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fisica:strumenti:rotaia_a_cuscino_d_aria

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LAB2GO Scienza

Rotaia a cuscino d'aria

Descrizione rotaia

La rotaia a cuscino d'aria è uno strumento utilizzato nei laboratori di fisica allo scopo di rendere trascurabile l'attrito tra il corpo e il piano per lo studio sia dei moti (rettilineo uniforme o uniformemente accelerato),che della quantità di moto.
La rotaia è composta da un lungo tubo di metallo cavo all'interno del quale viene immessa dell'aria mediante un turbo-ventilatore elettrico. Questa fuoriesce da piccoli fori posti sulla parte superiore della rotaia e ha la funzione di sollevare di pochi millimetri un carrello, per farlo idealmente viaggiare senza attrito. Gli unici attriti che rimangono sono quindi quello tra l'aria e il carrello e quello di un'eventuale carrucola, comunque trascurabili.
In alcuni modelli la rotaia presenta una scala graduata in varie unità di misura tramite la quale è possibile effettuare una misura.
Nei modelli più sofisticati il carrello presenta sulla parte superiore un apposito oggetto ad incastro denominato diaframma, il quale, durante il suo percorso sulla guidovia, oscura progressivamente delle fotocellule posizionate sopra la rotaia,che rilevano il tempo che il diaframma impiega per coprire la distanza tra una fotocellula e l'altra, ed inviando i dati ad un computer, permettono la costruzione di un grafico rappresentante il moto.

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
Wikipedia Guidovia a cuscino d'aria.
Youtube Video esperienze guidovia.
www.roma1.infn.it Fabio Bellini Laboratorio di Meccanica.
fisica/strumenti/rotaia_a_cuscino_d_aria.1563223000.txt.bz2 · Ultima modifica: 2019/09/23 14:34 (modifica esterna)