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fisica:esperienze:motodeiproiettili

LAB2GO Scienza

Moto del proiettile

Descrizione

Scopo dell’esperienza

  • Studiare il moto libero di un punto materiale in un campo conservativo
  • Usare il metodo sperimentale per la ricerca di una legge fisica
  • Confrontare i risultati sperimentali con quelli che si possono ottenere affrontando lo stesso problema solo dal punto teorico.

Modello teorico dell’esperimento

Si fa riferimento al moto parabolico:

Leggi orarie:

Rispetto ad un sistema di riferimento con origine nel punto in cui esce la pallina e l’asse y verso il basso, si ha:

L’equazione della traiettoria si ottiene eliminando t fra le due equazioni.

La gittata si ricava sostituendo alla y il valore Y (altezza del punto in cui esce la pallina rispetto a terra). Inoltre, supponendo valida la conservazione dell’energia meccanica, la velocità . Pertanto si ha la seguente relazione fra la gittata (s) e l’altezza di caduta (Y):

Il modello fisico non tiene conto di alcuna dissipazione dell’energia meccanica, né a causa della resistenza dell’aria, né a causa dell’attrito della pallina all'interno del tubo.

Significato dei simboli

h*=AC dislivello tra il punto di partenza e il piano del lavoro (valore variabile durante la prova; nel nostro caso 41,5 cm)

BC distanza tra il punto di lancio e il piano di lancio (valore costante durante tutto l’esperimento: nel nostro caso 1,5 cm)

h=AC-BC quota di partenza: 40 cm nel nostro caso tra il punto di partenza e quello di lancio

s=OP gittata della traiettoria balistica

Y=OT altezza della traiettoria balistica (valore costante durante tutto l’esperimento: nel nostro caso 87,5 cm).

Descrizione dell’esperienza

L’esperienza consiste nella misura della gittata di un proiettile che cade a terra da diverse altezze, dopo aver percorso un tragitto all'interno di un trampolino di lancio, situato su un tavolo. L’esperienza viene svolta a gruppi. Lo schema per la disposizione dei tavoli è il seguente:

Le frecce indicano la direzione di caduta dei proiettili.

Strumenti

Strumenti necessari
Trampolino di lancio Strumento utilizzato in quest'esperienza

Materiali aggiuntivi

Una livella da usare per assicurarsi che la tavoletta su cui si appoggia la parte finale del trampolino sia orizzontale
Uno spillo
Sferetta di metallo nell'esperimento prende il posto del proiettile
Un feltrino il feltrino serve per puntare lo spillo e appoggiare la sferetta
Carta e carta carbone 4 fogli di carta “modulo continuo” e un foglio di carta carbone

Procedimento sperimentale

Sul pavimento, il più possibile vicino alla base del tavolo, viene posizionato il foglio di carta, che si fissa al pavimento con del nastro isolante. La pallina viene introdotta nel tubo e viene tenuta ferma dallo spillo, infilato in un foro ad una determinata altezza. Si rimuove lo spillo e la pallina inizia la sua corsa, uscendo dalla parte orizzontale del tubo e andando a cadere sul foglio di carta. Effettuato un lancio di prova, si posiziona la carta carbone in corrispondenza del punto di caduta, in modo tale che la pallina, cadendo, lasci una traccia sul foglio. Per ogni altezza si ripetono 10 lanci, che lasciano una serie di tracce (cerchiare con la matita le tracce corrispondenti a ciascuna altezza). Si ripete l’esperimento cambiando l’altezza da cui cade la pallina: a questo scopo si usano i diversi fori del tubo ed eventualmente lo si inclina diversamente, spostando il supporto a cui esso è assicurato. Sintetizzando:

  1. Con la fettuccia metrica di acciaio misurare OT, cioè l’altezza della traiettoria balistica
  2. Stendere e fissare sul pavimento il foglio di carta sul quale sarà automaticamente registrata la caduta della pallina lanciata dal trampolino
  3. Effettuare un lancio di prova per individuare la zona di caduta sul foglio e in questa zona appoggiare un foglio di carta carbone per rendere visibile il punto di caduta
  4. Misurare h* cioè l’altezza della pallina inserita nel tubo e fermata con uno spillo e il piano del tavolo
  5. Effettuare almeno 10 lanci, avendo l’accortezza di impedire che la pallina rimbalzi sulla carta carbone e di recuperarla dopo aver lasciato la sua prima traccia
  6. Scrivere accanto all'insieme delle tracce il valore di h*
  7. Variare il dislivello del punto di partenza e riprendere le operazioni dal punto 3
  8. Alla fine, solo dopo aver determinato la posizione del punto O con il filo a piombo, staccare la carta dal pavimento ed elaborare i dati sperimentali

Sitografia

Sitografia
Moto parabolico Riferimenti teorici sul moto parabolico
fisica/esperienze/motodeiproiettili.txt · Ultima modifica: 2019/09/23 14:30 (modifica esterna)