Come Verificare Sperimentalmente Le Leggi Del Moto Uniformemente Accelerato

tramite: O2O
Difficoltà: media
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Introduzione

La fisica è una scienza che ci permette di studiare tutti quei fenomeni che avvengono nella vita e che possono essere tradotti a delle formule matematiche, per capirne le dinamiche, con esperimenti che portano risultati utili a determinate funzioni. In questa guida daremo delle utili informazioni su come verificare sperimentalmente le leggi del moto uniformemente accelerato, grazie ad un esperimento tanto semplice quanto famoso, usato spesso nei laboratori scolastici per spiegarlo agli studenti. L'obiettivo della procedura sperimentale che viene proposta è, quello di ricavare la costanza dell'accelerazione di gravità e la proporzionalità diretta che esiste tra il quadrato del tempo e lo spazio (moto uniformemente accelerato) e, inoltre, di rappresentare graficamente quanto ricavato.

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Occorrente

  • guida metallica
  • carrellino
  • carrucola
  • filo
  • pesi da infilare sul carrellino
  • striscia di carta carbone
  • marcatempo elettromagnetico
  • trasformatore da 6 volt
  • deviatore
  • portapesi da 25 grammi
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Allestiamo innanzitutto il nostro banco di lavoro e, poggiamo sopra, una guida metallica avendo cura di bloccarla con dei pesi (ad esempio libri). Cerchiamo di impedire, inoltre, che la guida scivoli, poggiandola magari su di un cartone da imballaggio. Dopo, facciamo in modo che una delle due estremità della guida metallica corrisponda al bordo del banco. Uniamo ad essa una carrucola disposta in orizzontale. Sistemiamo il carrellino sulla guida, dopo averlo caricato in maniera opportuna con le masse a nostra disposizione. Disponiamo poi il marcatempo elettromagnetico dalla parte opposta della guida metallica rispetto alla carrucola e, connettiamolo al trasformatore (eventualmente tramite il deviatore).

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Prendiamo adesso una striscia di carta carbone e poi, cerchiamo di farla scorrere tra le guide del marcatempo, in maniera tale che si posizioni sotto il martelletto di quest'ultimo. Verifichiamo che la striscia non si pieghi fra le guide del marcatempo quando il carrellino percorre la guida. Ora, colleghiamo al carrellino il portapesi, caricato con ulteriori masse, tramite un filo che scorra sulla carrucola. Per evitare che il carrello parta in anticipo, mettiamo dei davanti alle ruote e, prestiamo molta attenzione per evitare che il carrellino, una volta partito, cada a terra provocando la rottura degli assiali delle ruote.

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A questo punto il carrellino comincerà a muoversi e il marcatempo lascerà una serie di punti sulla carta carbone. Tali punti ci consentiranno di valutare la velocità e l'accelerazione del carrellino. Dovremo ripetere l'esperimento più volte, ricordando di lasciare invariato il peso che cade ma facendo variare la massa del carrellino. Confrontiamo poi le tracce che sono state lasciate ogni volta sulla carta carbone. È preferibile separare la serie di tracce, in gruppi da cinque: ciascuno di essi corrisponde ad un intervallo di un 1/10 di secondo. Misuriamo inoltre, la lunghezza in centimetri di ciascun gruppo.

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Registriamo il tutto in una tabella dove inseriremo per ogni gruppo, intervallo di tempo, lunghezza, spostamento, velocità media, variazione di velocità e accelerazione media. Ritagliamo ora la striscia di carta carbone, in maniera tale che ogni pezzo di essa includa un gruppo di 5 tracce. Incolliamo i vari pezzi in modo che siano paralleli l'uno all'altro, in successione crescente. Otterremo un istogramma, in carta millimetrata che, ci rappresenterà la relazione che intercorre tra spazio (in ordinate) e tempo (in ascisse). Avremo modo di constatare che la lunghezza delle strisce crescerà in maniera lineare e, pertanto, l'accelerazione risulterà quasi costante, come volevamo dimostrare.

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