Seconda legge della dinamica

Materie:Appunti
Categoria:Fisica
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Data:22.02.2001
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Testo

TITOLO DELL’ESPERIENZA: Verifica della seconda legge di Newton (F = ma).
OBIETTIVO DELL’ESPERIENZA: verificare, in virtù della seconda legge di Newton F = ma, la relazione matematica di proporzionalità diretta che esiste tra una forza costante che viene applicata ad un oggetto che si muove in assenza di attrito e l’accelerazione del corpo stesso.
STRUMENTI:
- Rotaia a cuscino d’aria con scala centimetrata (sensibilità: 0.1 cm);
- Cronometro (sensibilità: centesimi di secondo);
- 2 intermedi;
- Carrello;
- Filo che lega il carrello al pesetto (peso: 30 g);
- Pesetti aggiuntivi (peso 1° esperienza: 10 g, peso 2° esperienza: 50 g);
- Carrucola;
- Aspirapolvere.

DESCRIZIONE DELL’ESPERIMENTO:
Per eseguire l’esperienza è necessario utilizzare una rotaia a cuscino d’aria, in modo tale che il carrello da noi utilizzato sia libero di muoversi.
• Dopo essersi accertati che la rotaia sia posta il più possibile parallela alla superficie del suolo (ricordiamo che se fosse inclinata il carrellino, a causa della sua forza peso, subirebbe un‘accelerazione in più oltre a quella che assume perché sottoposto alla forza costante dei pesetti) si dispone la strumentazione necessaria per l’esecuzione dell’esperimento.
• Si stabilisce lo spazio che il carrello deve percorrere, posizionando i due intermedi ad una determinata distanza sulla rotaia. La loro posizione è segnalata dalla scala centimetrata inserita nella rotaia.
• Si collega il carrello al portapesi con un filo di nylon. La direzione della forza costante dei pesetti, perpendicolare al moto del carrello, viene deviata tramite una carrucola in senso parallelo allo spostamento.
• Si collega il cronometro agli intermedi.
• Si colloca il carrello e in prossimità il primo intermedio, in modo da farlo partire da fermo (v0 = 0).
• Si lascia il carrello. Appena il carrello passa il primo traguardo il cronometro parte e, passato il secondo, si ferma, indicando il tempo impiegato a percorrere lo spazio tra i due intermedi.
• L’oggetto viene prontamente bloccato facendo attenzione che il portapesi non tocchi il pavimento prima che il carrellino passi il secondo intermedio, perché, se ciò si verificasse, lungo il suo percorso, il carrello non sarebbe sottoposto per un certo tratto alla forza costante, e si muoverebbe in moto rettilineo uniforme anziché uniformemente accelerato. Si prende nota del tempo indicato dal cronometro, ripetendo per sei volte la misurazione per accertarci della sua esattezza.
• L’esperienza è costituita da due prove, ognuna della quale differisce dall’altra per la disposizione dei pesetti (1° esperienza: inseriti nel portatesi collegato al carrello all’inizio, 2° esperienza: tolti dal portatesi e, altri pesi, inseriti sopra al carrello.
• Si raccolgono tutti i dati.
TABELLE:
PROVA N° 1
Massa carrello costante sottoposta a forze crescenti.
PROVA N° 2
Massa carrello variabile ma forza costante (0.294 N)
CALCOLI:
S1 = posizione prima fotocellula
S2= posizione seconda fotocellula
S = (S2 – S1 ) = 119 – 29 = 90 cm
t = ( t1+ t2 + t3 + t4 + t5 + t6 ) / 6 = (2.46 + 1.73 + 1.41 + 1.24 + 1.13 + 1.04) / 6 = 9.01 / 6 = 1,5016 s
a = 2 (S/t2 ) = 2 (90/1.50162 ) = 2 (90/2,25480256) = 39,914803 = 0.39 m/s2
CONCLUSIONI E OSSERVAZIONI:
Il rapporto F/a, in base al secondo principio di Newton, equivale alla massa del sistema (m).
Dai dati raccolti, questo rapporto è risultato costante entro l’errore, ed è possibile affermare la relazione di proporzionalità diretta tra F e a (m è la costante di proporzionalità); ciò ha avuto riscontro nell'elaborazione del grafico.
EVENTUALI PROPOSTE:
Sarebbe possibile verificare il secondo principio della dinamica determinando la relazione matematica che esiste tra la massa di un corpo e la sua accelerazione quando su di esso è applicata una forza costante. Sarebbe utile aumentare di volta in volta la massa, e notare come, all’aumento di questa, varia l’accelerazione.
Sarebbe possibile migliorare i calcoli utilizzando strumenti più precisi di quelli che avevamo.
TITOLO DELL’ESPERIENZA: Verifica della seconda legge di Newton (F = ma).
OBIETTIVO DELL’ESPERIENZA: verificare, in virtù della seconda legge di Newton F = ma, la relazione matematica di proporzionalità diretta che esiste tra una forza costante che viene applicata ad un oggetto che si muove in assenza di attrito e l’accelerazione del corpo stesso.
STRUMENTI:
- Rotaia a cuscino d’aria con scala centimetrata (sensibilità: 0.1 cm);
- Cronometro (sensibilità: centesimi di secondo);
- 2 intermedi;
- Carrello;
- Filo che lega il carrello al pesetto (peso: 30 g);
- Pesetti aggiuntivi (peso 1° esperienza: 10 g, peso 2° esperienza: 50 g);
- Carrucola;
- Aspirapolvere.

