Relazione per l'esame di fisica

APPARECCHIATURE NECESSARIE:

- 1 piano inclinato

- 1 asse inseribile

- 2 pulegge, diametro cm 5

- 1 asse di accoppiamento

- 1 dinamometro, 1,5 N

- 2 pesi

- 1 morsetto a blocco

- 2 basi per sostegno, cm 50

- 1 asta per sostegno, cm 25

- 1 metro a nastro

ESECUZIONE DELL'ESPERIMENTO:

Dopo aver montato le apparecchiature seguendo la figura ho misurato la lunghezza del piano inclinato pari a 40 cm. Successivamente ho determinato con il dinamometro la forza delle pulegge senza pesi applicati (F1 0,4 N). Dopo aver appoggiato le pulegge sul piano inclinato e dopo averle agganciate al dinamometro attaccato all'asse di accoppiamento, ho verificato che le altezze del piano inclinato S1 coincidessero con quelle indicate nella tabella. A questo punto ho misurato con il dinamometro le forze di rotolamento F2 per le diverse altezze del piano inclinato. Dopo aver trovato tutti i dati li ho inseriti nella tabella. Ho ripetuto lo stesso esperimento applicando alle due pulegge dei pesetti ottenendo una F1 pari

a1,30 N.F1 (N) S1 (cm) F2 (N) S1/ S2 F2/ F1

10 cm 0,1 N 0,25 cm 0,25 N

0,4 N 20 cm 0,2 N 0,50 cm 0,50 N

30 cm 0,3 N 0,75 cm 0,75 N

10 cm 0,3 N 0,25 cm 0,23 N

1,30 N 20 cm 0,6 N 0,50 cm 0,46 N

30 cm 0,9 N 0,75 cm 0,70 N

CONSIDERAZIONI: si può notare che al variare della altezza S1 del piano inclinato varia anche la forza di rotolamento F2. Esiste un rapporto di proporzionalità diretta tra l'altezza S1 e la forza di rotolamento F2. Questo rapporto di proporzionalità è esprimibile in un piano cartesiano: si avrà una retta crescente di ascissa S1 e di ordinata F2. Il rapporto S1/ S2 rimane costante al variare di F1 poiché le pulegge e i pesetti non modificano l'altezza e la lunghezza del piano inclinato. Il rapporto F2/ F1 rimane pressoché costante. L'equazione che fornisce la forza di rotolamento F2 è la seguente: F2= F1 senα ovvero F2= F1 S1/ S2 (per formule trigonometriche).

CONCLUSIONI: aumentando l'altezza

S1 aumenta anche la forza di rotolamento F2.

Relazioni quantitative per il moto accelerato

OBIETTIVO: studiare quali relazioni matematiche si hanno fra spazio, tempo, velocità e accelerazione nel moto accelerato.

APPARECCHIATURE NECESSARIE:

• 1 rotaia montata
• 1 puleggia di deviazione
• 1 registratore dei tempi
• 1 carrello
• 1 blocco a gradini
• 1 serie di masse motrici
• 1 sorgente di tensione, 12 V
• 1 striscia per registrazione, 1 m
• 1 filo sottile, 1 m
• 1 righello

ESECUZIONE DELL'ESPERIMENTO: ho costruito il dispositivo sperimentalmente e ho inserito il registratore a 50 Hz. Dopo aver spostato il carrello vicino al registratore e dopo aver controllato che la striscia potesse essere tirata senza sforzo, ho dato tensione al registratore e ho lasciato libero il carrello. Non appena il carrello si è arrestato ho disinserito il registratore. Successivamente ho ripetuto l'esperimento spostando la punta scrivente in un altro foro. Infine, ho tolto la striscia registrata.

2,50 125,0 -5,00,72 51,00 2,60 130,0 5,0

L'incremento di velocità medio (Δv medio) è dato da ΣΔv/ n. eventi ed è pari a 130/ 37=3,5 cm/ s.

L'accelerazione del sistema è data da Δv medio/ Δt ed è pari a 3,5/ 0,02= 175 cm/ s²

La relazione che lega la velocità finale, l'accelerazione e il tempo è v= v₀+ at.

La legge oraria mette in relazione lo spazio e il tempo. La legge oraria del moto uniformemente accelerato è S= v₀t + ½ at² + S₀.

