Forza elastica di una molla basata sulla legge di Hooke

La forza elastica della legge di Hooke

L’esperimento parla della forza elastica di una molla basata sulla legge di Hooke che si basa su questa formula F=-kx (k rappresenta la costante elastica della molla).
I materiali che ci servono sono una molla elicoidale, un’asta di sostegno, un’asta graduata e delle masse calibrate.
Per iniziare l’esperimento bisogna sistemare l’indice superiore accanto all’estremità inferiore della molla e si fa la stessa cosa con l’indice inferiore quindi la posizione è 0 che è (57,1 ± 0,1)cm.
Per aumentare il carico si appenderanno le masse calibrate all’estremità libera. Adesso si appendono i primi 50 g. Quando la molla smette di oscillare, si sposta l’indice inferiore all’estremità più bassa della molla, adesso si annota la nuova posizione (55,11 cm), poi si aggiungono altri 50 g e annotiamo la nuova posizione (53,3 cm). Ora si continua ad aggiungere i 50 g e annotare ogni volta la nuova posizione, (51,4 cm) (49,5 cm) (47,5 cm) (45,5 cm).
In un dato luogo la Fp che agisce su un corpo di massa m è direttamente proporzionale a m cioè con Fp=mg la sua unità di misura è il N la massa espressa in Kg è la costante di proporzionalità g, vale a livello del mare 9,8 N/ kg applicando una massa all'estremità della molla questa si allunga fino a quando Fp è bilanciata dalla forza elastica (Fe) queste due forze hanno uguale direzione ma verso opposto.

Quando la Fp aumenta, la molla risponde ancora con una Fe uguale e contraria per ogni massa aggiunta, abbiamo calcolato la Fp in N trasformandola la massa in kg e moltiplicandola per la costante di proporzionalità g, poi abbiamo calcolato l'allungamento ΔL determinando la differenza in valore assoluto tra la lunghezza della molla sotto un certo carico e la lunghezza iniziale della molla scarica. Infine abbiamo calcolato la costante elastica K dividendo la Fp per l'allungamento e ne abbiamo determinato anche il valore medio con la sua incertezza. I singoli valori di k non si discostano molto l'uno dall'altro l'incertezza sul valore medio è piccola. La molla ha risposto con lo stesso allungamento a ogni forza aggiunta e quindi non ha perso la sua elasticità togliendo i pesi dovrebbe tornare esattamente alla lunghezza iniziale.
Infatti, la molla torna proprio alla sua posizione iniziale 57,1 cm.
In poche parole abbiamo capito dato che i risultati sono abbastanza simili, significa che la legge di Hook è valida.

A cura di Raffaele Andolina