Progetto “La fisica nelle attrazioni” Attrazione ISPEED

Progetto “La fisica nelle attrazioni”
Attrazione ISPEED
Dati utili
Lunghezza del treno: 8,8 m
Durata del percorso: 55 s
Lunghezza del percorso: 1200 m
Massa treno a pieno carico: 7000 kg
Altezza della prima collina: 45 m
Sistema di lancio: motore magnetico lineare
sincrono
Osservazioni e misure a terra. Spingi i tuoi riflessi al massimo e
vai alla caccia del treno. Occhio alla testa e alla coda.
1)
Determina la velocità che il treno possiede alla sommità della prima collina (metodo
punta – coda)
Dt 1 =
____________ s
Dt4 = ____________ s
Tempo medio
Velocità del treno
2)
____________ s
Dt5 = ____________ s
Dt
=
Dt3 = ____________ s
Dt 6 =
____________ s
____________ s
v = ____________ m/s
Determina l’intervallo di tempo che il treno impiega a percorrere il tratto AB (vedi
figura) (transito della testa del treno)
Dt 1 =
____________ s
Dt4 = ____________ s
Tempo medio
5)
Dt 2 =
Dt 2 =
____________ s
Dt5 = ____________ s
Dt
=
Dt3 = ____________ s
Dt 6 =
____________ s
____________ s
3)
Stima la lunghezza del tratto AB, contando gli elementi che
compongono la rotaia.
4)
Determina la velocità media del treno nel tratto AB.
v = _________ m/s
Determina la velocità che il treno possiede quando percorre la parte centrale dell’ultima
curva prima dell’arrivo (metodo punta – coda)
Dt 1 =
____________ s
Dt4 = ____________ s
Tempo medio
Velocità del treno
Dt 2 =
____________ s
Dt5 = ____________ s
Dt
=
Dt3 = ____________ s
Dt 6 =
____________ s
____________ s
v = ____________ m/s
Tutti i contenuti (testi, foto, grafica) presenti all’interno di questo documento sono di esclusiva proprietà di Parco della Standiana S.r.l. e non potranno
quindi essere copiati, modificati, pubblicati, riscritti, distribuiti e commercializzati se non previa preventiva ed espressa
autorizzazione di Parco della Standiana. Il download del documento può essere eseguito solo per uso strettamente personale.
Armati di coraggio e sali a bordo con gli strumenti ricevuti per le misure.
Presta attenzione alle sensazioni che provi sul tuo corpo e fai partire
l’acquisizione dei dati con la strumentazione di misura in tempo reale.
Concentrati e buon LANCIO!!!!!
Registra le tue sensazioni
6)
Le seguenti figure mostrano il treno dell’Ispeed in diversi punti della traiettoria.
Associa la sensazione corporea, rispetto al tuo peso, che hai provato.
ALL’INIZIO DELLA PRIMA
SALITA
Più pesante
Più leggero
Senza peso
Normale
PRIMA DELLA SOMMITA’
Più pesante
Più leggero
Senza peso
Normale
Più pesante
Più leggero
Senza peso
Normale
ALL’INIZIO DELLA
DISCESA
Più pesante
Più leggero
Senza peso
Normale
IN FONDO ALLA PRIMA
DISCESA
Più pesante
Più leggero
Senza peso
Normale
ALLA SOMMITA’
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q
q
q
q
Ti sei sentito cadere verso il suolo.
Ti sei sentito sbalzato lontano dal suolo.
Ti sei sentito incollato al sedile
Ti sei sentito spingere indietro
ULTIMA CURVA
Le misure in tempo reale
Osserva sul display della calcolatrice i grafici della pressione
a
e dell’accelerazione verticale ( z ) in funzione del tempo
relativi al tracciato della prima collina. Ti riportiamo
comunque i grafici della pressione e dell’accelerazione
verticale.
Analizzali e rispondi alle seguenti domande
7) Dove è il treno, quando la
pressione assume il valore
102,15
minimo?
102,10
9)
102,05
Dove è il treno, quando la
pressione assume il valore
massimo?
102,00
Pressione (kPa)
8)
Determina la differenza di
pressione fra il punto di
partenza e quello di arrivo nel
punto più alto della attrazione.
101,95
101,90
101,85
101,80
101,75
101,70
101,65
101,60
101,55
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
14
15
16
17
18
19
20
Tempo (s)
10) Sapendo che ad una variazione
di 0,1 kPa di pressione
atmosferica corrisponde un
dislivello in altezza di circa 8
m, determina la massima
l’altezza che il treno raggiunge.
55
50
45
40
2
Acc verticale (m/s )
35
11) Quanto è durata
discesa?
la prima
12) In quali punti del tracciato
l’accelerazione
verticale
raggiunge i massimi valori?
