Esperimento di Fisica
- La forza centrifuga -
Realizzato da …
Barulli Leonardo
Carucci Luca
Gentile Umberto
Pinto Giuseppe
Introduzione
Tutti i giorni abbiamo a che fare con una forza
apparente che influenza molte delle nostre
azioni: la forza centrifuga.
Questa è la forza a cui ogni corpo è sottoposto
quando è messo in rotazione, spingendolo verso
l'esterno. Se non esistesse questa forza, come si
spiegherebbe il fatto che il bucato aderisce la
cestello della lavatrice quando è in funzione?
Oppure, perché se siamo in macchina e
svoltiamo a destra, il nostro corpo tende ad
andare a sinistra?
Anche in atmosfera questa forza è importante ed
è massima all'equatore e nulla ai poli.
Nei corpi che si muovono di moto circolare
la forza centrifuga è la forza che si
esercita su tutte le componenti del corpo
spingendole ad allontanarsi dal centro
lungo la tangente. È una delle due forze
che operano nei moti circolari, per
generare i quali occorre una seconda forza
(detta centripeta) che trattenga i corpi
lungo l'orbita circolare.
Vediamo prima la forza centripeta …
Un corpo che muove di moto circolare
uniforme è soggetto alla accelerazione
centripeta, che è sempre diretta verso il
centro di rotazione:
ove: ac = accelerazione centripeta;
v = velocità periferica; r = raggio.
.
Su ogni corpo di massa m soggetto ad
accelerazione agisce una forza F uguale a:
Perciò, la forza F che agisce su un corpo di
massa m che muove con moto circolare
uniforme è:
Questa forza viene definita forza
centripeta e la sua direzione
coincide in ogni istante con quella
dell’accelerazione centripeta.
Vediamo ora la forza centrifuga …
La forza centrifuga
Quando un corpo muove lungo una traiettoria circolare,
agisce continuamente su di esso una spinta rivolta
verso l’esterno, che tende ad allontanarlo dal centro di
rotazione.
Questa è la Forza
centrifuga, che si
genera per reazione alla
forza centripeta, ha la
sua stessa intensità ma
verso opposto.
La Forza centrifuga Fc è direttamente
proporzionale alla massa m del corpo in
movimento circolare, al quadrato della sua
velocità v, ed è inversamente proporzionale
alla misura del raggio r della traiettoria circolare
percorsa, secondo l’espressione ,
da cui:
Per esprimere la forza centrifuga Fc in
funzione della velocità angolare
rad/sec :
siccome
avremo:
ed in definitiva
quindi
Elenco delle apparecchiature
1 cilindro (pozzo
centrifugo)
1 pallina
1 tavola di legno
Alcuni cavi
1 interruttore
2 pannelli solari (15X7,5)
1 motorino elettrico 12V
Attrezzi di supporto
(trapano,saldatrice,pinza,
taglierino,ecc).
Realizzazione dell’ esperimento
Aiutandoci con un
seghetto …
… realizziamo una tavola
rettangolare di legno.
Ora ritagliamo 3 tavole di legno più
piccole
Incolliamo 2 tavolette
sulle quali saranno
successivamente
montati i pannelli
solari
Colleghiamo la terza
tavoletta alla tavola di
base tramite una
cerniera
Prendiamo alcuni cavi
Saldiamoli al motorino
da 12V
Saldiamo il motorino
da 12V sulla terza
tavola
Colleghiamo i pannelli
solari tra loro e
inseriamo un
interruttore
“BARULLO”
Assicuriamoci che tutto sia
ben saldato …
Pratichiamo un foro alla
base del cilindro e
colleghiamolo al motorino
da 12V
Diamo un’ ultima
spolveratina e …
Finalmente tutto è pronto!!!
Un applauso agli ingegneri!!!
DOMENICO
(Barullo’s father)
BARULLO
Ora facciamo qualche prova …
È notte fonda, perciò ci serviamo di un po’ di luce
fornitaci da una comune lampada da studio
Esecuzione dell’
esperimento
Dato che in questo caso sfrutteremo energia solare,
dirigiamoci all’aperto dove i raggi del sole sono molto
forti.
Il cilindro inizia a girare grazie al motorino, il quale è
azionato appunto dai pannelli solari.
Inseriamo nel cilindro la pallina e notiamo come essa
inizi a girare rimanendo “incollata” al cilindro stesso.
… Tutto sembra funzionare alla perfezione
Ora facciamo un po’ di calcoli …
Calcolare il minimo coefficiente d’attrito che deve avere la
biglia/pozzo per poter ruotare ai giri inclinati senza cadere
sapendo che:
* f = 1200 giri/min ;
m = 5g ;
r = 3,25 cm
N.B.: per la frequenza abbiamo scelto un valore a caso
In quanto non disponiamo dei mezzi necessari per misurarla
esattamente in quanto l’intensità dei raggi solari varia di giorno
in giorno, quindi,nel nostro caso:
* La frequenza dipende dall’intensità dei raggi solari
Risoluzione
La condizione di minimo attrito si ha quando :
Per l’aderenza della pallina al pozzo centrifugo,
dovrà risultare:
Sviluppo la prima formula (
Ottengo:
con
Ove
,
= coefficiente d’attrito radente
= forza centrifuga
= diametro del pozzo centrifugo
)
Per calcolare il coefficiente d’attrito
E passando ai valori:
9,8 m/s²
2 X PI.GRECO² X (( 1200giri/min : 60 )s¯¹ )² X 0,065 m
0,019
Valutazione dei risultati
Per
> 0,019 l’equilibrio è
assicurato.
In caso contrario la pallina
cadrebbe dal cilindro
Da ciò di deduce inoltre che la
massa non influisce.
Il team 24h/IMPOSSIBLE IS NOTHING
ringrazia tutti coloro che hanno reso
possibile questo esperimento ed, in
particolare, il professor O.C.Piccolo per le
sue dimostrazioni in classe.
Speriamo di esser riusciti a chiarire le idee
a tutti coloro che volessero sapere di piu’
sulla forza centrifuga.
