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IL MOTO RETTILINEO UNIFORME.

fisica


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ESERCIZI Capitolo 3
I RESISTORI

ESPERIENZA N.1

IL MOTO RETTILINEO UNIFORME.

Lo scopo di questa esperienza di laboratorio è misurare il tempo che un carrello, che scorre su una rotaia a cuscino d'aria, impiega per percorrere tratti di spazio definiti.

OBIETTIVI:

Gli obiettivi, in questa esperienza non sono stati chiaramente detti ma se ne possono immaginare diversi attinenti all'esperienza qui proposta:

a)     Calcolo della velocità del moto di un corpo uniforme.




b)     Applicazione della legge oraria.

Materiali:

a)     1 rotaia a cuscino d'aria, Questo tipo di rotaia presenta un condotto (che attraversa per tutta la sua lunghezza la rotaia) intervallato sulla superficie da diversi sfiatatoi ovvero dei fori attraverso i quali esce dell'aria. Questi fori non hanno il raggio superiore al millimetro.

Su un lato della rotaia si trova un centimetro atto a misurare la distanza percorsa dal carrello.

b)     1"carrello", questo oggetto e difficile da spiegare a parole per capire meglio di che cosa si tratta, vedere la figura 1.

                                                                                                         


                                               (Fig. 1)

c)      Un tubo di plastica che collega il condotto interno della rotaia con un compressore.

d)     Un compressore, questo servirà poi per pompare aria all'interno del condotto della rotaia.

e)     Un'asta di alluminio con diversi morsetti ai quali saranno fissate delle aste di ferro (da usare come punti di riferimento).

f)        Una lamina di metallo da usare come "molla", sarà questa a dare la spinta iniziale al carrello.

g)     Due fotocellule per misurare i vari tempi, queste sono collegate a un dispositivo in grado di dare risultati precisi al millesimo.

h)      Tre cronometri.

SVOLGIMENTO DELL'ESPERIENZA.

In questa esperienza si usa una rotaia a cuscino d'aria. L'aria, che esce attraverso piccoli buchi presenti su tutta la superficie, crea un sorta di cuscino d'aria (da qui il nome dello strumento) che minimizza l'attrito che, senza questo cuscinetto creerebbe notevoli problemi allo svolgimento dell'esperienza.

MONTAGGIO DELL'ATTREZZATURA:

La rotaia viene fissata a terra  mediante del nastro adesivo, poi si collega il condotto interno della rotaia con il compressore per mezzo di un tubo di plastica.

Accanto alla rotaia viene messa l'asta di alluminio e successivamente  verranno montati i morsetti con le relative aste che serviranno come punto di riferimento costante in tutte le varie prove che verranno effettuate durante lo svolgimento dell'esperienza.

Infine all'inizio della rotaia verrà fissata la lamina di metallo che darà la spinta iniziale al carrello.

FASI DELL ESPERIENZA:

Per prima cosa bisogna accendere il compressore e lasciare passare il tempo necessario affinché si crei il cuscino d'aria.

Ora si può appoggiare il carrello sulla rotaia e metterlo in posizione, pronto a partire.

Vengono scelti tre cronometristi che dovranno misurare il tempo che impiega il carrello ad arrivare all livello delle varie aste; questa fase dell'esperienza dovrà essere rifatta diverse volte affinché la media delle varie misure rilevate sia il più attendibile possibile.

Se si usa la fotocellula bisogna mettere le varie coppie di fotocellule all livello delle varie aste e un solo cronometrista dovrà far partire il cronometro presente nell'apparecchiatura collegata alle fotocellule, anche questa fase dell'esperienza e preferibile che venga ripetuta più volte, per ridurre al minimo i possibili errori del cronometrista.

Per completare la tabella serviranno i dati ricavati dai cronometristi o dalle fotocellule e la distanza percorsa, questa sarà indicata dalla distanza del punto di partenza del carrello a l'asta, questa distanza è predefinita. Per i dati rilevati nell'esperienza vedere la Tab. n 1

 

N.

prova

Distanza

Percorsa

    (cm)

 Tempo trascorso

   (s)

Velocità

(s/t)*

 



  1

 

     40

      1.2

  33.3

 

  2

     80

       2.4

  33.3

 

  3

    120

       4

  30

*: nella formula s / t  si indica con s la distanza e con t il tempo, la cifra ricavata è v che consiste nella velocità. l

           

ELABORAZIONE DATI E RISULTATI OTTENUTI:

Il moto uniforme si ha quando le misurazioni eseguite sono direttamente proporzionali al tempo percorso.

Per verificarne la velocità dovremo calcolare il rapporto delle distanze e i tempi. Il rapporto risulterà pressoché costante.

Per Moto Uniforme si intende un moto di un corpo che percorre distanze direttamente proporzionali ai tempi impiegati a percorrerli.

Questo tipo di movimento può essere visualizzato per mezzo di una formula:

                                                                       S

                                                                           = V

                                                                       T

Perciò v sarà la velocità del moto uniforme. Nel sistema internazionale l'unità di misura è il metro per secondo (m/s). Per calcolare la velocità del carrello dovremo avvalerci della formula sopra riportata.

I risultati ottenuti, come previsto sono stati simili, anche se a circa 120 cm di distanza dalla partenza l'attrito cominciava a farsi sentire, rallentando il carrello; questo non è dovuto solo all'attrito, comunque presente, del carrello con il cuscinetto d'aria bensì dalla aerodinamicità dell'oggetto, cioè dalla resistenza che oppone l'aria al suo spostamento; anche questo attrito si può minimizzare affusolando la parte anteriore de carrello, dando la possibilità all'aria di "scivolare" via.

La maggior parte dei dati rilevati dai cronometristi è risulta molto simile alle misurazioni delle fotocellule (per fotocellule si intende tutto l'apparato necessario a tali misurazioni).

Conclusioni e limiti dell'esperienza:

Dopo tre prove, ritenute sufficienti, l'esperienza, dal punto della pratica, si può dire conclusa, ora non resta altro che la legge oraria. Questa esperienza è durata circa sessanta minuti.







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