VERIFICA DELLA FORZA DI ATTRITO FRA SOLIDI

fisica

VERIFICA DELLA FORZA DI ATTRITO FRA SOLIDI

Materiale Utilizzato

• Un Dinamometro
• Una tavoletta di legno (con massa 64,39 g \ 0,063 kg) munita di chiodo
• Un peso (con massa 50g \ 0,05 kg)
• Un superficie liscia di plastica (tavolo)
• Una striscia di carta vetrata (superficie abrasiva)

Dinamometro

MASSA utilizzata nell'esperimento

212j97c 212j97c 212j97c 212j97c 212j97c 212j97c   212j97c 212j97c 212j97c 212j97c 212j97c 212j97c   212j97c 212j97c 212j97c 212j97c 212j97c 212j97c   212j97c 212j97c 212j97c 212j97c 212j97c 212j97c   212j97c 212j97c 212j97c 212j97c 212j97c 212j97c  

DISEGNO SCHEMATICO DELL'APPARECCHIATURA MONTATA:

F forza applicata

Piano di plastica o di carta vetrata

		Fp

	Piano di plastica o di carta vetrata
					Corpo
			Fa

Fa

212j97c  

					Peso applicato sulla tavoletta

212j97c 212j97c 212j97c  

OBIETTIVI DELL'ESPERIMENTO

Validificare la legge della Forza d'Attrito secondo la quale Fa=k*Fp , dove Fa è l forza d'attrito e Fp è la forza perpendicolare che tiene il corpo appoggiato al piano;dimostrando che"k", ovvero il coefficiente d'attrito, rimane costante se si prende in considerazione lo stesso materiale della superficie sulla quale è posta il corpo.

PROCEDIMENTO

Per raggiungere gli obiettivi, abbiamo bisogno di una tavoletta, nel nostro caso di legno, che verrà appoggiata su una superficie. Abbiamo due tipi di superfici: superficie liscia (il tavolo di plastica) e superficie abrasiva (una striscia di carta vetrata applicata sul tavolo). La tavoletta sarà munita di un chiodo per legarsi ad un dinamometro. Il Dinamometro ci è indispensabile per questa dimostrazione: la molla all'interno di questo viene tarata, ed in questo modo ad ogni allungamento della molla corrisponderà una forza ben precisa, che potremo visualizzare leggendo le tacche incise sul dinamometro.

Prendiamo in considerazioni diversi casi;

1. Primo caso: La tavoletta che percorre una superficie di plastica senza pesi poggianti su essa
2. Secondo caso: La tavoletta che percorre una superficie di plastica con un peso poggiante su essa
3. Terzo caso: La tavoletta che percorre una superficie di carta vetrata senza pesi poggianti su essa
4. Quarto caso: La tavoletta che percorre una superficie di carta vetrata con un peso poggiante su essa

Per ogni caso, faremo 10 misurazioni con il Dinamometro per calcolare la forza necessaria per far sì che la tavoletta di legno si muova, facendola slittare ogni volta sul tipo di superficie in questione. Cercheremo di ottenere due coefficienti di attrito diversi, una per la superficie "tavolo" una per la superficie "carta vetrata", e forze diverse anche con coefficienti uguali determinati dal cambio della massa del corpo.

Naturalmente prenderemo anche in considerazione i vari Errori nelle misurazioni con le seguenti formule:

Valore Medio: Vm= F1 + F2 + F3.+ Fn

212j97c N

Errore Assoluto: Ea= Vmax - Vmin ("Valore Massimo" per il "Valore Minimo" diviso due )

212j97c    2

Errore Relativo: Er= Ea\Vm ("Errore Assoluto" diviso per il "Valore Medio")

Errore Percentuale: Ep= Er*100 ("Errore Relativo" moltiplicato per 100)

Difatti nelle varie misurazioni possono presentarsi Errori di tipo Umano, Errori legati alla sensibilità dello strumento e altri tipo di Errori.

Procediamo dunque ad esaminare i quattro casi uno ad uno.

Primo Caso:La tavoletta percorre una superficie di plastica senza pesi poggianti su essa.

