Studio dei moti su un sistema di riferimento inerziale

Materie:Appunti
Categoria:Fisica
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Data:23.10.2007
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Testo

Relazione: Studio dei moti su un sistema di riferimento inerziale

SCOPO
1) verificare cosa succede quando un carrello su rotaia a cuscinetto d’aria viene sottoposto a una spinta iniziale.
2) verificare se il moto è costante, osservare quindi come il tempo varia in funzione dello spazio
3) verificare cosa succede aumentando la massa del carrello
STRUMENTI
➢ rotaia a cuscino d’aria provvista di carrello
➢ elettromagnete
➢ filo di nylon e rotellina
➢ pesetto di massa 1gr, piattello
➢ cronometro digitale (sensib= 0.2 s)
➢ Traguardi:
CONTENUTO TEORICO
➢ moto rettilineo uniforme: il corpo percorre distanze uguali in intervalli di tempo uguali.
➢ moto uniformemente accelerato: le variazioni di velocità sono direttamente proporzionali agli intervalli di tempo nei quali esse avvengono. v =at
➢ Studio del primo principio di inerzia
➢ Secondo principio della dinamica F =ma
DESCRIZIONE ESPERIMENTO
Si colloca il carrello sulla rotaia e lo si lascia attaccato all'elettromagnete che lo trattiene contrastando la forza del peso. Un flusso d’aria ne diminuisce l’attrito. Posti i traguardi a delimitare lo spazio nel quale si vuole prendere la misurazione si disattiva il magnete lasciando scorrere il carrello che, attraversandoli, fa partire l'orologio conta secondi che prende il tempo. Si ripete il tutto più volte per poi poter fare in fine la media tra le misure prese.
1. Prima parte dell'esperimento:
Moto rettilineo uniforme
SVOLGIMENTO
I traguardi sono messi distanti rispetto alla partenza del carrello poiché le misurazioni sono prese quando il corpo ha già acquistato velocità e quindi la velocità iniziale è maggiore di 0.
Al carrello viene attaccato un filo di nylon, che viene fatto passare sopra una puleggia (una rotellina) al termine della rotaia. All’estremità del filo troviamo un pesetto sospeso che cade a velocità costante trascinando con se il carrello che si muove di conseguenza in moto rettilineo uniforme. Si sono prese 10 misurazioni per ogni distanza percorsa: 10cm, 20cm, 30cm e 60cm.
ELABORAZIONE DATI
∆s = 10,0 cm
∆s = 20,0 cm
∆s = 30,0 cm
∆s = 60,0 cm
N
∆t (s)
N
∆t (s)
N
∆t (s)
N
∆t (s)
1
0,6
1
1,1
1
1,6
1
3,2
2
0,6
2
1,1
2
1,6
2
3,1
3
0,6
3
1,0
3
1,6
3
3,1
4
0,6
4
1,1
4
1,6
4
3,1
5
0,6
5
1,1
5
1,6
5
3,0
6
0,5
6
1,1
6
1,6
6
3,1
7
0,6
7
1,1
7
1,6
7
3,1
8
0,5
8
1,1
8
1,6
8
3,1
9
0,5
9
1,1
9
1,6
9
3,2
10
0,6
10
1,0
10
1,6
10
3,1
Media
0,6
Media
1,1
Media
1,6
Media
3,1
Tabella riassuntiva
N
∆s (cm)
∆t (s)
v (cm/s)
1
10,0
0,6
16,7
2
20,0
1,1
18,2
3
30,0
1,6
18,8
4
60,0
3,1
19,4
Media
30
1,6
18,3
CONCLUSIONI
Da quanto risulta dalle medie delle misurazioni spazio e tempo non sono direttamente proporzionali: a distanze doppie non corrispondono tempi doppi. Il moto non è perciò rettilineo uniforme, anche se l’incongruenza è minima. La causa potrebbe essere stata ad esempio l’influenza del filo spinto dall’aria per l’attrito.
2. Seconda parte dell'esperimento:
Moto uniformemente accelerato
SVOLGIMENTO
Si differenzia dalla prima parte dell’esperimento in quanto il primo traguardo è messo alla partenza del corpo cominciando quindi le misurazione quando è a velocità iniziale pari a 0.
Da questo punto inizia la misurazione del tempo che impiega il carrello per percorrere un tragitto, mosso quindi da una spinta iniziale data dalla caduta del pesetto. Si sono prese 3 misurazioni per ogni distaza percorsa: 10cm, 20cm e 60cm.
ELABORAZIONE DATI
m = 92.60g
∆s (cm)
∆t (s)
20
1,9

