Dimostrazione della Forza D'Attrito

Materie:	Appunti
Categoria:	Fisica
Download:	410
Data:	25.05.2005
Numero di pagine:	5
Formato di file:	.doc (Microsoft Word)

Mammoliti Enrico 3°L 21/04/2005
VERIFICA DELLA FORZA DI ATTRITO FRA SOLIDI
Materiale Utilizzato
• Un Dinamometro
• Una tavoletta di legno (con massa 64,39 g \ 0,063 kg) munita di chiodo
• Un peso (con massa 50g \ 0,05 kg)
• Un superficie liscia di plastica (tavolo)
• Una striscia di carta vetrata (superficie abrasiva)

DISEGNO SCHEMATICO DELL’APPARECCHIATURA MONTATA:

OBIETTIVI DELL’ESPERIMENTO
Validificare la legge della Forza d’Attrito secondo la quale Fa=k*Fp , dove Fa è l forza d’attrito e Fp è la forza perpendicolare che tiene il corpo appoggiato al piano;dimostrando che”k”, ovvero il coefficiente d’attrito, rimane costante se si prende in considerazione lo stesso materiale della superficie sulla quale è posta il corpo.
PROCEDIMENTO
Per raggiungere gli obiettivi, abbiamo bisogno di una tavoletta, nel nostro caso di legno, che verrà appoggiata su una superficie. Abbiamo due tipi di superfici: superficie liscia (il tavolo di plastica) e superficie abrasiva (una striscia di carta vetrata applicata sul tavolo). La tavoletta sarà munita di un chiodo per legarsi ad un dinamometro. Il Dinamometro ci è indispensabile per questa dimostrazione: la molla all’interno di questo viene tarata, ed in questo modo ad ogni allungamento della molla corrisponderà una forza ben precisa, che potremo visualizzare leggendo le tacche incise sul dinamometro.
Prendiamo in considerazioni diversi casi;
1. Primo caso: La tavoletta che percorre una superficie di plastica senza pesi poggianti su essa
2. Secondo caso: La tavoletta che percorre una superficie di plastica con un peso poggiante su essa
3. Terzo caso: La tavoletta che percorre una superficie di carta vetrata senza pesi poggianti su essa
4. Quarto caso: La tavoletta che percorre una superficie di carta vetrata con un peso poggiante su essa
Per ogni caso, faremo 10 misurazioni con il Dinamometro per calcolare la forza necessaria per far sì che la tavoletta di legno si muova, facendola slittare ogni volta sul tipo di superficie in questione. Cercheremo di ottenere due coefficienti di attrito diversi, una per la superficie “tavolo” una per la superficie “carta vetrata”, e forze diverse anche con coefficienti uguali determinati dal cambio della massa del corpo.
Naturalmente prenderemo anche in considerazione i vari Errori nelle misurazioni con le seguenti formule:
Valore Medio: Vm= F1 + F2 + F3…+ Fn
N
Errore Assoluto: Ea= Vmax - Vmin (“Valore Massimo” per il “Valore Minimo” diviso due )
2
Errore Relativo: Er= Ea\Vm (“Errore Assoluto” diviso per il “Valore Medio”)
Errore Percentuale: Ep= Er*100 (“Errore Relativo” moltiplicato per 100)
Difatti nelle varie misurazioni possono presentarsi Errori di tipo Umano, Errori legati alla sensibilità dello strumento e altri tipo di Errori.
Procediamo dunque ad esaminare i quattro casi uno ad uno.
Primo Caso:La tavoletta percorre una superficie di plastica senza pesi poggianti su essa.
Misurazioni(in Newton):
0,35 N
0,36 N
0,40 N
0,41 N
0,38 N
0,40 N
0,38 N
0,42 N
0,37 N
0,39 N
Forza di Attrito Media(Vm): 0,386 N
Calcoliamo ora i vari errori:
Ea: 0,42 - 0,35 = 0,07 = 0,035 Er: 0,035 = 0,091 Ep: 0,091*100 = 9,1%
2 2 0,386
