Diapositiva 1

Beatrice Luoni
cl. III G
Data: 17/02/10
a.s. 2009/2010
Luogo: laboratorio di fisica del liceo
Materiale utilizzato
Premessa teorica
Montaggio dell’esperienza
Tabella
Calcoli
Conclusioni
•Carrellino non semovente (massa 50g+150g)
• Striscia di carta marcatempo (carta carbone)
• Guida metallica
• Marcatempo elettromagnetico (frequenza 50 Hz)
• Trasformatore da 220 V a 6 V
• Due cavetti di rame
• Righello
• Carrucola
• Supporto portapesi (massa 10g+massa supplementare di 10g)
• Filo(di massa trascurabile e inestensibile)
• Scotch
• 2 pesi(usati come masse aggiuntive per carrellino e portapesi)
• La DINAMICA è lo studio del moto dei corpi in dipendenza dalle
forze.
• Per il primo principio della dinamica vedi relazione intitolata:misura
dell’accelerazione di gravità terrestre.
• Il secondo principio della dinamica dice che se applico ad un corpo
una forza, questo accelera con un’accelerazione direttamente
proporzionale alla forza applicata e si muove di MRUA. F=ma
• Il terzo principio della dinamica dice che ad ogni azione corrisponde
una reazione uguale e contraria.
• La reazione vincolare è quella uguale e contraria al peso. Questa
viene detta forza passiva dato che esiste solo per controbilanciare
l’altra forza, che è chiamata forza attiva, perché esiste
indipendentemente dallo stato e dal moto del corpo.
• Vedere la premessa teorica della relazione intitolata “misura
dell’accelerazione di gravità terrestre” per le definizioni di:
grandezze scalari e vettoriali, massa e Newton.
• Teorie sul calcolo dell’errore vedere relazioni precedenti
• L’attrito è la forza sempre esistente ed opposta al moto, che si
manifesta ogniqualvolta due materiali sono a contatto fra di loro.
• La formula dello scarto percentuale è: X max  X min 100
X max
•La formula della media aritmetica è:
a1  a 2  a 3...
asp 
nmisurazion i
•L’accelerazione sperimentale è quella ottenuta attraverso la
media aritmetica di tutti i valori rilevati.
Per introdurre le formule che abbiamo utilizzato nella
dimostrazione del secondo principio della dinamica presento
lo schema dell’esperimento:
Marcatempo
Cartacarbone Carrellino non
Trasformatore
Semovente (M)
Carrucola
Guida metallica
Pesi (m)
Osservando il disegno della diapositiva precedente è necessario
dire che forza Mg non viene considerata perché ad essa
corrisponde quella vincolare, che l’annulla poiché è uguale e
contraria al peso. Quindi nella formula scritta qui sotto F
corrisponde solo a mg.
Ecco i passaggi per arrivare alla formula inversa
dell’accelerazione teorica:
F  ma  mg  ( M  m)a  ath 
mg
M m
1. Abbiamo posizionato il marcatempo elettromagnetico con i rebbi in
corrispondenza del taglio della guida metallica ( la guida metallica
deve avere i rebbi verso l’esterno e sul bordo del tavolo).
2. Abbiamo tagliato una striscia di carta carbone lunga come la guida e
ne abbiamo fissata un’estremità al carrellino non semovente con un
pezzo di scotch (lasciare la parte ruvida rivolta verso l’alto).
3. Abbiamo posto il carrellino non semovente sulla guida (con una
massa aggiuntiva di 150g).
4. Abbiamo fatto passare la striscia di carta carbone sotto il
martelletto del marcatempo, fissandola sotto i rebbi.
5. Abbiamo inserito orizzontalmente la carrucola nei rebbi in fondo alla
guida.
6. Abbiamo appeso il portapesi (con una massa aggiuntiva di 10g) in
fondo alla guida con il filo, che era stato fatto passare sulla
carrucola, legandone un’estremità al carrellino.
7. Abbiamo inserito la spina del trasformatore e collegato i due
cavetti di rame dal trasformatore al marcatempo
8. Abbiamo lasciato andare il carrellino, trascinato dal peso fino a
quando è arrivato alla fine della guida metallica.
9. Abbiamo fermato il carrellino e scollegato il marcatempo dal
trasformatore.
10. Abbiamo tolto la carta carbone dai rebbi e l’abbiamo
analizzata, osservando i segni lasciati dal marcatempo.
11. Abbiamo diviso la striscia ogni 5 battiti in modo da ottenere la
distanza percorsa in 0,1 s.
12. Abbiamo misurato le varie distanze e con i dati raccolti
compilato una tabella una tabella.
13. Abbiamo calcolato con la media aritmetica l’accelerazione
sperimentale e con la formula indicata nella premessa teorica
l’accelerazione teorica.
14. Infine abbiamo confrontato i due risultati.
#
Δs [cm]
Δt [s]
V [cm/s]
ΔV [cm/s]
1
1,2±0,1
0,1
12±1
/
/
2
1,8 ±0,1
0,1
18±1
6±2
60±20
3
2,4 ±0,1
0,1
24±1
6±2
60±20
4
2,9±0,1
0,1
29±1
5±2
50±20
5
3,5±0,1
0,1
35±1
6±2
60±20
6
4,0±0,1
0,1
40±1
5±2
50±20
7
4,6±0,1
0,1
46±1
6±2
60±20
8
5,1±0,1
0,1
51±1
5±2
50±20
9
5,6±0,1
0,1
56±1
5±2
50±20
10
6,2±0,1
0,1
62±1
6±2
60±20
a [cm/s2]
Accelerazione sperimentale:
60  60  50  60  50  60  50  50  60
asp 
 (55.5  20)cm / s 2
9
Che trasformata in m/s2 è: 0,55 m/s2
Trasformiamo la massa del carrellino e del portapesi da g a kg e
calcoliamo l’accelerazione teorica:
0,02  9,8
ath 
 0,89m / s 2
0,2  0,02
0,89  0,55
 100  38%
Scarto percentuale: e% 
0,89
Considerando lo scarto percentuale ottenuto cioè 38% si può
dichiarare che l’esperienza non è riuscita, le cause sono gli
errori e l’attrito. Sebbene abbiamo utilizzato il carrellino con le
ruote e la carrucola per ridurre il più possibile l’attrito ciò non è
stato sufficiente, pertanto esso ha influito sulla riuscita della
dimostrazione. Inoltre ha agito anche l’attrito dell’aria, infatti un
corpo in caduta libera cade con una velocità che non dipende
dalla massa ma dalla resistenza dell’aria, sebbene
l’accelerazione gravitazionale rimanga sempre la medesima.
Quindi il secondo principio della dinamica non è stato
confermato con questa esperienza.