Relazione di laboratorio sulla legge di Hooke

Relazione di laboratorio sulla legge di Hooke

Titolo dell’esperimento

Titolo dell’esperimento: La legge di Hooke

Scopo

Scopo: verificare la legge di Hooke.

Breve premessa teorica

Secondo la legge di Hooke (un fisico e un geologo inglese) la forza elastica (F) della molla è direttamente proporzionale al suo allungamento o alla sua compressione (x) e i due vettori hanno versi opposti.

F=-kx (k rappresenta la costante elastica della molla)

Questa legge descrive il comportamento di una molla quando gli allungamenti o le compressioni sono piccole rispetto alla sua lunghezza: con un allungamento eccessivo, la molla reagisce con una forza non proporzionale all’allungamento e può anche deformarsi in modo permanente, perdendo la sua elasticità.

Materiali e/o strumenti utilizzati

• Asta graduata (sensibilità=0,1cm; portata=)
• Molla
• Porta pesi (la massa è di 21,83g e il suo allungamento di 1,2 mm)
• 4 pesi: il primo e l’ultimo peso hanno una massa di 50,23g, il secondo e il terzo hanno una massa di 39,91g (ciascuno dei pesi ha un errore di ±0,01g, la sensibilità della bilancia).
• Bilancia (sensibilità=0,01g; portata=420g)

Fasi operative

• Sull’asta graduata posizionare sul gancio la molla, in modo che il suo estremo inferiore coincida con lo 0.
• Calcolare il peso dei quattro pesi e del porta pesi
• Mettere sul gancio della molla il porta pesi con il primo peso e ricavare l’allungamento (ci si può aiutare anche con una squadra). Ripetere il procedimento, aggiungendo di volta in volta un peso.
• Calcolare la massa totale (data dalla massa dei pesi sommata al porta pesi), la forza (il prodotto della massa con la costante 9,81 m/s²)

Raccolta ed elaborazione dei dati: tabella

Per semplificare i calcoli al posto di utilizzare la formula Forza-peso:allungamento, utilizzeremo massa:allungamento

Calcoli

-n. pesi 1:

massa= (0,05023+0,02183)kg ±(0,00001+0,000001)=0,07206 ± 0,00002kg

forza-peso= 0,07206kg·9,81 m/s²=0,7069086N=0,707N

m/allungamento: (72,06:3,6)± (0,07206:3,6)(0,02: 72,06 + 0,1: 3,6)= 20±0,6 g/cm

-n. pesi 2:

massa= (0,05023+0,03991+0,02183)kg ± (0,00001+0,00001+0,00001)=0,11197 ± 0,00003 kg

forza-peso=0,11197·9,81 m/s²=1,09851399N=1,10N

m/allungamento: (111,97:5,8)± (111,97:5,8) (0,03:111,97+0,1:5,8)= 19±0,2g/cm

-n. pesi 3:

massa=(0,05023+0,03991+0,03991+0,02183)kg ± (0,00001+0,00001+0,00001+0,00001)=0,15188 ± 0,00004 kg

forza-peso=0,15188 ·9,81 m/s²=1,4899428N=1,49N

m/allungamento: (151,88: 8,4)± (151,88: 8,4)(0,04:151,88+ 0,1:8,4)=18±0,19g/cm

-n. pesi 4:

massa=(0,05023+0,03991+0,03991+0,05023+0,02183)kg ± (0,00001+0,00001+0,00001+0,00001+0,00001)=0,20211 ± 0,00005 kg

forza-peso=0,20211 ·9,81 m/s²=1,9826991N=1,98N

m/allungamento: (202,11: 10,8)±(202,11: 10,8)(0,05:202,11+0,1:10,8) =18,7±0,17g/cm

Conclusioni

Dato che i risultati sono abbastanza simili, significa che la legge di Hooke è valida.

Eventuali osservazioni

I calcoli e in generale le misure non sono del tutto corretti a causa degli errori sistematici (che dipendono da diversi fattori come il malfunzionamento degli strumenti) e dagli errori causali (che dipendono da noi, per esempio quando non ci mettiamo in parallasse per rilevare una misura).