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fisica:esperienze:piano_inclinato_attrito_statico

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LAB2GO Scienza

Piano inclinato e misura di $\mu_s$

Obbiettivo esperimento

Misurare il coefficiente di attrito statico ($\mu_s$) tra un blocco di massa $M$ ed un piano inclinato.

Descrizione esperimento

L'apparato sperimentale è formato da un piano inclinato su cui è posto un carrello fissato tramite a un dinamometro all'apice del piano inclinato. L'attrazione gravitazionale muove il carrellino verso il basso allungando il dinamometro.

La figura mostra l'apparato sperimentale e le forze che agiscono su un piano inclinatoSkuolaBlog

L’angolo $\alpha$ di inclinazione del piano si può calcolare utilizzando le formule della tangente per angoli limitati, ovvero: $\tan\alpha=\frac{h}{L}$, dove $h$ è il punto più alto del piano ed $L$ la proiezione del piano inclinato sul piano orizzontale. Di conseguenza, essendo il corpo in equilibrio, la somma delle forze che agiscono su di esso deve essere necessariamente pari a $0$. Sul piano perpendicolare la componente della forza peso ($P_\perp$ ) è bilanciata dalla reazione vincolare del piano ($N$). Sul piano parallelo la componente parallela della forza peso ($P_{//}$) è bilanciata dalla somma della forza parallela misurata ($D$) e dalla forza di attrito ($F_a$): $$F_a=P_{//}-D.$$ Da ciò, sapendo anche che $F_a=\mu_s P\cos\alpha$, ci si può ricavare il coefficiente di attrito statico $$\mu_s=\frac{P\sin\alpha-D}{P\cos\alpha}$$ L'esperimento si deve ripetere più volte cambiando il valore dell'angolo $\alpha$, oppure utilizzando un carrello più pesante, al fine di ottenere più misure indipendenti di $\mu_s$. Ci aspettiamo che tale valori non cambi e che sia possibile ottenere la miglior stima di $\mu_s$ tramite la media aritmetica.

Analisi dei dati e conclusioni

Si osserva che, al variare dell'angolo e della massa M, il coefficiente di attrito statico resta pressoché inalterato.

Note: Non effettuare cambiamenti di massa troppo piccoli, non utilizzare angoli superiori a 70° circa.

Materiale

Strumenti Descrizione
Piano inclinatoModello volto a studiare il moto di un corpo su un piano inclinato rispetto all'orizzontale di un angolo assegnato
DinamometroStrumento di misura utilizzato in meccanica per determinare l'entità di una forza ad esso applicata
Masse campionePesetti di masse e forma differenti utilizzati in esperimenti di statica e dinamica che richiedono la presenza di determinate forze peso
fisica/esperienze/piano_inclinato_attrito_statico.1649663787.txt.bz2 · Ultima modifica: 2022/09/12 10:01 (modifica esterna)