dimostrare la validità dei primi due principi della dinamica

F=ma

Strumenti utilizzati per condurre l'esperimento:

Rotaia a cuscino d'aria( permette di avere una superficie completamente piana ed un attrito quasi  nullo)

Due fotocellule da posizionare agli estremi della rotaia

Cronometro per la misurazione dei tempi

Un metro per la misurazione delle distanze

Un carrello che scorre sulla rotaia

Un cartoncino da posizionare sul carrello per poter azionare le fotocellule

Vari pesi da posizionare sul carrello

Una corda collegata al carrello

Una carrucola per la corda alla quale verranno di volta in volta attaccati

Pesi da 10g, 20g, 30g

Simboli usati

F: forza

m: massa

a: accelerazione

S: spazio

gp: grammi peso

t: tempo

g: gravità terrestre

S=1at² : legge oraria del moto del carrello

2

Svolgimento dell'esperimento

Dopo essersi assicurati dell'orizzontalità della rotaia si può sistemare il carrello su di essa. Senza attaccare pesi al carrello si nota che questo rimane fermo sulla rotaia ma basta applicargli una piccolissima forza perché questo si muova.

Ora invece sistemiamo il carrello vicino alla prima fotocellula che dista dalla seconda 1,05m  e colleghiamolo al filo passante per la carrucola a cui e stato appeso un peso di 10g.

Lasciamo partire il carrello, quando il cartoncino oscurerà la prima fotocellula, il cronometro partirà per poi fermarsi quando verrà oscurata la seconda fotocellula; prendiamo nota del tempo (2,38s) e ripetiamo l'esperimento ma appendendo alla corda 20g e 30g registrando i rispettivi tempi (1,69s; 1,40s).

Adesso togliamo al carrello 1/3 della sia massa e ripetiamo così l'esperimento descritto sopra registrando nuovamente i dati.

Infine riportiamo il carrello alla sua massa originaria ma riduciamo la distanza tra le fotocellule a 68cm e ripetiamo l'esperimento prendendo nuovamente nota dei risultati ottenuti.

TABELLE

PROVA 1

Distanza tra le fotocellule di 1,05m

PROVA 2

riduzione della massa del carrello di 1/3

PROVA 3

Massa originaria ma distanza tra fotocellule ridotta a 68cm

Verifica della prima legge di Newton

All'inizio dell'esperimento il carrello, che non era ancora collegato con nessun peso, restava fermo ma bastava applicare una piccolissima forza su di esso perché si muovesse senza rallentare visto che l'attrito sulla  rotaia è quasi nullo. Quindi in assenza di attrito il carrello continua a muoversi senza rallentamenti verificando così la prima legge di Newton

Verifica della seconda legge di Newton

Tutte le misurazioni effettuate con i vari pesi e le varie distanze sono serviti a dimostrare la seconda legge di Newton:

sappiamo che questa è uguale a F=ma ma visto che il moto del carrello è uniformemente accelerato (L'accelerazione è g) la legge oraria del moto è S=1at²  (la velocità iniziale è 0) che si può anche

2

riscrivere nel modo seguente: a=2S.

t²

Quindi possiamo riscrivere la prima legge di Newton così: F=m 2S o in modo ancor migliore Ft²=2mS dove F e t² sono le

t²

variabili e 2mS le costanti, quindi se noi dimostriamo che Ft²

è costante allora avremo verificato la seconda legge di Newton.

VERIFICA DELLE COSTANTI

PROVA 1

Forza tempo Ft²

Considerando un certo margine d'errore abbiamo ottenuto una costante.

PROVA 2

Forza tempo Ft²

Il margine d'errore aumenta anche perché abbiamo ridotto la massa del carrello e aumentato il peso la cui massa quindi influisce in maniera maggiore.

PROVA 3

Forza tempo Ft²

Anche questa è una costante quindi abbiamo dimostrato la seconda legge di Newton.