Relazione di Fisica sulla dinamica

Materie:Altro
Categoria:Fisica

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Testo

Relazione di Fisica
Ivan Meduri 2° B 27/04/05

Verifica sperimentale del secondo principio della dinamica

OBIETTIVI: dimostrare sperimentalmente la proporzionalità diretta presente tra forza e accelerazione.
STRUMENTI UTILIZZATI: Rotaia a cuscino d’aria
Carrellino
Dischetti metallici da applicare sul carrellino
Carrucola
DESCRIZIONE DELL’ESPERIENZA: La validità della seconda legge della dinamica e, soprattutto, la relazione di proporzionalità diretta tra la forza applicata ad un corpo e l’accelerazione da questo acquisita si possono verificare sperimentalmente in laboratorio con una tecnica di misura che consiste sostanzialmente nell’analizzare il moto di un carrello mentre scorre su una rotaia a trascinamento sotto l’azione di forze di intensità variabile.
Per rilevare la dipendenza di proporzionalità diretta tra forza e accelerazione, è necessario mantenere rigorosamente costante il valore della massa in moto al variare della forza. Per questo si dovranno collocare fin dall’inizio dell’esperimento sul carrello tutti i dischetti metallici che si utilizzeranno in seguito per modificare il valore della forza traente e trasferirli man mano sul sostegno per creare le forze desiderate.
Aumentando di volta in volta lo spazio percorrente del carrello e aggiungendo progressivamente i piccoli pesi, verranno calcolati prima i tempi impiegati per percorrere tale tratto e poi le relative accelerazioni. Alla fine dell’esperimento si avrà un confronto tra i dati ottenuti sperimentalmente e quelli teorici.
DISEGNO:

SVOLGIMENTO:
Tabella riassuntiva dei valori ottenuti:

S (cm±0,1cm)
30
40
50
60
m1 (g)
t1 (s±0,01s)
a1 (cm/s²) = 2S/t²
5
2,63
8,67
5
3,07
8,48
5
3,47
8,3
5
3,83
8,2
m2
t2
a2
10
1,70
20,76
10
2,00
20
10
2,26
19,5
10
2,46
19,8
m3
t3
a3
15
1,35
32,92
15
1,59
31,6
15
1,78
31,5
15
1,95
31,5
m4
t4
a4
20
1,16
44,5
20
1,35
43,8
20
1,52
43,28
20
1,66
43,5
amedia = a1 + a2 + a3 + a4 /4
26,71
25,9
25,6
25,76
Il valore teorico dell’accelerazione si calcola utilizzando la seguente formula: a = mg/M + m
Dimostrazione:
T = Ma
m g – T = Ma
mg – Ma = ma
mg = (M + m) a
a = mg/M + m
In questo caso (M + m) rappresenta la massa totale del sistema, equivalente a 425 g. L’accelerazione gravitazionale g, uguale a 9,8 m/s2, deve essere trasformata in cm, per assicurare la piena riuscita dell’esperimento.
9,8 m/s² = 980 cm/s²
La media delle masse utilizzate durante la prova è 50 g. Utilizzo la formula precedentemente dimostrata per calcolare l’accelerazione teorica media assumendo come massa, appunto, 50 g.

somma delle ateorica = mg/M + m = (50 g)(980 cm/s²)/425 g + 50 g = 103,15 cm/s²
ateorica media = 103, 15 cm/s² / 4 = 25,8 cm/s²
asperimentale media = 26,71 cm/s² + 25,9 cm/s² + 25,6 cm/s² + 25,76 cm/s² / 4 = 25,9 cm /s²
CONCLUSIONE : dopo una serie di misurazioni e di calcoli effettuati, si può facilmente dedurre la riuscita dell’esperimento, poiché l’accelerazione media ottenuta sperimentalmente (25,9 m/s²) si avvicina molto a quella teorica, calcolatasi tramite una particolare formula (25,8 cm/s²). Si è anche dimostrata la seconda legge della dinamica, perché si nota come all’aumentare della forza che agisce sul corpo, aumenta anche l’accelerazione prodotta da esso.