30
25
20
15
10
5
0
-5 3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
18
19
20
-10
-15
Tempo (s)
13) In quali punti del tracciato
N.B. L'accelerazione che hai usato esprime un'accelerazione
l’accelerazione
verticale come una forza per unità di massa campione (quella insita nel
raggiunge i minimi valori?
dispositivo). Pertanto se l'accelerometro misura 10 m/s2 non
significa che ti sei mosso, ma semplicemente rappresenta il peso
su unità di massa del dispositivo stesso.
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14) Completa la seguente tabella relativa all’accelerazione verticale mostrata nel grafico
precedente.
Posizione del
treno
Istante tempo
(s)
Accelerazione
registrata
(m/s2)
Accelerazione
in g
(10 m/s2)
Sensazione
passeggero
rispetto al
peso
Prima della
sommità
Alla sommità
Dopo la sommità
Alla fine della
discesa
Osserva sul display della calcolatrice il grafico dell’accelerazione
a
longitudinale ( x ) in funzione del tempo. Ti riportiamo
comunque il grafico dell’accelerazione longitudinale registrata
durante la partenza.
Analizzalo e rispondi alle seguenti domande
15) Quanto tempo è durata la fase di
14
massima accelerazione?
12
10
8
Acc orizzontale (m/s2)
6
16) Determina l’accelerazione media
del treno in questa fase.
4
2
0
-2 3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
-4
-6
17) In prima approssimazione di che
moto si è mosso il treno durante la
fase di spinta?
q Moto rettilineo uniforme
q Moto circolare uniforme
q Moto uniformemente accelerato
q Moto vario
18) In quale verso del moto un
passeggero si sente spinto?
Determina la velocità finale
raggiunta dal treno in questa fase
del moto.
-8
-10
Tempo (s)
19) Quale lavoro ha fatto il sistema di lancio
dell’Ispeed, per fare raggiungere al
treno tale velocità, supponendo che il
moto avvenga in assenza di attrito?
20) Quale potenza ha sviluppato il sistema
di lancio?
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L'energia in azione
21) Individua quali forme d’energia (cinetica, potenziale gravitazionale, elettrica, ecc.) sono
coinvolte in Ispeed.
23) In quale punto dell’attrazione l’energia
potenziale gravitazionale è massima?
24) Individua almeno tre sorgenti di attrito
nell’attrazione su tutto il percorso
26) Durante la partenza, il treno acquista una notevole energia cinetica. Qual è la fonte di
questa energia?
28) Per descrivere il processo di trasformazione d’energia avvenuto durante il percorso sulla
collina nelle zone indicate, annerisci le barre degli istogrammi nel modo che ritieni più
opportuno.
Termica
Cinetica
Graviazionale
Energia totale
In alto
Termica
Cinetica
Graviazionale
Energia totale
Termica
Cinetica
Graviazionale
Energia totale
A metà salendo
A metà scendendo
Termica
Cinetica
Graviazionale
Energia totale
Termica
Cinetica
Graviazionale
Energia totale
All’inizio della prima
salita
Alla fine della prima
discesa
29) Determina l’energia meccanica totale posseduta dal treno alla sommità della prima
collina.
30) Determina quale deve essere la sua velocità all’inizio della salita perché il treno possa
salire alla sommità.
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31) Determina la lunghezza del tratto di lancio, utilizzando le informazioni sull'energia
cinetica ottenute dalle domande precedenti e il valore dell'accelerazione media nella
fase di lancio ricavato dal grafico dell'accelerazione longitudinale. (Ricorda il teorema
dell'energia cinetica)
Alla ricerca di risposte
32) Quale dei seguenti disegni meglio rappresenta il diagramma della forza peso (W) e della
reazione normale (N) su di un passeggero alla sommità della prima collina?
33) Quale dei seguenti disegni rappresenta il diagramma della forza peso (W) e della
reazione normale (N) su di un passeggero alla fine della prima discesa?
Durante la frenata, il tuo corpo si è sentito spingere in avanti. Spiega il punto di vista fisico
secondo due osservatori, uno a terra l’altro a bordo.
34) Punto di vista di un osservatore a
terra.
35) Punto di vista di un osservatore a
bordo.
36) Il tracciato dell'Ispeed segue percorsi
tortuosi e in molti punti le curve sono
inclinate. Rappresenta nel punto
bianco indicato sulla seguente figura
il diagramma delle forze agenti sul
treno. Forse queste curve sono più
adrenaliniche delle curve orizzontali,
ma sapresti trovare un altro motivo
più pratico perché queste siano
preferite da chi progetta queste
attrazioni.
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