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fisica:esperienze:rotaia_a_cuscino_d_aria

LAB2GO Scienza

Moto rettilineo uniforme e moto rettilineo uniformemente accelerato

MOTO RETTILINEO UNIFORME

Descrizione

La rotaia a cuscino d'aria permette ad un carrello di muoversi di moto rettilineo uniforme con velocita' istantanea Vi=s/t costante durante il moto (accelerazione pari a zero).

Obbiettivo

Verificare la legge oraria del moto rettilineo uniforme: un corpo si muove con moto rettilineo uniforme quando si sposta lungo una retta con velocità “V” costante.

Strumenti

Strumenti necessari
rotaia a cuscino d'aria
fotocellula laser
computer con apposito programma
carrello

Procedimento

La prima fase dell’ esperimento è costituita dalla “messa a punto” della rotaia, che consiste nell'assicurarsi che sia perfettamente orizzontale: se non lo fosse, la componente della forza peso P del carrellino parallela alla rotaia sarebbe non nulla, causando, per il secondo principio della dinamica, un'accelerazione nella direzione del moto.

A circa 1 m dalla rotaia e' posizionata la fotocellula a laser collegata al computer che, con un apposito programma pre-installato, misura ed elabora i dati rilevati dalla cellula trasformandoli in grafici (spazio/tempo e velocita'/tempo). Alla partenza del carrello la fotocellula inizia a riprendere il moto del carrelino attivando anche il cronometro, che si ferma alla fine del percorso.

Dopo aver controllato che tutta la strumentazione funzioni, si puo procedere con l’esperienza. Si porta il carrello sulla posizione di partenza. Si da inizio all'esperimento attivando il compressore ad aria e facendo partire il carrello.

Al termine dell'esperienza si possono osservare i grafici dati dal moto del carrello che nel grafico spazio/tempo sara' una retta con coefficiente angolare diverso da zero e nel grafico velocita' tempo sara' una retta parallela all'asse x.

MOTO RETTILINEO UNIFORMEMENTE ACCELERATO

Descrizione

Tramite la rotaia a cuscino d'aria si puo' verificare anche il moto rettilineo uniformemente accelerato.

Il moto rettilineo uniformemente accelerato e' un moto in cui un corpo si muove con accelerazione costante.

le seguenti sono le equazioni del moto:

S=S0+V0t+1/2at^2

S=1/2at^2

a=2S/t^2

V=St

Si chiama moto rettilineo uniformemente accelerato il movimento di un punto materiale che percorre una traiettoria rettilinea con accelerazione costante.

Obiettivo

Verificare le legge oraria del moto rettilineo uniformemente accelerato.

Tesi

Un corpo, inizialmente fermo, se si muove con accelerazione costante, percorre spazi direttamente proporzionali al quadrato dei tempi impiegati. (L'origine di questa tesi è dovuta a Galileo che l'ha dimostrata con un piano inclinato.)

Strumenti

Strumenti necessari
rotaia a cuscino d'aria
carrucola
carrello
fotocellula laser
computer con apposito programma
Pesetto
Filo per unire il peso al carrello

Procedimento

Per ottenere un moto uniformemente accelerato si fissa sull'estremità del carrello un sottile filo, mentre si fa passare l’altra estremità attraverso una piccola carrucola e vi si appende un peso variabile a scelta.

Il carrello parte da fermo e passando attraverso la fotocellula attivera il cronometro che segnerà il tempo impiegato per percorrere la lunghezza della rotaia.

A questo punto, quando tutto è in posizione, prima di azionare il compressore è necessario reggere delicatamente con un dito il carrello per non permettergli di partire in modo impreciso. Quando si e pronti è possibile rilasciare il carrello, facendolo partire grazie all'effetto della trazione del peso. La fotocellula registrera' lo spostamento del carrellino e il computer lo trasmformera' in grafici (spazio/tempo, velocita'/tempo e accelerazione/tempo). Infine usando la formula sopra descritta si calcola l'accelerazione che dovrà essere uguale per tutte le misurazioni considerando i vari errori relativi degli strumenti e delle misurazioni.  Nei grafici ottenuti potremo osservare tre diverse situazioni:

spazio/tempo: un ramo di parabola

velocita'/tempo: una retta con coefficiente angolare diverso da zero

accelerazione/tempo: una retta parallela all'asse x

fisica/esperienze/rotaia_a_cuscino_d_aria.txt · Ultima modifica: 2019/09/23 14:30 (modifica esterna)