1,9

1,6
Media
1,8
∆s (cm)
∆t (s)
60
3,3

3,3

3,3
Media
3,3
∆s (cm)
∆t (s)
10
1,2

1,2

1,2
Media
1,2

Tabella riassuntiva
n.ro
∆s (cm)
∆t (s)
a (cm/s²)
1
10,0
1,2
6,9
2
20,0
1,8
6.2
3
60,0
3,3
5,5
Media
30
2,1
6,2
CONCLUSIONI:
Il moto non risulta uniformemente accelerato: l’accelerazione nelle tre misurazioni varia da 6.9cm/s² a 5.5 cm/s²
3. Terza parte dell'esperimento:
Moto uniformemente accelerato (cambiamento massa)
SVOLGIMENTO
Si esegue sempre con la stessa procedura ma con un carico di 100g messo sul carrello.
m =192.60g
∆s (cm)
∆t (s)
60
4,9

4,9

4,9
Media
4,9
∆s (cm)
∆t (s)
10
1,9

1,9

1,8
Media
1,9
∆s (cm)
∆t (s)
20
2,8

2,7

2,8
Media
2,8
Tabella riassuntiva
n.ro
∆s (cm)
∆t (s)
a (cm/s²)
1
10,0
1,9
2,8
2
20,0
2,8
2,6
3
60,0
4,9
2,5
Media
30,0
3,2
2,6
CONCLUSIONI
Massa e accelerazione sono inversamente proporzionali, il loro prodotto è costante.
mc X a1 = ( mc + 100 gr) X a2
Aumentando di 100gr la massa del carrello l’accelerazione è notevolmente diminuita: da una media di 6.1 cm/s² si è passati a un’accelerazione di 2.6 cm/s²
Mc X a1= (mc + 100gr) X a2, 564.86=500.76

