Dilatazione lineare dei solidi

Materie:Appunti
Categoria:Fisica

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Testo

Dilatazione termica lineare dei solidi
Gruppo: Spagnoli A., Gironella A., Dybon A., Paciotti A.
Materiale: Serie di 2 tubi cavi (Alluminio, Rame)
Pentolino elettrico
Tubo di gomma
Bicchiere d’alluminio
2 stativi con morsetto e pinza
Decimetro su specchio
Lametta, cannuccia di paglia
Blocco di supporto in legno
Descrizione: Sul nostro piano di lavoro abbiamo notato uno strumento utilizzato
per calcolare la dilatazione termica lineare di alcuni solidi. Il
dispositivo era costituito da un pentolino elettrico collegato ad un
tubo di gomma nel quale era stata precedentemente inserita una
sbarra di alluminio cava al suo interno. Quest’ultima era sostenuta
ad una estremità da un morsetto fissato su di uno stativo. L’altro
capo era sorretto da una lametta posta su un blocco di legno; sulla
lametta era stata collocata una cannuccia lievemente inclinata a
sinistra. Dietro di essa era sistemato un decimetro su specchio.

Presentazione ed
Elaborazione Dati :

Abbiamo constatato che la misura del tubo di alluminio era di
64 cm e la temperatura atmosferica era di 20 °C.
Abbiamo acceso il pentolino fino a far bollire l’acqua al suo
interno e quando questa ha attraversato il tubo abbiamo
osservato che la cannuccia si era spostata verso destra fino a
fermarsi.
Abbiamo ripetuto l’esperienza con una sbarra di rame della stessa
lunghezza e alla stessa temperatura rilevando un altro spostamento
della pagliuzza.
Nel primo caso la cannuccia si è mossa di 2,0 cm (tubo di
alluminio);
nel secondo invece abbiamo rilevato uno spostamento di 1,7 cm
(tubo di rame).
Fig. 1
* F
O posizione iniziale indice
F posizione finale indice
AB allungamento del tubo
K punto appoggio lametta A B
KO lunghezza cannuccia(19,9cm)
KA altezza lametta(0,98cm)
OF spostamento indice(Al 2,0 cm)
(Cu 1,7 cm) K

Osservando la figura 1 possiamo ricavare l’allungamento del tubo eseguendo semplicemente una equazione ottenendo:
OF : AB = KO : KA
e quindi:
Sostituendo ad OF i valori dello spostamento dell’indice dei tubi si otterrà l’allungamento dei due metalli.
Conclusione: Con questa esperienza e dai dati raccolti abbiamo potuto
costatare che diversi corpi solidi, pur essendo nelle stesse
condizioni, hanno reagito differentemente all’innalzamento della
temperatura (100 °C), e più precisamente che l’alluminio si è
maggiormente dilatato del rame. Ciò ci porta a concludere che
per ogni solido l’allungamento termico avviene secondo una
stessa legge (Legge della dilatazione lineare) ed esattamente
quando la temperatura passa da 0 °C a t °C, la lunghezza
dell’oggetto passa dal valore a tale che
t
oppure
(1+11t)

Esempio