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fisica:strumenti:rotaia_a_basso_attrito

LAB2GO Scienza

Rotaia per carrello a basso attrito

Descrizione

La rotaia per carrello a basso attrito è una rotaia in alluminio anodizzato estruso su cui scorrono degli appositi carrelli le cui ruote si muovono tramite cuscinetti a sfera. Tale sistema consente di minimizzare gli attriti tra il carrello e la rotaia, permettendo di svolgere calcoli approssimativamente precisi e corrispondenti alle situazioni idealizzate dei moti.

Alle estremità della rotaia si posizionano dei fermi che possono essere spostati a distanze diverse a seconda delle necessità. All’interno di tali fermi sono presenti dei magneti il cui polo è uguale a quello dei magneti posti sulle estremità anteriore e posteriore dei carrelli. In tale modo è possibile fermare il carrellino senza che venga a contatto con la barriera di fine corsa e invertire il suo moto grazie all’urto elastico che permette di conservare l’energia meccanica del sistema.

La strumentazione presente nel liceo L.B. Alberti comprende tre tipi di carrelli:

  • carrello semplice
  • carrello con molla
  • carrello con elica

Il carrello semplice pesa circa 500g ed ha una lunghezza di circa 17cm. Questo carrello permette di caricare su di esso delle masse per fare studi sulle forze. Il carrello con molla ha le stesse dimensioni di quello semplice, con la sola aggiunta di una molla attivabile meccanicamente tramite un pulsante. La molla al suo interno può essere caricata con diverse energie potenziali così da generare un impulso che spinge il carrellino in avanti. Il carrello con l’elica sfrutta la spinta aerodinamica generata dall’elica per subire una forza variabile a seconda dell’angolo impostato, ottenendo quindi un’accelerazione diversa.

Tramite l’utilizzo di un sensore di posizione è possibile studiare il movimento del carrellino nelle varie condizioni in cui viene sottoposto.

Esperienze

Esperienze possibili Descrizione
Moto rettilineo uniforme Il carrello percorre a velocità costante una traiettoria rettilinea grazie all'assenza di attrito.
Urti e Conservazione della quantita' di moto Due carrelli sono uniti da un filo. Tra i due carrelli deve essere posizionata una molla, la quale se compressa sempre con la stessa forza, darà una velocità uguale per ogni prova. Grazie ai vari esperimenti è possibile calcolare la quantità di moto e dimostrare che la velocità di un corpo dopo un urto elastico si conserva o si trasferisce ad un altro corpo.
Moto rettilineo uniformemente accelerato Il carrello ha accelerazione costante perché trainato dalla caduta di un grave mediante una carrucola, essendo quindi sottoposto ad una forza costante.
Secondo principio della dinamica Nello studio del rapporto che esiste tra la forza peso del grave e l'accelerazione, nello studio del moto rettilineo uniformemente accelerato, si riscontra una proporzionalità diretta tra le due grandezze, come previsto dal secondo principio della dinamica.
Urto elastico con la rotaia a cuscino d'aria In seguito all'urto in una dimensione tra due carrelli, la velocità iniziale del primo è uguale alla velocità finale del secondo. Si conserva perciò l'energia cinetica totale del sistema.
Verifica del teorema delle Forze Vive Il carrello posto sulla rotaia a cuscino d'aria, è collegato tramite un filo di nylon ad un peso. Quest'ultimo esercita una tensione che, spostando il carrello, compie un lavoro. L'obiettivo è verificare che il lavoro sia pari alla variazione di energia cinetica, come enuncia il Teorema delle forze vive.

Sitografia

Link Descrizione
www.roma1.infn.it Fabio Bellini Laboratorio di Meccanica


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