CONSIDERAZIONI:

Eseguendo l'esperimento a due frequenze diverse (10 Hz e 50 Hz), si evidenzia che a 10Hz le distanze sono maggiori rispetto a quelle ottenute a 50 Hz in quanto si hanno maggiori intervalli di tempo (0,1 s nel primo caso e 0,02 s nel secondo). Per frequenza si intende il numero di eventi che si ripetono nell'unità di tempo "t"; essa è l'inversa del periodo.

“T”.L’accelerazione è conseguenza del fatto che il carrello è trainato da un corpo in cadutalibera che presenta accelerazione gravitazionale (g). Teoricamente le due accelerazionidovrebbero coincidere, di fatto, sono diverse per la presenza dell’attrito causato dallastriscia di carta sul marcatempo e dalle rotaie sul carrellino.

PAGINA 3

CONCLUSIONI: l’esperimento mostra che in un moto uniformemente acceleratol’accelerazione è costante e che la velocità raggiunta dal carrello varia in modoproporzionale al tempo, cioè al trascorrere di quest’ultimo essa aumenta - relazionedescritta da una retta in un grafico della variazione di velocità in funzione del tempo.Inoltre, anche lo spazio percorso dal carrello aumenta con lo scorrere del tempo.Infatti analizzando la striscia con le tracce lasciate dal marcatempo in intervalli ditempo uguali, lo spazio percorso dal carrello aumenta, specialmente se si

confrontano iprimi intervalli con gli ultimi. PAGINA 4

Trasmissione del calore

OBIETTIVO: studiare la relazione che si ha tra tempo e temperatura durante il raffreddamento di un corpo.

APPARECCHIATURE NECESSARIE:

• piastra riscaldante
• becher
• cilindretto in metallo
• termometro
• cronometro

ESECUZIONE DELL'ESPERIMENTO: dopo aver impostato la piastra riscaldante su una temperatura di 50 °C ho posizionato il becher sulla piastra e ho aspettato che il sistema si portasse all'equilibrio. Successivamente ho inserito il cilindretto metallico nel becher e, trascorsi cinque minuti, lo ho rimosso con apposite pinze. Con il termometro ho poi misurato la temperatura del cilindretto fuori dall'acqua e, ogni 30 secondi, ho continuato ad acquisire misure della temperatura per almeno 10 minuti. Infine, ho inserito i punti della temperatura prima in una tabella e poi in un grafico in funzione del tempo.

44,1 45120 43,2 40150 42,8 35180 42,1210 41,6 30240 40,9 25270 40,3 20300 39,5 15330 39,3 10360 38,8 5390 38,3420 38,0 0 0 100 200 300 400 500 600 700450 37,5480 36,9

La temperatura a t= 0 non è 50 °C perché il sistema, quando si porta all'equilibrio, raggiunge una temperatura intermedia tra quella iniziale dell'acqua (pari a 50 °C) e quella del cilindro metallico (temperatura ambiente).

CONSIDERAZIONI: dopo aver rimosso il cilindro dall'acqua osservo inizialmente un veloce raffreddamento. Con il trascorrere del tempo la velocità di raffreddamento diminuisce: infatti la differenza di temperatura tra il cilindro e l'ambiente è minore.

PAGINA 5

CONCLUSIONI: la legge matematica che lega tempo e temperatura ha un andamento esponenziale T= Ta + (T₀ - Ta) e*-t/τ; dove τ è un coefficiente che varia a seconda dell'oggetto, Ta è la temperatura dell'ambiente e T₀ è la

Spinta ascensionale in funzione della profondità di immersione e della massa del corpo

OBIETTIVO: misurare la spinta ascensionale nell'acqua a diverse profondità e con corpi di massa diversa.

APPARECCHIATURE NECESSARIE:

• 2 basi per sostegno
• 1 asta per sostegno, cm 25
• 1 asta per sostegno, cm 50
• 1 morsetto a blocco
• 1 archetto di sostegno
• 1 dinamometro, 1,5 N
• 1 filo
• 1 peso
• 1 cilindro graduato
• 1 metro a nastro
• 1 scatoletta cilindrica
• 1 anello di gomma
• 1 pallini di piombo
• 1 becher di plastica
• acqua

ESECUZIONE DELL'ESPERIMENTO: dopo aver montato il sostegno come mostrato in figura, ho applicato al morsetto a blocco l'archetto di sostegno, sul quale ho posizionato il dinamometro. Successivamente, seguendo la figura, ho appeso il filo alla