Primi 2 principi della dinamica

Materie:	Appunti
Categoria:	Fisica
Download:	601
Data:	14.03.2001
Numero di pagine:	6
Formato di file:	.doc (Microsoft Word)

Relazione di fisica
Obiettivi
L’obbiettivo di questo esperimento è dimostrare la validità dei primi due principi della dinamica:
1. Un corpo in moto continua a muoversi con velocità costante se la somma vettoriale delle forze esterne agenti su di esso è uguale a zero. (La prima legge è nota anche con il nome di principio di inerzia)
2. Una forza risultante diversa da zero applicata ad un corpo produce un’accelerazione proporzionale alla forza e avente la stessa direzione e lo stesso verso della forza. La costante di proporzionalità è l’inverso della massa del corpo:
F=ma
Strumenti utilizzati per condurre l’esperimento:
1. Rotaia a cuscino d’aria( permette di avere una superficie completamente piana ed un attrito quasi nullo)
2. Due fotocellule da posizionare agli estremi della rotaia
3. Cronometro per la misurazione dei tempi
4. Un metro per la misurazione delle distanze
5. Un carrello che scorre sulla rotaia
6. Un cartoncino da posizionare sul carrello per poter azionare le fotocellule
7. Vari pesi da posizionare sul carrello
8. Una corda collegata al carrello
9. Una carrucola per la corda alla quale verranno di volta in volta attaccati
10. Pesi da 10g, 20g, 30g
Simboli usati
F: forza
m: massa
a: accelerazione
S: spazio
gp: grammi peso
t: tempo
g: gravità terrestre
S=1at² : legge oraria del moto del carrello
2
Svolgimento dell’esperimento
Dopo essersi assicurati dell’orizzontalità della rotaia si può sistemare il carrello su di essa. Senza attaccare pesi al carrello si nota che questo rimane fermo sulla rotaia ma basta applicargli una piccolissima forza perché questo si muova.
Ora invece sistemiamo il carrello vicino alla prima fotocellula che dista dalla seconda 1,05m e colleghiamolo al filo passante per la carrucola a cui e stato appeso un peso di 10g.
Lasciamo partire il carrello, quando il cartoncino oscurerà la prima fotocellula, il cronometro partirà per poi fermarsi quando verrà oscurata la seconda fotocellula; prendiamo nota del tempo (2,38s) e ripetiamo l’esperimento ma appendendo alla corda 20g e 30g registrando i rispettivi tempi (1,69s; 1,40s).
Adesso togliamo al carrello 1/3 della sia massa e ripetiamo così l’esperimento descritto sopra registrando nuovamente i dati.
Infine riportiamo il carrello alla sua massa originaria ma riduciamo la distanza tra le fotocellule a 68cm e ripetiamo l’esperimento prendendo nuovamente nota dei risultati ottenuti.
TABELLE
PROVA 1
Distanza tra le fotocellule di 1,05m
10g
2.38s
20g
1.69s
30g
1.40s
PROVA 2
riduzione della massa del carrello di 1/3
10g
1.95s
20g
1.45s
30g
1.21s
PROVA 3
Massa originaria ma distanza tra fotocellule ridotta a 68cm
10g
1.87s
20g
1.34s
30g
1.25s
Verifica della prima legge di Newton
All’inizio dell’esperimento il carrello, che non era ancora collegato con nessun peso, restava fermo ma bastava applicare una piccolissima forza su di esso perché si muovesse senza rallentare visto che l’attrito sulla rotaia è quasi nullo. Quindi in assenza di attrito il carrello continua a muoversi senza rallentamenti verificando così la prima legge di Newton
Verifica della seconda legge di Newton
Tutte le misurazioni effettuate con i vari pesi e le varie distanze sono serviti a dimostrare la seconda legge di Newton:
sappiamo che questa è uguale a F=ma ma visto che il moto del carrello è uniformemente accelerato (L’accelerazione è g) la legge oraria del moto è S=1at² (la velocità iniziale è 0) che si può anche
2
riscrivere nel modo seguente: a=2S.
t²
Quindi possiamo riscrivere la prima legge di Newton così: F=m.2S o in modo ancor migliore Ft²=2mS dove F e t² sono le
t²
variabili e 2mS le costanti, quindi se noi dimostriamo che Ft²
è costante allora avremo verificato la seconda legge di Newton.
VERIFICA DELLE COSTANTI
PROVA 1
Forza tempo Ft²
10g
2.38s
56.6gps²
20g
1.69s
57gps²
30g
1.40s
58.8gps²
Considerando un certo margine d’errore abbiamo ottenuto una costante.
PROVA 2
Forza tempo Ft²
10g
1.95s
38gps²
20g
1.45s
42gps²
30g
1.21s
43gps²
Il margine d’errore aumenta anche perché abbiamo ridotto la massa del carrello e aumentato il peso la cui massa quindi influisce in maniera maggiore.
PROVA 3
Forza tempo Ft²
10g
1.87s
35gps²
20g
1.34s
36gps²
30g
1.25s
37.5gps²
Anche questa è una costante quindi abbiamo dimostrato la seconda legge di Newton.
