Il moto di una sfera

Materie:	Appunti
Categoria:	Fisica
Download:	87
Data:	07.05.2001
Numero di pagine:	6
Formato di file:	.doc (Microsoft Word)

Relazione di fisica
Scopo: studiare e analizzare il moto di una sfera in caduta libera in un fluido considerando tutte le forze che vi sono applicate e cambiando di volta in volta: densità e volume della sfera e il fluido nel quale si compie il moto.
Svolgimento: 1) abbiamo acceso il computer e siamo entrati
nel programma MS EXCEL
2) abbiamo inserito in alcune celle i dati principali (fissi) riguardanti la densità e il raggio della sfera e la densità del fluido nel quale si compie il moto
3) in altre celle abbiamo calcolato il volume della sfera, la sua forza peso e la sua spinta d’Archimede
4) abbiamo preparato una tabella del tipo:

TEMPO
ACCELERAZIONE
SPAZIO PERCORSO
VELOCITA’
Fattrito

0.2
(Fp-Fa)/m
(Fp-Fa-Fr)/m
½ a t*t +So
½ a t*t +So
a*t +Vo
a*t + Vo
K1*V + K2*V*V
K1*V + K2*V*V

riferimento assoluto
gli altri sono riferimenti relativi (cioè che cambiano di volta in volta)
5)Altre formule utilizzate:
Fp = m*g
Fa(Archimede) = d(mezzo) * 4/3 *((* r3

6)Nel foglio di calcolo abbiamo indicato i riferimenti assoluti usando “$” e per ripetere tutti i calcoli per tutti gli intervalli di tempo è bastato trascinare verso il basso le colonne.
7)Selezionando le caselle relative a tempo, velocità,
spazio e accelerazione abbiamo creato i relativi grafici utilizzando “autocomposizione grafico” e selezionando come tipo di grafico “dispersione”.
8)Infine abbiamo salvato il file su dischetto e lo
abbiamo stampato.

DATI SPERIMENTALI OTTENUTI
Densità
r (mm)
d(met.)
m (g)
Fpeso
Farch.
Vlimite
Fattrito
t
Acqua
2
ferro
0.3
0.003
0.0003
0.94
0.002
0.55
5
ferro
4
0.04
0.005
1.48
0.033
0.8
10
ferro
33
0.33
0.04
2.12
0.28
1.2

Aria
2
ferro
10-7
10-6
4* 10-7
27.9
0.003
10
Acqua
2
ferro
0.3
0.003
0.0003
0.9
0.002
0.42
Olio
2
ferro
0.3
0.003
0.0003
0.518
0.002
0.3

Acqua
10
alluminio
11
0.11
0.041
1.05
0.068
0.5
10
ferro
33
0.32
0.041
2.11
0.028
0.74
10
oro
81
0.79
0.041
3.45
0.75
1.22

Aria
1
acqua
4* 10-3
4* 10-9
5* 10-9
6.86
4.1* 10-5
1.9
1
ferro
32* 10-3
31* 10-9
5* 10-9
19.6
32* 10-5
6.3

OSSERVAZIONI

Per comprendere meglio il moto di un corpo in un fluido ci siamo divisi in 8 gruppi con 4 tipi diversi di esperimento da effettuare. Nel nostro gruppo dovevamo prendere in considerazione il moto in acqua di una sfera di raggio 10 mm cambiando di volta in volta il materiale di cui è composta la sfera (alluminio, ferro e oro).
Abbiamo potuto osservare che:
1)La spinta di Archimede dipende solamente dal volume della sfera e dalla densità del fluido spostato. Infatti due oggetti di uguale volume ma di diversa densità nello stesso fluido ricevono la stessa spinto verso l’alto.
2)Minore è la densità del fluido nel quale avviene il moto, maggiore sarà la velocità limite.
3)I coefficienti d’attrito dipendono da due fattori: la densità e la viscosità del liquido.
Fra questi due di maggiore rilevanza è la viscosità in quanto nella formula “K*V+K2*V*V” è moltiplicata per la velocità al quadrato mentre il K che dipende dalla densità è moltiplicato solamente per V.
4)Più è piccolo il volume della sfera, minore sarà la spinta di Archimede.
5)Il tempo di raggiungimento della velocità limite è maggiore quando la densità del fluido è minore.
6)La forza d’attrito dell’acqua e dell’olio sono uguali ma la velocità limite nell’olio è minore che nell’acqua perché la viscosità dell’olio è maggiore.
7)La spinta di Archimede di un corpo in caduta libera nell’aria è molto piccola e quindi è trascurabile.
8)Quando si raggiunge la velocità limite la forza peso è uguale alla somma della forza d’attrito con la spinta di Archimede.
Concludendo, il tipo di moto che abbiamo preso in considerazione, non è di tipo uniformemente accelerato, ma di tipo vario poiché nella prima parte inizia a decelerare fino a raggiungere una velocità limite.
Anche lo spazio inizialmente ha un andamento non lineare, e neanche quadratico, e si stabilizza solamente quando si raggiunge la velocità limite.
Relazione di fisica
Scopo: studiare e analizzare il moto di una sfera in caduta libera in un fluido considerando tutte le forze che vi sono applicate e cambiando di volta in volta: densità e volume della sfera e il fluido nel quale si compie il moto.
Svolgimento: 1) abbiamo acceso il computer e siamo entrati
nel programma MS EXCEL
2) abbiamo inserito in alcune celle i dati principali (fissi) riguardanti la densità e il raggio della sfera e la densità del fluido nel quale si compie il moto
3) in altre celle abbiamo calcolato il volume della sfera, la sua forza peso e la sua spinta d’Archimede
4) abbiamo preparato una tabella del tipo:

TEMPO
ACCELERAZIONE
SPAZIO PERCORSO
VELOCITA’
Fattrito

0.2
(Fp-Fa)/m
(Fp-Fa-Fr)/m
½ a t*t +So
½ a t*t +So
a*t +Vo
a*t + Vo
K1*V + K2*V*V
K1*V + K2*V*V

riferimento assoluto
gli altri sono riferimenti relativi (cioè che cambiano di volta in volta)
5)Altre formule utilizzate:
Fp = m*g
Fa(Archimede) = d(mezzo) * 4/3 *((* r3

6)Nel foglio di calcolo abbiamo indicato i riferimenti assoluti usando “$” e per ripetere tutti i calcoli per tutti gli intervalli di tempo è bastato trascinare verso il basso le colonne.
7)Selezionando le caselle relative a tempo, velocità,
spazio e accelerazione abbiamo creato i relativi grafici utilizzando “autocomposizione grafico” e selezionando come tipo di grafico “dispersione”.
8)Infine abbiamo salvato il file su dischetto e lo
abbiamo stampato.

DATI SPERIMENTALI OTTENUTI
Densità
r (mm)
d(met.)
m (g)
Fpeso
Farch.
Vlimite
Fattrito
t
Acqua
2
ferro
0.3
0.003
0.0003
0.94
0.002
0.55
5
ferro
4
0.04
0.005
1.48
0.033
0.8
10
ferro
33
0.33
0.04
2.12
0.28
1.2

Aria
2
ferro
10-7
10-6
4* 10-7
27.9
0.003
10
Acqua
2
ferro
0.3
0.003
0.0003
0.9
0.002
0.42
Olio
2
ferro
0.3
0.003
0.0003
0.518
0.002
0.3

Acqua
10
alluminio
11
0.11
0.041
1.05
0.068
0.5
10
ferro
33
0.32
0.041
2.11
0.028
0.74
10
oro
81
0.79
0.041
3.45
0.75
1.22

Aria
1
acqua
4* 10-3
4* 10-9
5* 10-9
6.86
4.1* 10-5
1.9
1
ferro
32* 10-3
31* 10-9
5* 10-9
19.6
32* 10-5
6.3

OSSERVAZIONI

Per comprendere meglio il moto di un corpo in un fluido ci siamo divisi in 8 gruppi con 4 tipi diversi di esperimento da effettuare. Nel nostro gruppo dovevamo prendere in considerazione il moto in acqua di una sfera di raggio 10 mm cambiando di volta in volta il materiale di cui è composta la sfera (alluminio, ferro e oro).
Abbiamo potuto osservare che:
1)La spinta di Archimede dipende solamente dal volume della sfera e dalla densità del fluido spostato. Infatti due oggetti di uguale volume ma di diversa densità nello stesso fluido ricevono la stessa spinto verso l’alto.
2)Minore è la densità del fluido nel quale avviene il moto, maggiore sarà la velocità limite.
3)I coefficienti d’attrito dipendono da due fattori: la densità e la viscosità del liquido.
Fra questi due di maggiore rilevanza è la viscosità in quanto nella formula “K*V+K2*V*V” è moltiplicata per la velocità al quadrato mentre il K che dipende dalla densità è moltiplicato solamente per V.
4)Più è piccolo il volume della sfera, minore sarà la spinta di Archimede.
5)Il tempo di raggiungimento della velocità limite è maggiore quando la densità del fluido è minore.
6)La forza d’attrito dell’acqua e dell’olio sono uguali ma la velocità limite nell’olio è minore che nell’acqua perché la viscosità dell’olio è maggiore.
7)La spinta di Archimede di un corpo in caduta libera nell’aria è molto piccola e quindi è trascurabile.
8)Quando si raggiunge la velocità limite la forza peso è uguale alla somma della forza d’attrito con la spinta di Archimede.
Concludendo, il tipo di moto che abbiamo preso in considerazione, non è di tipo uniformemente accelerato, ma di tipo vario poiché nella prima parte inizia a decelerare fino a raggiungere una velocità limite.
Anche lo spazio inizialmente ha un andamento non lineare, e neanche quadratico, e si stabilizza solamente quando si raggiunge la velocità limite.