Il Moto

Il Moto
Lunedi 24/Ottobre/2011
Il moto: ................................................................................................................................................ 2
Movimento di una persona ................................................................................................................... 3
Grafico del moto: s(t) ......................................................................................................................... 3
Grafico della velocità: v(t) .................................................................................................................. 4
Accelerazione a(t): ............................................................................................................................. 4
Studio del moto di un corpo su guida rettilinea ...................................................................................... 5
Piano inclinato ..................................................................................................................................... 6
Strumenti ............................................................................................................................................. 8
Riferimenti Bibliografici ..................................................................................................................... 2
L’equilibrio delle forze ....................................................................................................................... 5
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Il moto:
Con quali grandezze fisiche possiamo descrivere il movimento dei corpi?
Indica nel riquadro i concetti o le proprietà più importanti che per te sono
collegati al concetto di movimento dei corpi.
Riferimenti
Bibliografici
• http://cird.uniud.it/
espb/DOCENTE
/MAT_DOC.HT
M
• http://www.fra
ncescozumb
o.it/zumbo/
tacconepdf/l
ezione_on_li
ne_classe_I_i
l_moto_rettil
ineo_unifor
me.pdf
• http://qinf.fisica
.unimi.it/~p
aris/FisBio/
Cin1FC.pdf
Come si può fare per definire le posizioni dei corpi in modo non ambiguo?
Che cosa è la traiettoria?
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Movimento di una persona
Materiali: sonar (vedi scheda Strumenti), computer.
Attività’: Il sonar collegato al computer deve essere posto su di un tavolo, in
modo che "veda" solo la persona che cammina davanti ad esso.
Grafico del moto: s(t)
Provate a realizzare movimenti (possibilmente regolari) di avvicinamento e
allontanamento dal sonar, con soste e non, e provate a commentare i grafici del
moto, s(t), ottenuti sul pc, magari riportando i più significativi.
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Ora provate ad eseguire i moti assegnati (vedi schede aggiuntive).
Commentate i risultati ottenuti. Che significato hanno i punti sul grafico? Che
significato hanno i tratti orizzontali?
Grafico della velocità: v(t)
Provate a eseguire i moti con i grafici della velocità assegnati. Che significato
hanno i tratti orizzontali? E quelli con più pendenza?
Come chiameresti la variabile Δt/Δs?
Accelerazione a(t):
L’accelerazione ha il significato di cambiamento della velocita’.
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Accelerazione media e’ definita come : ………..
Accelerazione istantanea:…………
Studio del moto di un corpo su guida rettilinea
Materiali: sonar (vedi scheda Strumenti), rotaia, carrello, elettrocalamita,
computer.
Attività’: Il sonar collegato al computer deve essere posto sulla rotaia
all’estremita’ opposta dell’elettrocalamita.
Messa in piano della rotaia:
Posizionare la rotaia in orizzontale. Porre il carrellino al centro della rotaia e
fare in modo che resti fermo agendo sulla vite.
Portare il carrellino dalla parte dell’elettrocalamita. Verificare il tipo di moto del
carrello una volta lasciata libero di muoversi.
Che tipo di moto si ottiene? Com’è la velocità?
E’ in accordo con quanto previsto dalle leggi della dinamica? Come interpreti
eventuali deviazioni dal moto aspettato?
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L’equilibrio
delle forze
Per disegnare il
diagramma delle
forze
conviene
scegliere
un
sistema
di
riferimento
bidimensionale
Oxy con asse x
diretta nel verso
del
piano
inclinato, asse y
perpendicolare al
piano e diretta
verso
l'alto
e
origine nel punto
occupato
inizialmente dal
corpo.
Le forze agenti
sono la forza di
gravità FP = m
g,
diretta
verticalmente
verso il basso e
il vincolo FV del
piano
che
ha
direzione e verso
dell'asse y.
Per determinare
l'accelerazione
del
corpo,
dobbiamo
sommare
vettorialmente le
due forze per
trovarne
la
risultante
Ftot.
