Misure di velocità con la rotaia
Obiettivo: Riprodurre un moto con velocità costante utilizzando la rotaia. Ricavare la tabella oraria
e il grafico orario (grafico spazio-tempo) del moto e calcolare i valori della velocità di un corpo che
si muove di moto rettilineo.
Strumenti e Materiali occorrenti:
Rotaia, carrello con bandierina, elettrocalamita, traguardi ottici e cronometri digitali (timer).
Generatore a tensione continua (alimentatore Paravia a Bassa Tensione).
Una massa da 10g (circa), filo e carrucola.
Una piattaforma (per bloccare la massa in caduta).
Fasi dell’esperimento:
1. Controlla che la rotaia sia perfettamente orizzontale. Poni il carrello ad una estremità della
rotaia e fissa all’altra estremità la carrucola.
2. Fissa la piattaforma sotto la carrucola ad una distanza di circa 40 cm da essa.
3. Tramite il filo collega il carrello alla massa di 10g, in modo tale che facendo passare il filo
attraverso la carrucola, il peso rimanga sospeso ad una distanza di circa 20 cm dalla
piattaforma.
4. Colloca il primo traguardo ottico in una posizione s0 distante 30 cm (circa) dal carrello e il
secondo in una posizione s1 distante 30 cm dal primo.
5. In questa configurazione se lasci cadere il peso il carrello verrà trainato dalla forza esercitata
dal filo soltanto per i rimi 20 cm di rotaia, vale a dire fino a quando il peso non atterra sulla
piattaforma. Da questo momento in poi il carrello continuerà a muoversi per inerzia,
percorrendo il tratto di rotaia in cui ritrovano le fotocellule, non risentendo degli effetti di
alcuna forza lungo la direzione del moto.
6. Spegni l’interruttore dell’elettrocalamita: il carrello inizia a muoversi.
7. Il cronometro digitale è attivato dal passaggio del carrello attraverso la prima fotocellula
(posizione s0) e si arresta quando il carrello oscura la seconda (posizione s1); il valore
visualizzato sul display corrisponde, dunque, al tempo di percorrenza Δt relativo al tratto
Δs= s1– s0 Riporta il valore in tabella.
8. Al fine di minimizzare gli errori ripeti la misura più volte. Determina il tempo medio Δt m.
9. Mantenendo fissa la posizione s0 del primo traguardo sposta in avanti il secondo, fissandolo
in una posizione s2 a una distanza di 40 cm da s0. Ripeti le misure più volte.
10. Esegui le operazioni precedenti mantenendo il primo traguardo nella stessa posizione e
spostando il secondo successivamente nelle posizioni s3, s4, s5, distanti rispettivamente 60
cm, 80 cm, 100 cm dalla posizione iniziale s0.
1
Analisi dati Determina il valore della velocità attraverso la formula v = Δs/Δtm
Δs
a (Δs)
Δti
Δtii
Δtiii
Δtiv
Δtm
cm
cm
s
s
s
s
s
a
(Δtm)
s
v
a (v)
cm/s
s
Osserva i valori ottenuti per la velocità media del corpo in ciascun tratto. Puoi considerare tali
valori costanti, entro gli errori sperimentali? Di che tipo di moto si tratta?
Grafico spazio-tempo: Poiché nelle diverse prove eseguite il carrello si trova sempre nelle stesse
condizioni, possiamo immaginare che le misure effettuate si riferiscano ad un unico moto. Ricava
quindi la tabella oraria e il grafico spazio-tempo.
1
2
3
4
5
6
posizioni
si (cm)
y
0
Tempi ti (s)
x
0
1. Utilizzando un foglio di carta millimetrata, disegna il grafico spazio-tempo del moto,
riportando in ascissa (x) il valore dei tempi, in ordinata (y) le posizioni occupate dal carrello.
2. Se hai operato correttamente, dovresti poter tracciare una retta che parte dall’origine degli
assi.
Excel: Riporta i dati della seconda tabella in un foglio Excel e costruisci il grafico spazio-tempo
relativo al moto del carrello. Aggiungi la linea di tendenza (lineare) e visualizza l’equazione sul
grafico.
A quale grandezza corrisponde la pendenza della retta?
….............................................................
Scrivi l’equazione oraria relativa al moto del carrello.
…............................................................
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