Come verificare sperimentalmente la legge di Hooke

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tramite: O2O
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Introduzione

È possibile dimostrare che un corpo elastico soggetto ad una forza F subisce una deformazione che è direttamente proporzionale all'intensità della forza applicata. Consideriamo una molla elastica del tipo elicoidale e diciamo L0 la sua lunghezza a riposo (in assenza di forze esterne). La legge di Hooke afferma che la forza applicata alla molla elastica è direttamente proporzionale alla variazione di lunghezza che subisce la molla. Per misurare una forza si usa uno strumento di misura chiamato dinamometro, che è costituito da una molla posta all'interno di un cilindro trasparente dove è incisa una scala di misura. Le estremità della molla sono libere di allungarsi dove normalmente si applica il peso o la forza F. I dinamometri presentano diversi campi di applicazione e cioè ognuno di esso non può superare un determinato valore massimo della forza e presenta una sua sensibilità. Ecco come verificare sperimentalmente la legge di Hooke.

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Montare il supporto

Per dare inizio alla prova sperimentale, montare il supporto ed appendere la molla. Mettere in posizione verticale l'asta millimetrata, avendo cura di regolare l'altezza della molla in maniera tale che lo zero sia perfettamente coincidente con l'estremità superiore fissa della molla. A questo punto, misurare la lunghezza della molla a riposo, che verrà indicato con L0. Leggere sull'asta millimetrata il valore corrispondente all'estremità inferiore della molla. Come forze applicate, si possono utilizzare dei pesi, i quali vengono appesi alla molla; lasciare andare il peso lentamente in modo da farlo raggiungere la posizione di equilibrio in maniera non brusca. Dopo aver lasciato cadere il peso, aspettare che la molla abbia smesso di oscillare verticalmente.

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Determinare la lunghezza della molla

Determinare la lunghezza raggiunta dalla molla dopo l'applicazione del peso (L1), facendo sempre riferimento all'estremità inferiore della molla. L'operazione va ripetuta per ciascun peso. Per misurare la forza applicata alla molla di volta in volta, appendere sull'asta di supporto un dinamometro al posto della molla. Azzerare il dinamometro, posizionando l'estremità mobile in maniera tale che corrisponda allo zero, ed agganciare prima un peso solo, poi due, poi tre e così via, e annotare la misura della forza.

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Calcolare gli allungamenti della molla

Calcola gli allungamenti della molla (L1 - L0) e la costante elastica K = F/ (L1 - L0) con i dati raccolti. È il momento di tracciare il grafico: riporta, sulla carta millimetrata, gli allungamenti sull'asse delle X e le forze applicate sull'asse delle Y. Se la legge di Hooke è verificata, ovvero se esiste una proporzionalità diretta fra l'allungamento e forza applicata, otterrai una retta passante per l'origine.

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