Liceo Classico Vincenzo Gioberti
Classe IIC
Saffioti Paola
La forza di gravità è una forza conservativa
Obiettivo esperimento:
Verificare che la forza di gravità, ovvero la forza di attrazione tra due due corpi che è proporzionale al
prodotto delle masse in gioco e inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra i rispettivi centri
di massa, è una forza conservativa, ovvero una forza che conserva l'energia meccanica.
Materiale utilizzato:
rotaia a cuscino d'aria, con una scala graduata
fotocellule
carrello, che scorre lungo la rotaia, le fotocellule nell’istante in cui le attraversa
pesino
pompa
cordicella
timer
Un metro (con sensibilità di 1 mm), per misurare l’altezza e la lunghezza del rotaia
Richiamo teorico:
L’energia meccanica (Em) si presenta principalmente in due forme: l’energia cinetica e l’energia
potenziale.
L’energia cinetica (Ec) è legata al movimento, dove un corpo di massa (m) ha la capacità di
compiere un lavoro muovendosi a una velocità (v):
Ec = 1/2 m v2
L’energia potenziale (Ep) è l’energia legata alla posizione che un corpo potenzialmente ha
all’interno di un campo di forze conservative. Un corpo di massa (m) che si trova ad un’altezza (h)
possiede infatti la capacità di compiere un lavoro grazie alla forza peso (P = mg).
Ep = m g h
In questo caso l’energia potenziale è detta gravitazionale, poiché è dovuta appunto dalla forza di
gravità .
Il lavoro di una forza su un oggetto produce quindi un aumento della sua energia cinetica associato
però alla diminuzione della sua energia potenziale o viceversa. Infatti se si lascia cadere un corpo,
in assenza di attrito, l’energia potenziale diminuisce trasformandosi in energia cinetica (la velocità
aumenta al diminuire dell’altezza) mentre la somma delle due energie rimane la stessa durante tutto
il moto.
Ecf + Epf = Ec0+ Ep0
Emf = Em0
In assenza di attrito, l’energia meccanica finale (Emf) uguale alla somma delle due energie finali
(Ecf + Epf) rimane costante lungo l’intero percorso dell’oggetto ed uguale a quella iniziale (Emo =
Eco + Epo).
Procedimento:
Si pone all’inizio della rotaia il carrellino, il quale è collegato con una corda al supporto che regge il pesino.
Il carrellino e il gancio traino pesano 204,11 g , mentre il pesino e il suo supporto pesano 26,09 g. Il peso
complessivo del sistema è 230,2 g. Si posizionano alla distanza desiderata le due fotocellule e si aggancia il
pesino al suo supporto; viene dunque azionata la pompa che, al fine di rendere trascurabile l’attrito,
introduce aria nella rotaia. Azzerato il timer, si fa partire il carrellino e si annotano le variazioni di tempo
che intercorrono tra lo scatto della prima fotocellula e lo scatto della seconda fotocellula grazie al valore
segnato dal timer.
Raccolta e analisi dei dati:
Spazio (m) Tempo (s) a(m/s^2)
Massa
sistema
(Kg)
Forza peso a calcolata Errore %
(N)
con legge
dinamica
I prova
0,825
1,14
1,2696214 0,2302
22
0,2559429 1,1118284 6,625922
101
II prova
0,63
0,98
1,3119533 0,2302
528
0,2559429 1,1118284 8,256723
101
III prova
0,43
0,805
1,3271092 0,2302
936
0,2559429 1,1118284 8,82683
101
Errore % acc.
Su rotaia: 2,2061595658
a= 2 S/t
Velocità finale = 1,4473664211
Ep= 0,2111528925 j = m g h
Ec= 0,2411201524 j = ½ m v^2
Er % = 6,6259221494
Affinchè essa sia considerata una forza conservativa, il delta di Ep deve mantenersi costante al delta di Ec
durante un lavoro meccanico.
Ep f – Ep 0 = Ec f – Ec 0
Conclusione:
Con questo esperimento si può effettuare una valutazione sulla costanza dell’accellerazione; non si riesce
però a dimostrare il secondo principio della dinamica (F= m a), a causa di molteplici fattori: l’imperfezione
degli strumenti, l’oscillazione del pesino, svariati attriti che non si possono eliminare o calcolare.
