Esperimento sul moto rettilineo uniforme con carrello su rotaia

-Relazione Scientifica di Laboratorio-Titolo: il moto rettilineo uniforme

Relazione n°1

Esperienza: dimostrare il moto rettilineo uniforme attraverso l’utilizzo del carrello su rotaia a cuscino d’aria.

Scopo: Intendiamo dimostrare il moto rettilineo uniforme, ovvero quel moto in cui vengono percorsi spazi uguali in tempi uguali. La conoscenza della distanza percorsa e del tempo impiegato a percorrerla permette di definire la velocità media nell’intervallo di tempo considerato. Infatti, la velocità media (Vm) in un intervallo di tempo ∆t è il rapporto fra la distanza ∆s percorsa nell’intervallo di tempo considerato e l’intervallo di tempo stesso: Vm= ∆s/∆t .

Essendo definita come rapporto fra una distanza e un intervallo di tempo, la velocità si misura, nell’SI, in m/s.

Strumenti utilizzati nell'esperimento

Per la realizzazione della nostra esperienza di laboratorio abbiamo impiegato i seguenti strumenti:

o La rotaia, uno strumento lungo 2m formato da una sbarra metallica di sezione triangolare sulla cui sommità scorreva un carrello di piccole dimensioni, la cui forza d’attrito è stata ridotta al minimo grazie alla presenza di piccoli fori situati lungo i lati della rotaia, dai quali fuoriusciva aria spinta da una pompa compressore.

o I cronometri, utilizzati per misurare l’intervallo di tempo impiegato dal carrello per percorrere rispettivamente 0,5m, 1m, 1,5m, 2m.

I cronometri di cui ci siamo serviti hanno una sensibilità fino al centesimo di secondo; tuttavia come strumenti di misurazione sono stati impiegati alcuni telefoni cellulari aventi la funzione di cronometro con sensibilità apprezzata fino al decimo di secondo.

o Elastico

o Carta e penna

o Calcolatrice

Il procedimento

Qual è il procedimento dell'esperimento?

Per prima cosa occorre accendere la pompa compressore che spinge l’aria all’interno della rotaia. Per verificare l’effettivo funzionamento della rotaia, proviamo a far muovere il carrello in direzione orizzontale. Il suo moto deve avere inizio dall’estremità della sbarra, dove riceve la spinta necessaria per muoversi mediante un elastico.

A questo punto tutti gli studenti muniti di cronometro devono accordarsi e scegliere che distanza (0,5m, 1m, 1,5m, 2m) percorsa dal carrello ognuno debba misurare.

Uno studente farà partire il carrello, non spingendolo direttamente con la propria forza, bensì ritraendolo e lasciando che sia l’elastico a spingerlo naturalmente. In questo modo le varie misurazioni non saranno influenzate dalla forza applicata dalla mano umana, che può variare di volta in volta e da persona a persona. Gli studenti possono procedere alla misurazione dei rispettivi intervalli di tempo; una particolare attenzione devono prestare coloro che hanno il compito di misurare il tempo percorso in 0,5m, in quanto il carrello percorre questo spazio in pochissimo tempo. Quindi è consigliabile iniziare la misurazione non dal punto di partenza, ma in una delle fasce centrali (ad esempio da 1m a 1,5m o addirittura da 1,5m a 2m).

Elaborazione

Elaborazione dei dati raccolti

Una volta terminate le misurazioni (è preferibile che siano almeno 2 o 3) si riportano i dati in tabelle ben organizzate come questa, che noi abbiamo elaborato nella nostra esperienza di laboratorio:

∆s (m) ∆t (s) Vm= ∆s/∆t

O,5 singole media 0,676 m/s

0,78

0,69 0,74

1 1,55

1,77

1,75 1,69 0,591 m/s

1,5 2,41

2,71 2,56 0,586 m/s

2 3,39

3,33

3,46 3,39 0,589 m/s

Abbiamo riportato il diagramma orario –cioè il grafico spazio/tempo con cui si descrive un moto- relativo alla nostra misurazione. Rappresentando il moto rettilineo uniforme, la velocità (V) è rappresentata dalla pendenza della linea, cioè l’angolo che essa forma con l’asse X.

Legge oraria del moto: S= S1+Vxt

Prima di concludere vogliamo fare un’osservazione su quest’esperienza:

ricordiamo che abbiamo utilizzato anche telefoni cellulari come cronometri, la cui sensibilità apprezza soltanto i decimi di secondo. Come sostenuto dagli scienziati, possiamo scartare una misura se e soltanto se essa non rientra nell’intervallo di tempo di tutte le altre oppure se non è stata misurata come le altre. Quindi talvolta abbiamo notato uno scarto eccessivo rispetto alla media delle altre o una differenza di strumento (come nel caso dei telefoni) e abbiamo scartato tali misure.

Conclusioni sull'esperimento

In conclusione possiamo dire di avere dimostrato che un punto materiale (il carrello ) si muove di moto rettilineo uniforme se descrive una traiettoria rettilinea a velocità costante.

c.v.d.