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fisica:strumenti:pendolo_di_maxwell

LAB2GO Scienza

Pendolo di Maxwell

Immagine da Treccani

Introduzione

Questo dispositivo, ideato dal fisico scozzese J.C.Maxwell (1831-1879), può essere utilizzato per evidenziare l’inerzia dei corpi in moto e verificare il principio di conservazione dell'energia meccanica. Il dispositivo è composto da un volano di metallo, ovvero un disco con un tubo che passa per il suo centro, che tramite due fili è unito a un sostegno fisso.

Descrizione del movimento

Se si solleva il volano, avvolgendo i fili in uno stesso verso sul suo asse in modo da mantenerlo orizzontale, e lo si lascia poi libero, esso discende e risale diverse volte muovendosi di moto rototraslatorio. Questo avviene in quanto possiede energia meccanica che si trasforma continuamente in energia potenziale gravitazionale, che dipende dall’altezza, ed energia cinetica, che dipende dal movimento. Mentre il disco discende lentamente acquista una piccola quantità di energia cinetica di traslazione, il rapido moto rotatorio determina invece l’acquisizione di una grande energia cinetica di rotazione. Se non vi fossero attriti il volano tornerebbe sempre al livello di partenza e il moto continuerebbe indefinitamente.

Spiegazione del fenomeno

Il fenomeno dipende da due principi, ossia dal principio d'inerzia, che afferma che un corpo permane nel suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme a meno che non intervenga una forza esterna a modificarne tale stato, e dal principio della conservazione dell'energia, il quale afferma che, sebbene l'energia possa essere trasformata e convertita da una forma all'altra, la quantità totale di essa in un sistema isolato non varia nel tempo. Descriviamo il fenomeno con la seguente formula:

$$U_1+K_1+L_{NC}=U_2+K_2$$ dove:

  • $U$ rappresenta l'energia potenziale, in questo caso $U = mgh$;
  • $K$ rappresenta l'energia cinetica, $K = \frac{1}{2}mv^2$
  • $L$ rappresenta il lavoro negativo dell'attrito
  • il pedice $1$ rappresenta la situazione iniziale
  • il pedice $2$ rappresenta la situazione finale

Esperienze

Esperienze possibili Descrizione
Calcolo del momento di inerzia di un disco Momento di inerzia di inerzia

Sitografia

Link Descrizione
Energia meccanica pendolo di Maxwell Pagina Wikipedia
Pendolo di Maxwell Esempio di applicazione del principio di conservazione dell'energia meccanica.
Momento d'inerzia Calcolo momento di inerzia del disco
YoutubeVideo completo funzionamento pendolo
TreccaniImmagine di Pendolo di Maxwell
fisica/strumenti/pendolo_di_maxwell.txt · Ultima modifica: 2022/04/22 08:24 da antonio.albano