Principio fondamentale della dinamica

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Bartolini Antonio
Liceo Scientifico G. Marconi
1° C – Anno Scolastico 98/99
01/03/99
Antonio Bartolini
Relazione
Principio fondamentale della dinamica.
Principio fondamentale della dinamica.

- Materiali
filo
Rotaia a cuscino d ’ aria
Piattaforma di arresto del peso.
Compressore
- Strumenti
Carrello di peso noto (300 g. errore C 10 g.)
Porta pesi di peso noto (5 g.)
Pesetti di peso noto
Scala graduata (valore max. 2,5 m.- errore S 1 mm.)
Cronometro con contatti di Avvio e Stop (errore C 1 decimo di secondo)
Teoria

Abbiamo cosi’ due tipi di esperimenti: in uno osserviamo come la accelerazione varia tenendo costante la massa del sistema e aumentando la forza , e in un altro invece la forza è costante ma variamo la massa del carrello.
Abbiamo già visto con esperimenti precedenti che una forza non provoca una velocità costante ma una accelerazione costante in un orpo. Sta’ ora provare la relazione tra forza massa e accelerazione. Abbiamo quindi una relazione di proporzionalità diretta tra accelerazione e il valore della forza motrice. Ma l ’ accelerazione viene anche modificata dalla massa del corpo; per cui:
Naturalmente h sull ’ ultima parte dell ’ espressione rappresenta la costante di proporzionalità tra le due grandezze. Però nel SI l ’ unità di misura della forza è il Newton, definito come forza capace di imprimere un accelerazione di 1 m/s2 a un corpo avente massa di 1 Kg. Ciò fa valere h = 1 Perciò’:

Questa è la formula del principio fondamentale della dinamica che dovremo verificare.
Essa afferma che, per imprimere a un corpo di massa m una accelerazione a occorre esercitare una forza proporzionale sia alla massa m, sia all ’ accelerazione a . Poiché forza e accelerazione sono grandezze vettoriali la relazione di proporzionalità espressa dal principio fondamentale della dinamica vale in senso vettoriale.
Metodo Operativo
Prima esperienza
Per prima cosa abbiamo montato la rotaia, la abbiamo livellata e abbiamo montato il carrellino con il filo, il peso e la piattaforma di arresto. Poi abbiamo posizionato i contatti del cronometro badando che il peso tocchi la piattaforma prima che si apra il contatto di avvio.
Per motivi di scarsità di materiale abbiamo dovuto prima accendere il compressore e poi l ‘ orologio per evitare che le vibrazioni facessero partire l ’ orologio. Lo sgancio del carrello avverrà per mezzo di una matita per non influenzare le misure. Lasciando il carrello libero di muoversi sotto l ’ azione del peso osserviamo il tempo misurato dal cronometro. Per misurare la forza utilizzando una semplice operazione:
F = massa piattello moltiplicata per 9,81.
Invece per misurare l ’ accelerazione utilizziamo questa operazione:
Dato che Tale che:

Possiamo ora compilare una tabella.
Seconda esperienza
Il metodo operativo rimane sempre lo stesso ma teniamo costante il peso sul piattello e aumentiamo il peso sul carrello.
La tabella è la seguente:

Conclusioni
Osservando i dati ci si accorge subito che c'è un rapporto tra massa, forza e accelerazione; infatti sulla seconda tabella notiamo che aumentando la massa del carrello l ’ accelerazione diminuisce e che invece ,come ci dimostra la prima tabella, aumentando la forza l ‘ accelerazione aumenta pur tenendo costante la massa.
In conclusione abbiamo dimostrato il principio fondamentale della dinamica cioè’:
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