Indice
Misura dell'accelerazione di gravità con un pendolo
Introduzione
Lo scopo di tale esperimento è misurare dell'accelerazione di gravità utilizzando un pendolo. l'accelerazione di gravità che è l'accelerazione che un corpo o punto materiale subisce quando è lasciato libero di muoversi in caduta libera in un campo gravitazionale, inoltre il valore di g è 9,81 e la unità di misura è m/s2. Il suo valore è la media del valore di g in vari punti della terra, infatti, non è una vera e propria costante poiché dipende anche dalle diverse densità dei materiali sulla crosta terrestre e dal fatto che la terra, non essendo una vera sfera, il raggio non è costante.
Apparato sperimentale
Per l’esperienza abbiamo costruito un pendolo in legno utilizzando i seguenti oggetti:
- Sostegno in legno;
- Viti e catena in acciaio;
- Cono di piombo;
All’estremità della struttura in legno abbiamo agganciato una catena in acciaio che sorregge un piccolo cono in piombo (come mostrato in figura). Per effettuare la misura di G, abbiamo misurato il periodo del pendolo.
Procedimento
Per effettuare la misura di G, abbiamo misurato il periodo del pendolo. Inizialmente volevamo misurare il periodo con l’applicazione phyphox, che rileva automaticamente il peso con il sensore di prossimità dello smartphone, ma quest'ultimo non rilevava il cono in piombo a causa delle sue dimensioni limitate. Per questo motivo abbiamo effettuato le misure manualmente utilizzando il cronometro dello smartphone. Per misurare il periodo si avvia il cronometro appena si lascia andare il pesetto e fermando quando il pesetto torna nella posizione iniziale. Per diminuire l'errore di parallasse, durante la misura ci siamo messi in parallelo alla posizione iniziale del pesetto. Abbiamo raccolto 3 set di dati cambiando la lunghezza del pendolo e ogni set è composto da 10 misure. Dopo aver raccolto i dati sul periodo del pendolo, li abbiamo analizzati con Excel per ottenere una stima della media e del’errore sul periodo del pendolo e dell'accelerazione di gravità. Il periodo del pendolo e l'accelerazione di gravità sono legati dalla seguente relazione:
T= 2π √(L/g)
Elaborazione dati
Periodo con L = 6 cm (s) | Periodo con L = 10 cm (s) | Periodo con L = 15 cm (s) | ||
---|---|---|---|---|
0,54 | 0,89 | 0,94 | ||
0,6 | 0,9 | 0,97 | ||
0,61 | 0,87 | 0,93 | ||
0,62 | 0,91 | 0,96 | ||
0,65 | 0,85 | 0,91 | ||
0,66 | 0,86 | 0,98 | ||
0,68 | 0,83 | 0,95 | ||
0,69 | 0,84 | 1,01 | ||
0,76 | 0,82 | 0,99 | ||
0,64 | 0,88 | 1 | ||
Media | Media | Media | ||
0,65 | 0,87 | 0,96 | ||
Errore assoluto | Errore assoluto | Errore assoluto | ||
0,11 | 0,05 | 0,05 | ||
Accelerazione di gravità (m/s2) | Accelerazione di gravità (m/s2) | Accelerazione di gravità (m/s2) | ||
5,6 | 5,2 | 6,4 |
Periodo senza errore sistematico | ||||
---|---|---|---|---|
Periodo con l = 6 cm (s) | Periodo con l = 10 cm (s) | Periodo con l = 15 cm (s) | ||
0,39 | 0,74 | 0,79 | ||
0,45 | 0,75 | 0,82 | ||
0,46 | 0,72 | 0,78 | ||
0,47 | 0,76 | 0,81 | ||
0,5 | 0,7 | 0,76 | ||
0,51 | 0,71 | 0,83 | ||
0,53 | 0,68 | 0,8 | ||
0,54 | 0,69 | 0,86 | ||
0,61 | 0,67 | 0,84 | ||
0,49 | 0,73 | 0,85 | ||
Media | Media | Media | ||
0,495 | 0,715 | 0,814 | ||
Errore assoluto | Errore assoluto | Errore assoluto | ||
0,11 | 0,05 | 0,05 | ||
Accelerazione di gravità (m/s2) | Accelerazione di gravità (m/s2) | Accelerazione di gravità (m/s2) | ||
9,7 | 7,7 | 8,9 |
L (m) | T (s) |
---|---|
0,06 | 0,49 |
0,1 | 0,71 |
0,15 | 0,81 |
Discussione
Con i dati raccolti sul periodo abbiamo stimato l’accelerazione di gravità, che è l’oggetto del nostro esperimento. La prima tabella Excel mostra i 3 set di dati, uno per ogni lunghezza del pendolo, che abbiamo raccolto con la relativa stima della media e degli errori del periodo e della stima dell’accelerazione di gravità. Quest’ultima, però, non erano compatibili con il valore vero della grandezza e ci siamo chiesti quale potesse essere il problema. Come detto sopra, abbiamo effettuato le misure manualmente con un cronometro, e per questo motivo le nostre misure erano affette da un errore sistematico dovuto ai nostri tempi di reazione. Abbiamo stimato questo errore facendo partire il cronometro e stoppandolo nel minore tempo possibile. L’errore sistematico, che in questo ha verso positivo e valore assoluto 0,15 s. Abbiamo sottratto l’errore sistematico a ogni misura effettuata e abbiamo rieseguito una stima dell’accelerazione di gravità. I risultati ottenuti eseguendo questa procedura ci hanno fornito una stima migliore della nostra accelerazione di gravità. Inoltre abbiamo graficato il periodo del pendolo in funzione della lunghezza del pendolo, tenendo in considerazione dell’errore sistematico, ottenendo un andamento lineare come atteso.
Conclusioni
L’esperimento aveva lo scopo di misurare l’accelerazione di gravità g utilizzando un pendolo. I dati ottenuti sono stati inseriti in una tabella Excel per poi calcolare una media del periodo di oscillazione. Le misure ottenute infine sono:
Per L=6 cm, g=9,5 m/s^2 Per L= 10 cm, g=7,6 m/s^2 Per L=15 cm, g=9,0 m/s^2
❖ MATTIA MENNITTI ❖ GENNARO SETOLA ❖ EDOARDO NASCITINI ❖ CIRO TORRONE ❖ MATTEO CHINELLI