esp n3 - bilancia a molla

LABORATORIO DI FISICA 1
Esperienza n. 3
matricole dispari
a. a. 02/03
COSTRUZIONE DI UNA BILANCIA A MOLLA
Usiamo la molla con diametro delle spire di 2 cm.
Leggiamo sul regolo millimetrato la posizione y0 (espressa in centimetri ed approssimata al
millimetro) della base inferiore (indice) della molla in assenza di massa sospesa.
Per (ad esempio 20) diversi valori delle masse sospese m (misurate con la bilancia
elettronica, approssimando le letture al decimo di grammo) nell’intervallo 20 – 200 grammi
con step dell’ordine di 10 grammi, leggiamo sul regolo millimetrato le posizioni y (espresse
in centimetri ed approssimate al millimetro) dell’indice.
Riportiamo in una tabella le masse m, le corrispondenti posizioni y dell’indice, ed i
corrispondenti allungamenti della molla Y = y0 - y .
Utilizzando la carta millimetrata riportiamo in un diagramma cartesiano i punti sperimentali
aventi come coordinate la massa sospesa m (ascissa) e l’allungamento della molla Y
(ordinata).
Dall’osservazione del grafico traiamo conclusioni sul tipo di curva che a nostro giudizio
approssima bene la serie di punti.
Con un metodo grafico (rette di massima e minima pendenza, oppure best fit oculare)
ricaviamo i parametri della retta Y = a + b m che riproduce il comportamento della molla,
con i relativi errori.
Abbiamo effettuato l’operazione di “taratura” della molla, consistente nello stabilire la
corrispondenza biunivoca tra la grandezza m (sollecitazione) e la grandezza Y (risposta
dell’apparato), abbiamo cioè costruito uno “strumento di misura” della massa (bilancia a
molla), che possiamo utilizzare per misurare una massa incognita.
Sospendiamo alla molla una massa incognita m*, leggiamo sul regolo la posizione
dell’estremo inferiore della molla y*, ricaviamo l’ allungamento della molla Y* = y0 - y*.
Utilizzando la retta di taratura ricaviamo il valore della massa incognita m*; propagando gli
errori ricaviamo l’errore su m*.
Volendo verificare la “bontà” del nostro strumento di misura confrontiamo il valore misurato
con la “nostra” bilancia con il valore della massa incognita misurato con la bilancia
elettronica; vediamo se i due valori sono consistenti. In caso negativo chiediamoci a cosa può
essere imputata la discrepanza dei due risultati.
Sapendo che b = g/k dalla pendenza della retta di taratura ricaviamo la costante elastica k
della molla (usando per l’accelerazione di gravità il valore g = 9.80 m/s2 , considerato con
errore trascurabile).