Come
regolarsi
con
l'intensità
del vincolo?
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Piano inclinato
Studiare il moto del carrello sul piano inclinato rispetto all’orizzontale di un
angolo ==………(che corrispondono a n= …….giri della vite).
Com’è il profilo del grafico spazio - tempo?
Com’è il profilo del grafico velocità - tempo? Calcolare l’accelerazione media
nel tratto a pendenza costante.
Confrontarla con il valore teorico assumendo che l’accelerazione di un corpo in
caduta libera vale g=9.8m/s2.
I due valori sono confrontabili? Quali possono essere le cause della loro
diversità?
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Ripetere le misure aggiungendo una massa al carrello. Come varia
l’accelerazione? Perché’?
Galileo riuscì a determinare il valore dell'accelerazione di gravità, cioè della
grandezza che regola il moto dei corpi che cadono verso il centro della Terra,
studiando la caduta di sfere ben levigate lungo un piano inclinato, anch'esso
ben levigato. Riuscì a ottenere un valore di poco inferiore a quello oggi noto
(9,80665 m/s2), a causa di errori sistematici dovuti all'attrito, che non poteva
essere completamente eliminato. Quindi, utilizzando lo stesso esperimento di
Galileo, come faresti a determinare l’accelerazione di gravità?
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Strumenti
Il sonar: per misurare la distanza di un oggetto da un fissato riferimento si può
sfruttare la riflessione di un’onda sonora da parte dell'oggetto e ricavare la
distanza dalla misura del tempo impiegato dal segnale acustico a percorrere i due
tratti di andata e ritorno. Si tratta di un generatore/ricevitore di brevi treni
d’impulsi ultrasonori che misura l'intervallo di tempo trascorso tra l'emissione e
la ricezione dell'impulso riflesso da un oggetto. (Le onde sonore sono definite
ultrasoniche quando hanno frequenze a partire da circa 20 kHz, limite massimo
di percezione per gli uomini.)
Nota la velocità del suono in aria alla temperatura ambiente, si può tradurre il
tempo misurato in distanza percorsa dall'onda sonora: se c è la velocità del suono
c= (331+0.6 t) m/s in aria.
Se t è il tempo di andata e ritorno del segnale, allora la distanza x dell'oggetto dal
sonar si ricava dalla relazione x=ct/2.
Questo tipo di sensore è usato, ad esempio, nelle macchine fotografiche per la
messa a fuoco automatica.
La frequenza dell'onda sonora è tipicamente dell'ordine di alcune decine di kHz e
l'angolo di apertura del fascio è dell'ordine di 15°. Dato che è necessario un
intervallo minimo tra l'istante in cui termina la trasmissione dell'impulso sonoro
e quello in cui inizia la ricezione dell'eco, vi è un limite (di solito dell'ordine di 50
cm) per la distanza minima misurabile. Dato che l'intensità dell'impulso cala
circa quadraticamente con la distanza, esiste quindi anche un limite massimo per
le distanze misurabili (tipicamente 10 m).
L’interfaccia è un insieme di circuiti elettronici che permette di trasformare
l’informazione proveniente dal sensore in informazione trattabile dal calcolatore
e viceversa. Il calcolatore, mediante un programma di gestione, scambia
informazioni con l’interfaccia ed elabora quelle ricevute.
La rotaia è lunga approssimativamente un metro; è un profilato in lega di
alluminio su cui vengono praticati dei forellini molto piccoli distribuiti
uniformemente. La rotaia può essere inclinata tramite una vite, 6giri/0.5o. Una
estremità del profilato viene chiusa mentre l’altra viene connessa a un
compressore con il quale si forza l’aria al suo interno. In questo modo, tra la
superficie inferiore dell’oggetto che si muove e il profilato si viene a creare un
cuscino d’aria che rende l’attrito praticamente trascurabile.
Fig. 1 Schema di funzionamento di un sonar
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