resistenza)
il tipo di relazione esistente tra la forza e il relativo braccio
FISICA DELL’ESPERIMENTO:
Le leve sono dei corpi rigidi, cioè dei corpi estesi e indeformabili.
I corpi rigidi, in generale, possono traslare e ruotare, quindi sono in
equilibrio quando la forza totale applicata al corpo è uguale a 0
(condizione di equilibrio per la traslazione) e il momento totale applicato
al corpo è uguale a 0 (condizione di equilibrio per la rotazione).
r
Ftot = 0
r
M tot = 0
Dal momento che le leve sono fissate nel fulcro, possono solo ruotare,
quindi, perché siano in equilibrio è sufficiente che il momento totale
applicato sia uguale a 0 (condizione di equilibrio per la rotazione), cioè che
il momento della forza motrice sia uguale e opposto al momento della
forza resistente:
MM = MR
FM bM = FR bR
Da questa condizione di equilibrio si deduce anche il tipo di relazione
esistente tra la forza e il relativo braccio. Osservando la formula si
osserva che il prodotto tra la forza e il braccio è costante, quindi le due
grandezze sono inversamente proporzionali, ovvero, quando la forza
raddoppia il braccio dimezza e viceversa.
a.s. 2014/2015
Prof.ssa S.COSTAMAGNA
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MATERIALI E STRUMENTI:
stativo e astina di sostegno, leva, cavalieri, pesetti di massa nota
STRUMENTO
GRANDEZZA
asta metrica
braccio
PORTATA
SENSIBILITÀ
SCHEMA DELL’APPARECCHIATURA:
LEVA DI PRIMO GENERE
F
bR
bM
FORZA RESISTENTE
(RESISTENZA)
FORZA MOTRICE
(POTENZA)
PROCEDIMENTO:
1. Si fissa la leva all’astina di sostegno nel fulcro
2. Utilizzando un cavaliere, si fissa un pesetto di massa nota nell’estremo
sinistro della leva
3. Si misura il braccio resistente
4. Utilizzando un cavaliere, si sospende un pesetto di massa nota nella
parte destra della leva, muovendolo lungo l’asta fino a raggiungere una
posizione di equilibrio
5. Si misura il braccio corrispondente
DATI:
massa corrispondente alla forza resistente = mR = … g = …. kg
forza resistente = FR = … N
braccio forza resistente = bR = … cm = …. m
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Prof.ssa S.COSTAMAGNA
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momento forza resistente = MR = … Nm
N
mM
mM
FM
bM
bM
MM
(g)
(kg)
(N)
(cm)
(m)
(Nm)
n = numero progressivo misurazione
mM = massa corrispondente alla forza motrice
FM = forza motrice
bM = braccio della forza motrice
MM = momento della forza motrice
ELABORAZIONE DATI:
m(g) = ..................m(kg)
F = m ⋅ g = ...
b(cm) = .................b(m)
momento = M = F ⋅ b = ...
M M1 +... + M M 5
= ...
5
M max− M M min
errore massimo su MM = ΔM M = M
= ...
2
valore medio di MM = M M =
M M = (M M ± ΔM M )Nm = ...
# M −M
&
R
M
⋅100 ( 0 0 = ...
scarto % per confrontare MR ed M M = s% = %
%
(
MR
$
'
Grafico bM vs FM
(attenzione: le grandezze sono invertite rispetto al grafico illustrato in questa figura!)
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Prof.ssa S.COSTAMAGNA
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CONCLUSIONI:
Traccia:
1. Che valore di s% hai ottenuto? Se il valore è minore del 10% che cosa
significa?
2. Che tipo di grafico hai ottenuto? Che tipo di relazione rappresenta?
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Prof.ssa S.COSTAMAGNA
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