Relazioni di fisica

Osservazione: l’acqua dal tubo stretto non scende.

Parte 2:

• Immergere nell’acqua il tubo di plastica di diametro 8.5 mm e chiuderlo all’estremità superiore con

un dito.

• Tenere il tubo ben chiuso con il dito e sollevarlo lentamente dall’acqua. Osservare quello che si

verifica.

• Far uscire nuovamente l’acqua dal tubo.

Osservazione: fino a quando il tubo di plastica è chiuso sopra, l’acqua non scende.

Parte 3:

• Versare nel tubo di plastica di 25 mm di diametro dell’acqua fino a 5 cm dal bordo superiore.

• Chiudere con il cappuccio il tubo di plastica di 8.5 mm di diametro e sospenderlo con l’apertura

verso il basso all’asta di sinistra, mediante il sostegno per due tubi.

• Sistemare il tubo di plastica in modo che quello sottile entri in quello più largo, senza però

immergersi nell’acqua contenuta.

• Far scendere il tubo di plastica sottile fino a farlo immergere per circa 15 cm nell’acqua del tubo

grande. Farlo scendere con precauzione perché non si formino bolle d’aria.

Osservazioni: Il livello dell’acqua nel tubo sottile sale di poco , a mano a mano che il tubo sottile viene

immerso a profondità più elevate.

Considerazioni:

• Nella parte 1 l’acqua non scende perché Po = P1> gh1 e quindi la colonnina d’acqua, non riuscendo

a superare la P1, rimane bloccata.

• Nella parte 2 l’acqua non scende perché con il dito tolgo la Po che agisce da sopra e allo stesso

tempo la Po tiene su il liquido, a livello dell’apertura.

• Nella parte 2 dell’esperimento, sopra il livello dell’acqua, si trova nel tubo un certo volume d’aria.

La pressione di questo volume d’aria è zero, poiché con il dito elimino ed è come se si chiudesse il

sistema.

• Nella parte 3 dell’esperimento entra acqua nel tubo sottile. Ciò accade perché la pressione

dell’acqua, a mano a mano che il tubo viene immerso in profondità, aumenta, come descritto nella legge

di Stevino: di fatto, il livello dell’ acqua sale poiché a mano a mano l’aria viene pressata sempre più della

crescente pressione dell’acqua. La massa dell’aria si conserva, tuttavia, diminuendo di volume, aumenta

in densità.

IL PRINCIPIO D’ ARCHIMEDE

Determinare la forza di spinta ascensionale di un corpo e confrontarla con la forza peso dell’acqua

spostata dal corpo stesso.

Strumenti:

2 basi per sostegno

1 asta per sostegno di 25cm

2 aste di sostegno di 50 cm

1 morsetto doppio

1 pinza universale

1 tubo di plastica, ø 25mm

1 tappo

1 tubo di plastica, ø 8,5mm

1 cappuccio per tubi

1 imbuto

1 sostegno per due tubi

1 becker di plastica

Acqua Rappresentazione grafica delle

apparecchiature:

Procedure:

Mediante l’archetto sospendere il dinamometro al morsetto a blocco ed appendere a questo, con un filo

di circa 10 cm, il parallelepipedo di alluminio. Assicurarsi che il parallelepipedo resti in posizione

verticale.

Nel becher di plastica versare circa 100 ml di acqua.

Versare 60 ml di acqua nel cilindro graduato.

Sistemare il cilindro in posizione tale da consentire il parallelepipedo di immergersi bene nell’acqua

quando viene abbassato

Considerazioni:

Il volume del parallelepipedo è uguale al volume dell’acqua spostata: V= V2-V1, inoltre, Sa= F2-F1

Le forze che in acqua agiscono sul parallelepipedo sono P, Sa e le forze che agiscono lateralmente sul

corpo, ma che si controbilanciano a vicenda.

La relazione che esiste tra Sa e P è la seguente: Se il corpo galleggia, allora sarà che R=0 Sa = P.



TRASFORMAZIONE DELL’ENERGIA

Obbiettivo: Studiare la capacità di compiere lavoro di un corpo in movimento.

Apparecchiature Necessarie:

2 basi per sostegno

1 asta per sostegno di 25cm

1 asta per sostegno di 50cm

1 indice

1 morsetto universale

1 metro a nastro da 1,5m

1 pennarello

Svolgimento:

1. Montaggio Apparecchiatura:

abbiamo montato la struttura di sostegno come mostrato in figura, ed abbiamo fissato l’asta

verticale in modo che la sua altezza sopra la base sia di circa 48cm.

2. Esecuzione dell’esperimento:

Abbiamo fissato all’asta il morsetto universale stando attenti che l’estremità superiore coincida

esattamente con l’estremità superiore dell’asta. Fissato l’indice a 40cm sotto il bordo inferiore

del morsetto abbiamo segnato sull’asta questo punto come punto zero. Abbiamo portato il

morsetto ad un’altezza pari a 10cm sopra l’indice e dopo aver controllato di nuovo l’altezza

abbiamo lasciato cadere di colpo il morsetto sull’indice. Infine abbiamo misurato lo

spostamento dell’indice. Questo esperimento è stato ripetuto per le seguenti altezze: 30cm,

25cm, 20cm, 15cm, 10cm; per ogni altezza si è potuto misurare un ∆s.