Relazione di Fisica
Ivan Meduri 2° B 27/04/05

Verifica sperimentale del secondo principio della dinamica

OBIETTIVI: dimostrare sperimentalmente la proporzionalità diretta presente tra forza e accelerazione.
STRUMENTI UTILIZZATI: Rotaia a cuscino d’aria
Carrellino
Dischetti metallici da applicare sul carrellino
Carrucola
DESCRIZIONE DELL’ESPERIENZA: La validità della seconda legge della dinamica e, soprattutto, la relazione di proporzionalità diretta tra la forza applicata ad un corpo e l’accelerazione da questo acquisita si possono verificare sperimentalmente in laboratorio con una tecnica di misura che consiste sostanzialmente nell’analizzare il moto di un carrello mentre scorre su una rotaia a trascinamento sotto l’azione di forze di intensità variabile.
Per rilevare la dipendenza di proporzionalità diretta tra forza e accelerazione, è necessario mantenere rigorosamente costante il valore della massa in moto al variare della forza. Per questo si dovranno collocare fin dall’inizio dell’esperimento sul carrello tutti i dischetti metallici che si utilizzeranno in seguito per modificare il valore della forza traente e trasferirli man mano sul sostegno per creare le forze desiderate.
Aumentando di volta in volta lo spazio percorrente del carrello e aggiungendo progressivamente i piccoli pesi, verranno calcolati prima i tempi impiegati per percorrere tale tratto e poi le relative accelerazioni. Alla fine dell’esperimento si avrà un confronto tra i dati ottenuti sperimentalmente e quelli teorici.
DISEGNO:

SVOLGIMENTO:
Tabella riassuntiva dei valori ottenuti:

S (cm±0,1cm)
30
40
50
60
m1 (g)
t1 (s±0,01s)
a1 (cm/s²) = 2S/t²
5
2,63
8,67
5
3,07
8,48
5
3,47
8,3
5
3,83
8,2
m2
t2
a2
10
1,70
20,76
10
2,00
20
10
2,26
19,5
10
2,46
19,8
m3
t3
a3
15
1,35
32,92
15
1,59
31,6
15
1,78
31,5
15
1,95
31,5
m4
t4
a4
20
1,16
44,5
20
1,35
43,8
20
1,52
43,28
20
1,66
43,5
amedia = a1 + a2 + a3 + a4 /4
26,71
25,9
25,6
25,76
Il valore teorico dell’accelerazione si calcola utilizzando la seguente formula: a = mg/M + m
Dimostrazione:
T = Ma
m g – T = Ma
mg – Ma = ma
mg = (M + m) a
a = mg/M + m
In questo caso (M + m) rappresenta la massa totale del sistema, equivalente a 425 g. L’accelerazione gravitazionale g, uguale a 9,8 m/s2, deve essere trasformata in cm, per assicurare la piena riuscita dell’esperimento.
9,8 m/s² = 980 cm/s²
La media delle masse utilizzate durante la prova è 50 g. Utilizzo la formula precedentemente dimostrata per calcolare l’accelerazione teorica media assumendo come massa, appunto, 50 g.

somma delle ateorica = mg/M + m = (50 g)(980 cm/s²)/425 g + 50 g = 103,15 cm/s²
ateorica media = 103, 15 cm/s² / 4 = 25,8 cm/s²
asperimentale media = 26,71 cm/s² + 25,9 cm/s² + 25,6 cm/s² + 25,76 cm/s² / 4 = 25,9 cm /s²
CONCLUSIONE : dopo una serie di misurazioni e di calcoli effettuati, si può facilmente dedurre la riuscita dell’esperimento, poiché l’accelerazione media ottenuta sperimentalmente (25,9 m/s²) si avvicina molto a quella teorica, calcolatasi tramite una particolare formula (25,8 cm/s²). Si è anche dimostrata la seconda legge della dinamica, perché si nota come all’aumentare della forza che agisce sul corpo, aumenta anche l’accelerazione prodotta da esso.

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