ESPERIENZA N. 2

VERIFICA DELLE LEGGI DEL MOTO RETTILINEO UNIFORMEMENTE ACCELERATO

SCOPO DELL’ESPERIENZA: Verificare la legge oraria del moto rettilineo uniformemente accelerato e rappresentare graficamente la proporzionalità quadratica tra spazio e tempo.

MATERIALE OCCORRENTE: guida metallica, carrellino semovente, striscia di carta carbonata, marcatempo elettromagnetico, trasformatore, riga millimetrata.

PROCEDIMENTO: disporre la guida metallica sul banco e inclinarla, ponendo al di sotto di una sua estremità uno spessore (per esempio un libro). Posizionare all’estremità superiore della guida il marcatempo elettromagnetico e collegarlo al trasformatore da 6 V. Successivamente, sistemare sulla guida il carrellino semovente ed incastrare nell’apposito supporto ovoidale una striscia di carta carbone di lunghezza opportuna, pari cioè alla lunghezza della guida,  facendola scorrere tra le guide del marcatempo in modo che si trovi sotto il martelletto di quest’ultimo. La carta non deve avere avvolgimenti e deve essere poggiata sul tavolo in modo che durante il trascinamento offra il minimo attrito; a questo scopo, l’allineamento tra guida metallica e marcatempo è essenziale.

Mettere in moto il marcatempo e immediatamente dopo il carrellino, facendolo scivolare lungo la guida. Il marcatempo lascerà sulla carta carbonata tutta una serie di punti che permetteranno di valutare la velocità del carrellino. Ripetere l’esperienza due volte, variando l’inclinazione della guida, quindi raffrontare le tracce così lasciate sulla carta carbonata.

RACCOLTA DATI E RELATIVA ELABORAZIONE

PRIMA PARTE:

Tenendo conto che il martelletto del marcatempo elettromagnetico batte con una frequenza di 50 Hz, se ne deduce che esso lascia 50 tracce in un secondo.

§         Si suggerisce dunque, dopo aver tralasciato i primi punti della striscia, che possono presentare delle irregolarità anche abbastanza evidenti, di indicare il primo punto preso in considerazione con O: esso indicherà il punto in cui ha origine il moto. Indicare, poi, su ogni allineamento di punti con i numeri 1,2,3,4,… una successione di punti di riferimento distanti dieci tacche l’uno dall’altro: la distanza temporale tra i vari punti di riferimento corrisponderà a due decimi di secondo. Dal momento che il carrello parte da fermo, bisogna fare molta attenzione nel contare le tacche nel primo tratto del nastro, in quanto in quella zona esse sono molto addensate.

SECONDA PARTE:

§         Valutare le distanze Δs tra i punti 0-1, 1-2, 2-3,…(corrispondenti a Δt = 0,2 s) con una riga millimetrata.

§         Costruire una tabella con Δt (senza errore), Δs (con errore) , v_m (con errore), a_m (con errore), dove con v_m  e a_m indichiamo la velocità media e l’accelerazione media relative al tratto considerato.

§         Confrontare poi le v_m con la velocità media V_M relativa all’intero percorso. Quali considerazioni si possono fare?

§         Determinare poi l’accelerazione del carrello come media tra tutte le accelerazioni medie ottenute e valutare l’errore con la semidispersione.

TERZA PARTE:

§         Misurare con un righello la distanza s di ciascun punto (1,2,3,…) dall’origine O del moto.

§         Costruire una tabella in cui figurino le grandezze tempo t e spazio s percorso (0-1, 0-2, 0-3,…) (con errore) in ciascun intervallo di tempo.

§         Riportare in un grafico (t,s) i dati ottenuti (con i relativi errori) e tracciare la curva passante per l’origine che meglio approssima i dati stessi.

§         Quali considerazioni possono essere fatte?

§         Commentare il grafico ottenuto.

QUARTA PARTE:

§         Costruire un’altra tabella in cui figurino le grandezze tempo t, quadrato del tempo t² e spazio s percorso (0-1, 0-2, 0-3,…) (con errore) in ciascun intervallo di tempo.

§         Riportare in un grafico (t²,s) i dati ottenuti (con i relativi errori) e tracciare la retta passante per l’origine che meglio approssima i dati stessi.

§         Quali considerazioni possono essere fatte?

§         Commentare il grafico ottenuto.

QUINTA PARTE

§         Ciascuna v_m ottenuta in precedenza può essere pensata come la velocità istantanea nel punto centrale di ciascun intervallo Δt (0,1 s  ,  0,3 s  ,  0,5 s).

§         Riportare in grafico v_m in funzione di t e tracciare la retta che meglio approssima i dati stessi.

§         Quali considerazioni possono essere fatte?

§         Commentare il grafico ottenuto.

SESTA PARTE:

§         Ciascuna a_m ottenuta in precedenza può essere pensata come l’accelerazione istantanea nel punto centrale di ciascun intervallo Δt (0,1 s  ,  0,3 s  ,  0,5 s).

§         Riportare in grafico a_m in funzione di t e tracciare la retta che meglio approssima i dati stessi.

§         Quali considerazioni possono essere fatte?

§         Commentare il grafico ottenuto.

Ripetere l’esperimento, con grafici e tabelle, per un altro valore di velocità.

Commentare i risultati ottenuti.