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Relazione di Laboratorio sul Secondo Principio della Dinamica
Scopo dell'esperienza:
Lo scopo dell' esperienza e è quello di verificare la validità del secondo principio della dinamica, il quale afferma che l'accelerazione di un punto materiale è direttamente proporzionale alla forza che ne è causa.
Materiali e strumenti utilizzati:
Descrizione del procedimento mediante schema:
Prima fase
Svolgimento
L'operatore posizionato il carrello (di massa
Tale pesetto esercita la propria forza-peso sul carrello (per un pesetto di
Il carrello viene messo in moto e attraversa le due
fotocellule (poste ad una distanza di
L'operatore aggiunge quindi di volta in volta un pesetto (fino ad un numero di 4 pesetti), ed ogni volta effettua tre volte la misurazione dell'intervallo di tempo.
Svolta la prima fase dell'esperimento possiamo calcolare:
Tabella di elaborazione dei dati
Spazio |
Tempo |
Forza |
Accelerazione |
Massa |
|||
s(m) |
t1 (s) |
t2 (s) |
t3 (s) |
tm (s) |
F(N) |
a(m/s |
m(Kg) |
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Grafico
Conclusione prima fase positiva
I valori del rapporto F/a sono tra loro "ragionevolmente" vicini (il grafico evidenzia infatti una retta). Possiamo quindi concludere di aver verificato il secondo principio della dinamica, in quanto esso afferma che la forza applicata a un corpo e l'accelerazione che questo manifesta sono direttamente proporzionali.
Seconda fase
Svolgimento
L'operatore ha lasciato questa volta costante la Forza (la forza-peso dei pesetti corrispondente a 0,03924N) mentre ha aumentato la massa di 100g (partendo da una massa iniziale di 100g + 4g dei pesetti + 1g della massa inerziale della carrucola) per ogni serie di misurazioni.
Svolta la seconda fase dell'esperimento possiamo ora calcolare:
Tabella di elaborazione dei dati
Spazio |
Forza |
Tempo |
Massa |
Accelerazione |
Massa * acc. |
|||
s(m) |
F(N) |
t1 (s) |
t2 (s) |
t3 (s) |
tm (s) |
m(Kg) |
a(m/s |
m*a |
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Conclusione seconda fase positiva
Dai dati si ricava che il prodotto della massa per l'accelerazione è costante e quindi è dimostrato che massa e accelerazione sono legate da un rapporto di proporzionalità inversa. D'altronde il grafico qui sotto, rappresentante la relazione tra massa e accelerazione, mostra una porzione di ramo di iperbole. Nel primo grafico sono stati utilizzati i dati della tabella mentre il secondo grafico è stato ottenuto tramite interpolazione.
Grafico
Considerazioni sugli errori
Ogni misura ottenuta non è mai precisa ma è affetta da una certa incertezza dovuta all'imprecisione o deformazione degli strumenti e alle metodologie usate. Per essere più esatti possiamo considerare un intervallo di valori entro il quale è presumibile si trovi il valore della misura fatta. Facciamo un esempio relativo alla prima fase dell'esperienza:
Esempio Er spazio = 0,001/0,5 = 0,002 Er
tempo = 0,001/3,055 = 0,000327 Er
tempo2 = 3,27 * 2 = 0,000655 Ea
acc.= 0,000655 + 0,002 =
0,002655 a = (0,1071464 0,002655) m/s
Ea spazio = ±
Ea tempo = ± 0,001 s
Er spazio = Ea spazio/spazio
Er tempo = Ea tempo/tempo
Er tempo2 = Er tempo * 2
Ea accelerazione = Er tempo Er spazio
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