Relazione: Studio dei moti su un sistema di riferimento inerziale

SCOPO
1) verificare cosa succede quando un carrello su rotaia a cuscinetto d’aria viene sottoposto a una spinta iniziale.
2) verificare se il moto è costante, osservare quindi come il tempo varia in funzione dello spazio
3) verificare cosa succede aumentando la massa del carrello
STRUMENTI
➢ rotaia a cuscino d’aria provvista di carrello
➢ elettromagnete
➢ filo di nylon e rotellina
➢ pesetto di massa 1gr, piattello
➢ cronometro digitale (sensib= 0.2 s)
➢ Traguardi:
CONTENUTO TEORICO
➢ moto rettilineo uniforme: il corpo percorre distanze uguali in intervalli di tempo uguali.
➢ moto uniformemente accelerato: le variazioni di velocità sono direttamente proporzionali agli intervalli di tempo nei quali esse avvengono. v =at
➢ Studio del primo principio di inerzia
➢ Secondo principio della dinamica F =ma
DESCRIZIONE ESPERIMENTO
Si colloca il carrello sulla rotaia e lo si lascia attaccato all'elettromagnete che lo trattiene contrastando la forza del peso. Un flusso d’aria ne diminuisce l’attrito. Posti i traguardi a delimitare lo spazio nel quale si vuole prendere la misurazione si disattiva il magnete lasciando scorrere il carrello che, attraversandoli, fa partire l'orologio conta secondi che prende il tempo. Si ripete il tutto più volte per poi poter fare in fine la media tra le misure prese.
1. Prima parte dell'esperimento:
Moto rettilineo uniforme
SVOLGIMENTO
I traguardi sono messi distanti rispetto alla partenza del carrello poiché le misurazioni sono prese quando il corpo ha già acquistato velocità e quindi la velocità iniziale è maggiore di 0.
Al carrello viene attaccato un filo di nylon, che viene fatto passare sopra una puleggia (una rotellina) al termine della rotaia. All’estremità del filo troviamo un pesetto sospeso che cade a velocità costante trascinando con se il carrello che si muove di conseguenza in moto rettilineo uniforme. Si sono prese 10 misurazioni per ogni distanza percorsa: 10cm, 20cm, 30cm e 60cm.
ELABORAZIONE DATI
∆s = 10,0 cm
∆s = 20,0 cm
∆s = 30,0 cm
∆s = 60,0 cm
N
∆t (s)
N
∆t (s)
N
∆t (s)
N
∆t (s)
1
0,6
1
1,1
1
1,6
1
3,2
2
0,6
2
1,1
2
1,6
2
3,1
3
0,6
3
1,0
3
1,6
3
3,1
4
0,6
4
1,1
4
1,6
4
3,1
5
0,6
5
1,1
5
1,6
5
3,0
6
0,5
6
1,1
6
1,6
6
3,1
7
0,6
7
1,1
7
1,6
7
3,1
8
0,5
8
1,1
8
1,6
8
3,1
9
0,5
9
1,1
9
1,6
9
3,2
10
0,6
10
1,0
10
1,6
10
3,1
Media
0,6
Media
1,1
Media
1,6
Media
3,1
Tabella riassuntiva
N
∆s (cm)
∆t (s)
v (cm/s)
1
10,0
0,6
16,7
2
20,0
1,1
18,2
3
30,0
1,6
18,8
4
60,0
3,1
19,4
Media
30
1,6
18,3
CONCLUSIONI
Da quanto risulta dalle medie delle misurazioni spazio e tempo non sono direttamente proporzionali: a distanze doppie non corrispondono tempi doppi. Il moto non è perciò rettilineo uniforme, anche se l’incongruenza è minima. La causa potrebbe essere stata ad esempio l’influenza del filo spinto dall’aria per l’attrito.
2. Seconda parte dell'esperimento:
Moto uniformemente accelerato
SVOLGIMENTO
Si differenzia dalla prima parte dell’esperimento in quanto il primo traguardo è messo alla partenza del corpo cominciando quindi le misurazione quando è a velocità iniziale pari a 0.
Da questo punto inizia la misurazione del tempo che impiega il carrello per percorrere un tragitto, mosso quindi da una spinta iniziale data dalla caduta del pesetto. Si sono prese 3 misurazioni per ogni distaza percorsa: 10cm, 20cm e 60cm.
ELABORAZIONE DATI
m = 92.60g
∆s (cm)
∆t (s)
20
1,9

1,9

1,6
Media
1,8
∆s (cm)
∆t (s)
60
3,3

3,3

3,3
Media
3,3
∆s (cm)
∆t (s)
10
1,2

1,2

1,2
Media
1,2

Tabella riassuntiva
n.ro
∆s (cm)
∆t (s)
a (cm/s²)
1
10,0
1,2
6,9
2
20,0
1,8
6.2
3
60,0
3,3
5,5
Media
30
2,1
6,2
CONCLUSIONI:
Il moto non risulta uniformemente accelerato: l’accelerazione nelle tre misurazioni varia da 6.9cm/s² a 5.5 cm/s²
3. Terza parte dell'esperimento:
Moto uniformemente accelerato (cambiamento massa)
SVOLGIMENTO
Si esegue sempre con la stessa procedura ma con un carico di 100g messo sul carrello.
m =192.60g
∆s (cm)
∆t (s)
60
4,9

4,9

4,9
Media
4,9
∆s (cm)
∆t (s)
10
1,9

1,9

1,8
Media
1,9
∆s (cm)
∆t (s)
20
2,8

2,7

2,8
Media
2,8
Tabella riassuntiva
n.ro
∆s (cm)
∆t (s)
a (cm/s²)
1
10,0
1,9
2,8
2
20,0
2,8
2,6
3
60,0
4,9
2,5
Media
30,0
3,2
2,6
CONCLUSIONI
Massa e accelerazione sono inversamente proporzionali, il loro prodotto è costante.
mc X a1 = ( mc + 100 gr) X a2
Aumentando di 100gr la massa del carrello l’accelerazione è notevolmente diminuita: da una media di 6.1 cm/s² si è passati a un’accelerazione di 2.6 cm/s²
Mc X a1= (mc + 100gr) X a2, 564.86=500.76

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