Relazione di fisica
Obiettivi
L’obbiettivo di questo esperimento è dimostrare la validità dei primi due principi della dinamica:
1. Un corpo in moto continua a muoversi con velocità costante se la somma vettoriale delle forze esterne agenti su di esso è uguale a zero. (La prima legge è nota anche con il nome di principio di inerzia)
2. Una forza risultante diversa da zero applicata ad un corpo produce un’accelerazione proporzionale alla forza e avente la stessa direzione e lo stesso verso della forza. La costante di proporzionalità è l’inverso della massa del corpo:
F=ma
Strumenti utilizzati per condurre l’esperimento:
1. Rotaia a cuscino d’aria( permette di avere una superficie completamente piana ed un attrito quasi nullo)
2. Due fotocellule da posizionare agli estremi della rotaia
3. Cronometro per la misurazione dei tempi
4. Un metro per la misurazione delle distanze
5. Un carrello che scorre sulla rotaia
6. Un cartoncino da posizionare sul carrello per poter azionare le fotocellule
7. Vari pesi da posizionare sul carrello
8. Una corda collegata al carrello
9. Una carrucola per la corda alla quale verranno di volta in volta attaccati
10. Pesi da 10g, 20g, 30g
Simboli usati
F: forza
m: massa
a: accelerazione
S: spazio
gp: grammi peso
t: tempo
g: gravità terrestre
S=1at² : legge oraria del moto del carrello
2
Svolgimento dell’esperimento
Dopo essersi assicurati dell’orizzontalità della rotaia si può sistemare il carrello su di essa. Senza attaccare pesi al carrello si nota che questo rimane fermo sulla rotaia ma basta applicargli una piccolissima forza perché questo si muova.
Ora invece sistemiamo il carrello vicino alla prima fotocellula che dista dalla seconda 1,05m e colleghiamolo al filo passante per la carrucola a cui e stato appeso un peso di 10g.
Lasciamo partire il carrello, quando il cartoncino oscurerà la prima fotocellula, il cronometro partirà per poi fermarsi quando verrà oscurata la seconda fotocellula; prendiamo nota del tempo (2,38s) e ripetiamo l’esperimento ma appendendo alla corda 20g e 30g registrando i rispettivi tempi (1,69s; 1,40s).
Adesso togliamo al carrello 1/3 della sia massa e ripetiamo così l’esperimento descritto sopra registrando nuovamente i dati.
Infine riportiamo il carrello alla sua massa originaria ma riduciamo la distanza tra le fotocellule a 68cm e ripetiamo l’esperimento prendendo nuovamente nota dei risultati ottenuti.
TABELLE
PROVA 1
Distanza tra le fotocellule di 1,05m
10g
2.38s
20g
1.69s
30g
1.40s
PROVA 2
riduzione della massa del carrello di 1/3
10g
1.95s
20g
1.45s
30g
1.21s
PROVA 3
Massa originaria ma distanza tra fotocellule ridotta a 68cm
10g
1.87s
20g
1.34s
30g
1.25s
Verifica della prima legge di Newton
All’inizio dell’esperimento il carrello, che non era ancora collegato con nessun peso, restava fermo ma bastava applicare una piccolissima forza su di esso perché si muovesse senza rallentare visto che l’attrito sulla rotaia è quasi nullo. Quindi in assenza di attrito il carrello continua a muoversi senza rallentamenti verificando così la prima legge di Newton
Verifica della seconda legge di Newton
Tutte le misurazioni effettuate con i vari pesi e le varie distanze sono serviti a dimostrare la seconda legge di Newton:
sappiamo che questa è uguale a F=ma ma visto che il moto del carrello è uniformemente accelerato (L’accelerazione è g) la legge oraria del moto è S=1at² (la velocità iniziale è 0) che si può anche
2
riscrivere nel modo seguente: a=2S.
t²
Quindi possiamo riscrivere la prima legge di Newton così: F=m.2S o in modo ancor migliore Ft²=2mS dove F e t² sono le
t²
variabili e 2mS le costanti, quindi se noi dimostriamo che Ft²
è costante allora avremo verificato la seconda legge di Newton.
VERIFICA DELLE COSTANTI
PROVA 1
Forza tempo Ft²
10g
2.38s
56.6gps²
20g
1.69s
57gps²
30g
1.40s
58.8gps²
Considerando un certo margine d’errore abbiamo ottenuto una costante.
PROVA 2
Forza tempo Ft²
10g
1.95s
38gps²
20g
1.45s
42gps²
30g
1.21s
43gps²
Il margine d’errore aumenta anche perché abbiamo ridotto la massa del carrello e aumentato il peso la cui massa quindi influisce in maniera maggiore.
PROVA 3
Forza tempo Ft²
10g
1.87s
35gps²
20g
1.34s
36gps²
30g
1.25s
37.5gps²
Anche questa è una costante quindi abbiamo dimostrato la seconda legge di Newton.