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fisica:strumenti:pianoinclinato

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LAB2GO Scienza

Piano Inclinato

Storia

I primi studi sul piano inclinato risalgono all'epoca dell'antico Egitto, quando si è ipotizzato che il piano fosse utilizzato per sovrapporre i blocchi di pietra uno sull'altro nelle tecniche costruttive. Tuttavia i contributi teorici più importanti alla sua comprensione risalgono alle opere di Giordano Nemorario e Galileo Galilei. Già nel XIII secolo Giordano Nemorario, nel suo De ratione ponderis, stabilì che l'accelerazione con cui il corpo percorre il piano inclinato aumenta all'aumentare dell'angolo di inclinazione.

In particolare, Galileo Galilei attraverso il piano inclinato riuscì a determinare un valore dell'accelerazione di gravità di poco inferiore al valore reale (9,80665 m/s2), a causa di errori sistematici dovuti all'azione dell'attrito dinamico (dovuto alla rugosità del piano e del corpo in movimento) e dell'attrito viscoso (dovuto alla presenza dell'aria).

Altra importante scoperta fatta da Galilei con gli esperimenti sul piano inclinato è la legge di conservazione dell'energia: notò infatti che il moto (in particolare la velocità) della sfera lungo il piano è indipendente dalla massa della sfera stessa. Questo risultato è stato ripetuto con l'esperimento della caduta dei gravi, che ha verificato come tutti i corpi cadano con la stessa accelerazione, laddove sia trascurabile la resistenza opposta dal mezzo (l'aria).


Descrizione

In fisica, per piano inclinato si intende una superficie piana (AC) che può formare un angolo compreso tra 0 e 90 gradi (esclusi) con la superficie orizzontale (AB). Esso è fornito di un gancio nella parte superiore (C) al quale è possibile applicare pesi, carrucole, dinamometri e molle per le varie esperienze. Si tratta di un modello che coinvolge la forza peso e la forza d'attrito, e che richiede l'utilizzo dei diagrammi delle forze. Di norma si considerano due modelli di moto lungo un piano inclinato: il primo caso che si affronta è quello del piano inclinato con attrito trascurabile, che permette uno studio semplificato del moto; il secondo, ben più realistico e più aderente alla realtà, è quello del piano inclinato con attrito.


Esperienza Descrizione
Forza di attrito Mantenendo un'angolazione costante e applicando al gancio un dinamometro collegato a pesetti di stessa massa ma diverse superfici e' possibile dimostrare la variazione della forza d'attrito in base al materiale della superficie.
La formula della forza d'attrito ⇒ μαcosaα ⇒ dove μα è il coefficente d'attrito.
A.
B.
Forza elastica F=-kx É possibile dimostrare la variazione della costante elastica (K) in base alla massa e all'angolo di inclinazione, applicando al gancio un dinamometro collegato ad una massa posta sul piano inclinato.
Moto rettilineo uniformemente accelerato Ponendo un corpo sul piano inclinato è possibile osservare la variazione dell'accellerazione a seconda dell' inclinazione con l'asse orizzontale e della massa del corpo.
CarrucolaApplicando una carrucola al gancio si può osservare l'equilibrio delle forze che agiscono su due corpi posti uno sulla superficie inclinata e l'altro lungo l'asse verticale, entrambi collegati alla carrucola


Le componenti del Piano Inclinato

  1. componente parallela = mgsinα ⇒ dove m sta per la massa del corpo preso in considerazione, g sta alla forza gravitazionale ( sulla terra:9,8) e sinα sta al seno dell'angolo del piano inclinato;
  2. componente perpedicolare = mgcosα ⇒ dove cosα sta per il coseno dell'angolo del piano inclinato.
Osservazioni
α = 0 il piano è perfettamente orizzontale ⇒ la componente parallela si annulla e la componente perpendicolare coincide con la forza peso
α = 90 il piano è verticale ⇒ il corpo è in caduta libera con la componente perpendicolare uguale 0 e la componente parallela coincide con la forza peso


Strumenti


^ Storiografia ^ Descrizione ^

Piano inclinato Youmath
Piano inclinato Wikipedia
Piano inclinatoSkuola.net

Carrelli piano inclinato

Il fenomeno che si vuole studiare in questa scheda è il moto di un carrello lungo un piano inclinato. Questo tipo di movimento viene trattato in tutti i testi di fisica, sempre in modo astratto, senza tener conto di due importanti fattori, le forze di attrito e l’energia cinetica rotatoria delle ruote. Nell’esperienza qui di seguito descritta si farà uso di un carrello avente ruote di piccolo diametro, la cui massa è molto più piccola della massa del carrello, (carrello puntiforme) per cui, in un primo modello semplificato, si può trascurare l’energia cinetica rotatoria delle ruote. Si terrà, invece, nel dovuto conto la presenza delle forze di attrito. Ricordiamo che, se m è la massa del carrello, l’ intensità della forza motrice risulta: F = m g h / l , dove g è l’accelerazione di gravità, h è l’altezza del piano ed l è la sua lunghezza.

fisica/strumenti/pianoinclinato.1551453143.txt.bz2 · Ultima modifica: 2019/09/23 14:34 (modifica esterna)