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 1 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 a.s. 2014/2015 Prof.ssa S.COSTAMAGNA 2 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!) a.s. 2014/2015 Prof.ssa S.COSTAMAGNA 3 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? a.s. 2014/2015 Prof.ssa S.COSTAMAGNA 4