DESCRIZIONE DELL’ESPERIMENTO:
Per eseguire l’esperienza è necessario utilizzare una rotaia a cuscino d’aria, in modo tale che il carrello da noi utilizzato sia libero di muoversi.
• Dopo essersi accertati che la rotaia sia posta il più possibile parallela alla superficie del suolo (ricordiamo che se fosse inclinata il carrellino, a causa della sua forza peso, subirebbe un‘accelerazione in più oltre a quella che assume perché sottoposto alla forza costante dei pesetti) si dispone la strumentazione necessaria per l’esecuzione dell’esperimento.
• Si stabilisce lo spazio che il carrello deve percorrere, posizionando i due intermedi ad una determinata distanza sulla rotaia. La loro posizione è segnalata dalla scala centimetrata inserita nella rotaia.
• Si collega il carrello al portapesi con un filo di nylon. La direzione della forza costante dei pesetti, perpendicolare al moto del carrello, viene deviata tramite una carrucola in senso parallelo allo spostamento.
• Si collega il cronometro agli intermedi.
• Si colloca il carrello e in prossimità il primo intermedio, in modo da farlo partire da fermo (v0 = 0).
• Si lascia il carrello. Appena il carrello passa il primo traguardo il cronometro parte e, passato il secondo, si ferma, indicando il tempo impiegato a percorrere lo spazio tra i due intermedi.
• L’oggetto viene prontamente bloccato facendo attenzione che il portapesi non tocchi il pavimento prima che il carrellino passi il secondo intermedio, perché, se ciò si verificasse, lungo il suo percorso, il carrello non sarebbe sottoposto per un certo tratto alla forza costante, e si muoverebbe in moto rettilineo uniforme anziché uniformemente accelerato. Si prende nota del tempo indicato dal cronometro, ripetendo per sei volte la misurazione per accertarci della sua esattezza.
• L’esperienza è costituita da due prove, ognuna della quale differisce dall’altra per la disposizione dei pesetti (1° esperienza: inseriti nel portatesi collegato al carrello all’inizio, 2° esperienza: tolti dal portatesi e, altri pesi, inseriti sopra al carrello.
• Si raccolgono tutti i dati.
TABELLE:
PROVA N° 1
Massa carrello costante sottoposta a forze crescenti.
PROVA N° 2
Massa carrello variabile ma forza costante (0.294 N)
CALCOLI:
S1 = posizione prima fotocellula
S2= posizione seconda fotocellula
S = (S2 – S1 ) = 119 – 29 = 90 cm
t = ( t1+ t2 + t3 + t4 + t5 + t6 ) / 6 = (2.46 + 1.73 + 1.41 + 1.24 + 1.13 + 1.04) / 6 = 9.01 / 6 = 1,5016 s
a = 2 (S/t2 ) = 2 (90/1.50162 ) = 2 (90/2,25480256) = 39,914803 = 0.39 m/s2
CONCLUSIONI E OSSERVAZIONI:
Il rapporto F/a, in base al secondo principio di Newton, equivale alla massa del sistema (m).
Dai dati raccolti, questo rapporto è risultato costante entro l’errore, ed è possibile affermare la relazione di proporzionalità diretta tra F e a (m è la costante di proporzionalità); ciò ha avuto riscontro nell'elaborazione del grafico.
EVENTUALI PROPOSTE:
Sarebbe possibile verificare il secondo principio della dinamica determinando la relazione matematica che esiste tra la massa di un corpo e la sua accelerazione quando su di esso è applicata una forza costante. Sarebbe utile aumentare di volta in volta la massa, e notare come, all’aumento di questa, varia l’accelerazione.
Sarebbe possibile migliorare i calcoli utilizzando strumenti più precisi di quelli che avevamo.

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