Calcoliamo dunque il coefficiente d’attrito prendendo la formula: Fa=k*Fp
Da cui ne consegue che: k=_Fa_
Fp
Calcoliamo la Forza Peso con la formula Fp=m*g : Fp=0,063 kg*9,81 N = 0,618 N
E ora non rimane altro che calcolare il coefficiente d’attrito.
Sostituendo otteniamo alla formula precedente otteniamo: k= 0,386_ = 0,625
0,618
Secondo Caso: La tavoletta percorre una superficie di plastica con un peso poggiante su essa.
Misurazioni(in Newton):
0,62 N
0,63 N
0,61 N
0,62 N
0,64 N
0,65 N
0,60 N
0,62 N
0,62 N
0,65 N
Forza di Attrito Media(Vm): 0,626 N
Calcoliamo ora i vari errori:
Ea: 0,60 - 0,65 = 0,05 = 0,025 Er: 0,025 = 0,040 Ep: 0,040*100 = 4%
2 2 0,626
Calcoliamo dunque il coefficiente d’attrito prendendo la formula: Fa=k*Fp
Da cui ne consegue che: k=_Fa_
Fp
Calcoliamo la Forza Peso, tenendo conto che stavolta il corpo è formato dalla somma di due diverse masse(tavoletta e peso),con la seguente formula:
Fp=(m1+m2)*g : Fp=0,114 kg*9,81 N = 1,118 N
E ora non rimane altro che calcolare il coefficiente d’attrito.
Sostituendo otteniamo alla formula precedente otteniamo: k= 0,626_ = 0,560
1,118
Terzo Caso:La tavoletta percorre una superficie di carta vetrata senza pesi poggianti su essa.
Misurazioni(in Newton):
0,52 N
0,50 N
0,52 N
0,54 N
0,55 N
0,53 N
0,57 N
0,58 N
0,53 N
0,56 N
Forza di Attrito Media(Vm): 0,540 N
Calcoliamo ora i vari errori:
Ea: 0,58 - 0,50 = 0,08 = 0,04 Er: 0,04 = 0,074 Ep: 0,074*100 = 7,4%
2 2 0,54
Calcoliamo dunque il coefficiente d’attrito prendendo la formula: Fa=k*Fp
Da cui ne consegue che: k=_Fa_
Fp
Calcoliamo la Forza Peso con la formula Fp=m*g : Fp=0,063 kg*9,81 N = 0,618 N
E ora non rimane altro che calcolare il coefficiente d’attrito.
Sostituendo otteniamo alla formula precedente otteniamo: k= 0,540_ = 0,874
0,618
Quarto Caso:La tavoletta percorre una superficie di carta vetrata con un peso poggiante su essa.
Misurazioni(in Newton):
0,93N
0,94 N
0,88 N
0,94 N
0,95 N
0,92 N
0,95 N
0,91 N
0,90 N
0,87 N
Forza di Attrito Media(Vm): 0,919 N
Calcoliamo ora i vari errori:
Ea: 0,95 - 0,87 = 0,08 = 0,04 Er: 0,04 = 0,043 Ep: 0,043*100 = 4,3%
2 2 0,919
Calcoliamo dunque il coefficiente d’attrito prendendo la formula: Fa=k*Fp
Da cui ne consegue che: k=_Fa_
Fp
Calcoliamo la Forza Peso, tenendo conto che stavolta il corpo è formato dalla somma di due diverse masse(tavoletta e peso),con la seguente formula:
Fp=(m1+m2)*g : Fp=0,114 kg*9,81 N = 1,118 N
E ora non rimane altro che calcolare il coefficiente d’attrito.
Sostituendo otteniamo alla formula precedente otteniamo: k= 0,919_ = 0,82
1,118
CONCLUSIONI
Abbiamo dunque dimostrato la correttezza della formula per calcolare il coefficiente di attrito, considerando il margine di errore fra un calcolo e l’altro.
Infatti, nel primo e nel secondo caso, come nel terzo e nel quarto, avendo uguale superficie, si è ottenuto anche un coefficiente di attrito pressoché uguale, benché le forze peso e le forze di attrito non fossero sempre le stesse per ogni caso.
Si può affermare quindi che l’esperimento è riuscito.
PROPOSTE
L’ambiente in cui viene effettuata l’esperienza deve essere idoneo: bisognerebbe cercare di rimuovere la polvere depositata sulla superficie di plastica e su quella di carta vetrata prima dell’effettuazione delle misurazioni.
TEMPO IMPIEGATO PER LA DIMOSTRAZIONE IN LABORATORIO : 1 ora.