Misurazioni(in Newton)

Forza di Attrito Media(Vm): 0,386 N

Calcoliamo ora i vari errori:

Ea: 0,42 - 0,35 = 0,07 = 0,035  Er: 0,035 = 0,091 Ep: 0,091*100 = 9,1%

2 2 0,386

Calcoliamo dunque il coefficiente d'attrito prendendo la formula: Fa=k*Fp

Da cui ne consegue che: k=_Fa_

212j97c Fp

Calcoliamo la Forza Peso con la formula Fp=m*g :    Fp=0,063 kg*9,81 N = 0,618 N

E ora non rimane altro che calcolare il coefficiente d'attrito.

Sostituendo otteniamo alla formula precedente otteniamo: k= 0,386_ = 0,625

212j97c 212j97c 212j97c  0,618

Secondo Caso: La tavoletta percorre una superficie di plastica con un peso poggiante su essa.

Misurazioni(in Newton)

Forza di Attrito Media(Vm): 0,626 N

Calcoliamo ora i vari errori:

Ea: 0,60 - 0,65 = 0,05 = 0,025  Er: 0,025 = 0,040 Ep: 0,040*100 = 4%

2 2 212j97c 0,626

Calcoliamo dunque il coefficiente d'attrito prendendo la formula: Fa=k*Fp

Da cui ne consegue che: k=_Fa_

212j97c Fp

Calcoliamo la Forza Peso, tenendo conto che stavolta il corpo è formato dalla somma di due diverse masse(tavoletta e peso),con la seguente formula:

Fp m1+m2)*g :    Fp=0,114 kg*9,81 N = 1,118 N

E ora non rimane altro che calcolare il coefficiente d'attrito.

Sostituendo otteniamo alla formula precedente otteniamo: k= 0,626_ = 0,560

212j97c 212j97c    212j97c    1,118

Terzo Caso:La tavoletta percorre una superficie di carta vetrata senza pesi poggianti su essa.

Misurazioni(in Newton)

Forza di Attrito Media(Vm): 0,540 N

Calcoliamo ora i vari errori:

Ea: 0,58 - 0,50 = 0,08 = 0,04  Er: 0,04 = 0,074 Ep: 0,074*100 = 7,4%

2 2 0,54

Calcoliamo dunque il coefficiente d'attrito prendendo la formula: Fa=k*Fp

Da cui ne consegue che: k=_Fa_

212j97c Fp

Calcoliamo la Forza Peso con la formula Fp=m*g :    Fp=0,063 kg*9,81 N = 0,618 N

E ora non rimane altro che calcolare il coefficiente d'attrito.

Sostituendo otteniamo alla formula precedente otteniamo: k= 0,540_ = 0,874

212j97c 212j97c 212j97c 212j97c   0,618

Quarto Caso:La tavoletta percorre una superficie di carta vetrata con un peso poggiante su essa.

Misurazioni(in Newton)

Forza di Attrito Media(Vm): 0,919 N

Calcoliamo ora i vari errori:

Ea: 0,95 - 0,87 = 0,08 = 0,04  Er: 0,04 = 0,043 Ep: 0,043*100 = 4,3%

2 2 212j97c 0,919

Calcoliamo dunque il coefficiente d'attrito prendendo la formula: Fa=k*Fp

Da cui ne consegue che: k=_Fa_

212j97c Fp

Calcoliamo la Forza Peso, tenendo conto che stavolta il corpo è formato dalla somma di due diverse masse(tavoletta e peso),con la seguente formula:

Fp m1+m2)*g :    Fp=0,114 kg*9,81 N = 1,118 N

E ora non rimane altro che calcolare il coefficiente d'attrito.

Sostituendo otteniamo alla formula precedente otteniamo: k= 0,919_ = 0,82

212j97c 212j97c 212j97c 212j97c   1,118

CONCLUSIONI

Abbiamo dunque dimostrato la correttezza della formula per calcolare il coefficiente di attrito, considerando il margine di errore fra un calcolo e l'altro.

Infatti, nel primo e nel secondo caso, come nel terzo e nel quarto, avendo uguale superficie, si è ottenuto anche un coefficiente di attrito pressoché uguale, benché le forze peso e le forze di attrito non fossero sempre le stesse per ogni caso.

Si può affermare quindi che l'esperimento è riuscito.

PROPOSTE

L'ambiente in cui viene effettuata l'esperienza deve essere idoneo: bisognerebbe cercare di rimuovere la polvere depositata sulla superficie di plastica e su quella di carta vetrata prima dell'effettuazione delle misurazioni.

TEMPO IMPIEGATO PER LA DIMOSTRAZIONE IN LABORATORIO : 1 ora.