Matteo Bettini
Biondi Johnny
Matteo Edoardo Bellomo
Principio di Conservazione
dell’Energia Meccanica
Rotaia a Cuscino d’Aria
Conservazione EM in un moto
armonico semplice
Principio di Conservazione dell’Energia Meccanica
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•
Scopo e principi teorici
Esecuzione esperienza
Tabella dati
Conclusioni
Scopo dell’esperienza:
Verificare il principio di conservazione dell’energia
meccanica per un carrello trainato da un “pesetto”
sulla rotaia a cuscino d’aria
Principi teorici:
In un sistema Isolato, l’energia meccanica si
conserva. L’energia meccanica è la somma
dell’energia cinetica e dell’energia potenziale
(gravitazionale ed elastica).
Descrizione dell’ Esperienza:
Abbiamo posto un carrello su una rotaia a cuscino d’aria e
l’abbiamo trascinato mettendo un “peso” all’estremità del
carrello. Una volta che il “peso” ha toccato terra, la velocità
rimarrà costante visto che il risultante delle forze agenti sarà
uguale a zero. Abbiamo cronometrato il tempo impiegato dal
carrello per percorrere 10 cm dopo che il “pesetto” ha toccato
terra. Così siamo riusciti a determinare la velocità finale del
sistema. Successivamente abbiamo calcolato l’energia potenziale
gravitazionale del “peso” alla posizione iniziale e l’energia cinetica
del sistema un istante immediatamente precedente a quello in cui
il “pesetto” ha toccato terra.
Materiale: rotaia a cuscino d’aria, cronometro, pesi tarati
Esperimento in tempo reale
Carrello con massa m2 su
rotaia a Cuscino d’aria
si= 10,0 cm
Massa
trainante m1
h = 0,935 m
Tabella dei Dati
m1
(Kg)
m2
(kg)
h
(m)
t
(s)
si
(m)
Vi
(m/s)
Epg
(J)
Ec
(J)
0,010
0,211
0,935
0,110
0,100
0,91
0,092
0,092
0,020
0,211
0,935
0,080
0,100
1,25
0,18
0,18
0,010
0,311
0,935
0,132
0,100
0,76
0,092
0,092
0,020
0,311
0,935
0,095
0,100
1,05
0,18
0,18
Legenda:
Dati Misurati
Dati Calcolati
Formule Utilizzate nei Calcoli
si
Vi
ti
Ec
1
(m1 m2 ) V 2
2
E pg m1 g h
Conclusioni :
L’energia meccanica del sistema carrello +
“pesetto” (che è una buona approssimazione di
sistema isolato) rimane costante durante il moto.
Infatti, dai calcoli riportati in tabella, si osserva
che l’energia potenziale iniziale della massa m1 e
l’energia cinetica finale del sistema sono uguali
nell’ambito delle incertezze sperimentali.
Principio di Conservazione dell’Energia Meccanica in un
Moto Armonico Semplice
•
•
•
•
•
Scopo e principi teorici
Esecuzione esperienza
Tabella dati
Calcoli
Conclusioni
Scopo dell’esperienza:
Determinare l’energia meccanica posseduta da
un pendolo a molla in tre posizioni diverse e
verificare che l’energia meccanica si conserva
Principi teorici :
L’energia meccanica in un sistema conservativo
si mantiene costante
Esecuzione esperienza (parte prima):
Abbiamo utilizzato un’asta con una molla e abbiamo appeso a questa una massa di 60 g. Abbiamo
misurato il suo allungamento RA rispetto alla posizione di riposo per poi determinare la costante
elastica della molla (essendo nota anche la forza applicata).
Materiale : molla , masse tarate, cronometro, asta millimetrata con indice, aste e morsetti di collegamento.
Posizione R (Molla a Riposo)
Livello 0 per Epel
RA = 20,5 cm
Posizione A (molla con “peso”)
Massa m = 60 g
Esecuzione esperienza (parte seconda):
Abbiamo cronometrato il tempo impiegato per compiere una oscillazione completa della molla
(misurando il tempo di dieci oscillazioni e dividendo tale risultato per 10)
Materiale : molla, pesi tarati, cronometro, asta millimetrata con indice, aste e morsetti di collegamento.
8 cm
Posizione R (Molla a Riposo)
Livello 0 per Epel
Posizione C (Elongazione Minima )
Posizione B (Elongazione Massima )
Livello 0 Epg
355 mm
560 mm
Posizione A (molla con “peso”)
Periodo T = 0,82 s
Tabella Riassuntiva dei dati Misurati
Distanze misurate rispetto al piano del tavolo delle diverse posizioni in cui si trova la molla
Posizione R
Posizione A
Posizione B
Posizione C
Tempo
560mm
355mm
275mm
435mm
0,82s
Esecuzione dei calcoli (parte terza):
Con questi dati abbiamo calcolato la costante elastica della molla, l’ Eel, e l’ Epg e l’Ec per poi
determinare l’energia meccanica del sistema in 3 diverse posizioni :
posizione A (molla con peso) , posizione B (allungamento massimo), posizione C (allungamento
minimo).
La posizione di riferimento per lo zero dell’energia potenziale elastica è la posizione R (molla a
riposo) mentre per l’energia potenziale gravitazionale il livello zero si trova nella posizione B (punto
più basso che raggiunge la molla)
Calcolo della Forza peso applicata e della
costante elastica della molla
Calcoli dell’Energia Meccanica nelle Posizioni A, B, C
Conclusioni :
Con questa esperienza abbiamo verificato che
l’Energia Meccanica rimane costante, essa non
varia in un sistema conservativo. Infatti, le
Energie Meccaniche nelle diverse posizioni A, B,
C in cui si trova il sistema durante il suo
movimento coincidono.
Abbiamo verificato che
EM A = EM B = EM C
Matteo Bettini
(Animazioni, montaggio, rielaborazione, calcoli e tabelle,
conservazione energia meccanica nel moto armonico semplice)
Matteo Edoardo Bellomo
Johnny Biondi
(disegno schema rotaia a cuscino d’aria)
(Principi teorici dell’esperienza con rotaia a cuscino d’aria)
Classe II^D A.S. 2012-2013
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