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robotica:esperienze:forza_di_attrito

LAB2GO Scienza

Forza di attrito

OBIETTIVO:
In questo esperimento si tratterà dell’attrito radente, la cui definizione si può trovare nel seguente sito: https://library.weschool.com/lezione/fisica-forza-attrito-statico-dinamico-radente-coefficiente-tipi-contatto-7970.html. Questo esperimento servirà a mostrare come varia l’attrito al variare delle superfici che venendo a contatto lo generano e fissate tali superfici, come varia l’attrito al variare delle loro masse. Per poter dimostrare ciò si userà la formula F=µN che va a definire la forza di attrito attraverso il prodotto tra il coefficiente di attrito, che varia al variare dei materiali posti a contatto, e la forza premente, in questo caso la forza peso della massa trainata.


ESPERIENZA:
Per questa esperienza bisogna posizionarsi in uno spazio abbastanza grande che permetta a Marrtino di muoversi.
Si prende il dinamometro e lo si lega ad un’estremità alla ruota piccola centrale di Marrtino e l’altra estremità all’anello preventivamente montato su una delle facce del cubo. E’ importante prestare attenzione alla posizione del dinamometro rispetto al pavimento che deve essere parallelo per permettere una misurazione precisa.

Ora si passa alla parte di programmazione.
Si collega il computer al robot e si esegue la checklist (la si trova in questo sito: https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSdXwiNUnOPCf-4eMw1qfkhh-SCkzLF0P7ieYkhPUIUzWawleg/viewform ) che permette di controllare il corretto funzionamento del robot. Dopo di che si programma (per iniziare la programmazione si possono vedere i passaggi nel seguente sito: https://sites.google.com/dis.uniroma1.it/marrtino/programming) inserendo il comando “forward” che consente al robot di andare avanti e lo si fa avanzare, strisciando sul pavimento (nel caso nostro marmo) per un intervallo di tempo sufficiente da permettere la stabilizzazione della lettura della misura della forza applicata attraverso il dinamometro. Dopo di che si ripete il programma girando ogni volta il cubo in modo da variare la superficie a contatto con il pavimento. Se si ha sufficiente spazio si può inserire nel programma un nuovo comando, “wait”, che consenta al robot di prevedere una pausa calcolata, nella quale lo sperimentatore possa modificare il materiale a contatto con il pavimento, girando il cubo, lasciando che il robot continui a procedere nella stessa direzione e verso. Abbiamo effettuato l’esperienza prevedendo 4 cicli di movimento.

Infine si eseguirà la fase dei calcoli.
Applicando la formula di prima si può trovare il coefficiente di attrito μ=F/N calcolando la reazione del piano (basta calcolare la forza peso del cubo, moltiplicando la massa del cubo per g: nella nostra esperienza abbiamo per esempio usato inizialmente un cubo di 11N di peso a cui successivamente è stata aggiunta un’ulteriore massa il cui peso era di 4N) mentre la forza di attrito si può vedere subito grazie al dinamometro. Il risultato lo si può confrontare con i valori teorici reperibili in rete.

L’esperimento si può ripetere facendo strisciare le facce del cubo su una tavola di legno, senza modificare né il peso del cubo né i materiali di cui il cubo è ricoperto. Il risultato sorprendente è che i coefficienti di attrito che si troveranno, sono diversi dai precedenti. Ciò è dovuto al fatto che sono cambiati i materiali che strisciano l’uno sull’altro.


Ecco alcuni esempi inerenti alla nostra esperienza:

MATERIALI A CONTATTO FORZA ATTRITO (N)
MARMO TESSUTO 3,5
MARMO CARTONE 3,5
MARMO CARTA VETRATA 3
MARMO POLISTIROLO 5
LEGNO TESSUTO 6
LEGNO CARTONE 5
LEGNO CARTA VETRATA 6
LEGNO POISTIROLO 5

Il peso della massa trainata è rimasto fisso a 11N (abbiamo modificato la massa arrivando a 15N solo con il polistirolo per vedere come questa variante influisse sull’attrito generato) e con le forze misurate abbiamo ricavato i seguenti coefficienti utilizzando la formula μ=F/N :

MATERIALE A CONTATTO FORZA ATTRITO (N) PESO DELLA MASSA (N) COEFFICIENTE DI ATTRITO
MARMO TESSUTO 3,5 11 0,32
MARMO CARTONE 3,5 11 0,32
MARMO CARTA VETRATA 3 11 0,27
MARMO POLISTIROLO 5 11 0,45
LEGNO TESSUTO 6 11 0,54
LEGNO CARTONE 5 11 0,45
LEGNO CARTA VETRATA 6 11 0,54
LEGNO POLISTIROLO 5 11 0,45

Nel caso dell’aggiunta di un’ulteriore massa i valori che si sono misurati sono:

MATERIALE A CONTATTO FORZA DI ATTRITO(N) PESO DELLA MASSA(N) COEFFICIENTE DI ATTRITO
LEGNO POLISTIROLO 7 15 0,47

C’è da osservare come il coefficiente di attrito sia rimasto sostanzialmente lo stesso, non essendo variati i materiali a contatto, mentre è variata la forza di attrito!
Infine modificando l’area delle superfici di contatto si potrà dimostrare come i valori della forza d’attrito non cambino dimostrando così come essa non influisca sul calcolo di tale forza.

Strumenti

Strumenti necessari Descrizione
Esperimento: Effetto Doppler
Robot MARRtino
Oscilloscopio A doppia traccia 0-20 MHz
Microfono Microfono standard magnetico
Telefono per audio Telefono Android
Generatore di funzione App function generator
Esperimento: Forza di attrito
Dinamometro Portata: 2N;5N;10N
Robot MARRtino
Cubo con 4 facce foderate con materiali diversi Polistirolo;Tessuto;Carta vetrata;cartone
Assi di legno

Sitografia

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