Dati ottenuti: Altezza di Spostamento

caduta (h) dell’indice

(cm) ∆s (cm)

10 1,3

15 1,7

20 2

25 2,5

30 3

Considerazioni:

dall’esperimento abbiamo osservato che: più grande è l’altezza di caduta e maggiore è lo

spostamento dell’indice per scivolamento e, di conseguenza, il lavoro prodotto.

ALLUNGAMENTO DI UNA MOLLA ELICOIDALE (Legge di Hooke)

Obbiettivo: Determinare le variazioni della lunghezza di una molla elicoidale in funzione della

forza applicata.

Apparecchiature Necessarie:

1 molla elicoidale,(ø 1,5cm) 1 asse inseribile

1 molla elicoidale,(ø 2cm) 1 serie di 6 pesi

2 basi per sostegno 1 metro a nastro

1 asta per sostegno di 25cm 1 molla a lamina

2 aste di sostegno di 50cm 2 strisce di carta autoadesiva 2 x 20cm c.a.

1 morsetto a blocco

Svolgimento:

1. Montaggio Apparecchiatura:

abbiamo montato la struttura di sostegno come mostrato in figura, successivamente abbiamo

incollato sulla molla a lamina la striscia di carta, che ci sarà utile per segnare gli allungamenti della

molla elicoidale. Dopo di ché abbiamo introdotto l’asse inseribile nel foro centrale superiore del

morsetto a blocco su cui abbiamo appeso la molla a lamina e davanti ad essa la molla elicoidale.

2. Esecuzione dell’esperimento:

Esercizio parte 1: abbiamo appeso la molla ad elica(1) dal diametro di 1,5cm e segnato la sua

lunghezza in assenza di carico. Poi abbiamo sospeso alla molla un primo peso(F = 0,5N), la molla si

è allungata fino a raggiungere un punto di equilibrio dato dalla forza peso e dalla forza di richiamo

della molla, e ne abbiamo registrato l’allungamento. Lo stesso è stato fatto appendendo prima 1, poi

2, fino a 6 pesi.

Esercizio parte 2: abbiamo ripetuto l’esperimento sostituendo la molla ad elica con un’altra (molla

ad elica 2) dal diametro di 2cm e appendendovi fino a 4 pesi.

Dati ottenuti: Allungamenti delle due molle

n° pesi F (N) Ø 1,5cm Ø 2cm 20

1 0,5 N 2,05 4,75 18

(cm) 16

2 1 N 4,12 9,50 molle 14

3 1,5 N 6,18 14,25 12

delle Molla diametro 1,5cm

4 2 N 8,25 19,00 10 Molla diametro 2cm

Allungamenti

5 2,5 N 10,30 - 8

6

6 3 N 12,33 - 4

2

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

F (N) applicata

Considerazioni:

L’esperimento è la dimostrazione pratica della legge di Hooke, che dice: “l’allungamento subito da

un corpo elastico è direttamente proporzionale alla forza al esso applicata e la costante di

proporzionalità viene detta costante elastica, essa dipende dalla natura del materiale di cui è

composto il corpo elastico stesso”.

La costante elastica(D) è la forza che provoca l’allungamento della molla di un centimetro.

Osservando il diagramma possiamo ricavare le costanti delle molle: D e D

1 2

D1 = 0,242 N/cm e D2 = 0,105 N/cm

Dall’esperimento possiamo dire che la molla con la costante elastica maggiore avrà un molleggio

più duro mentre quella a costante elastica minore avrà un molleggio più mobido.

RELAZIONI QUANTITATIVE PER IL MOTO ACCELERATO

Obbiettivo: Studiare quali reazioni matematiche si hanno tra spazio, tempo, velocità e

accelerazione nel moto accelerato.

Apparecchiature Necessarie:

1 rotaia 1 serie di masse motrici

1 puleggia di deviazione 1 sorgente di tensione, 12V

1 registratore di tempi 1 striscia per registrazione

1 carrello 1 filo sottile

1 blocco a gradini 1 righello

Svolgimento:

1. Montaggio Apparecchiatura:

abbiamo montato la struttura come mostrato in figura, ed abbiamo inserito il registratore a 10Hz.

2. Esecuzione dell’esperimento:

Abbiamo posizionato il carrello, a cui è stata attaccata la striscia per la registrazione, sulla parte più

alta della rotaia e una volta acceso il registratore abbiamo lasciato libero il carrello che trascinato

dalla forza del peso collegatogli per mezzo del filo ha iniziato a spostarsi lungo la rotaia. Giunto a

fine corsa il carrello si è arrestato ed è stato disinserito il registratore. Spostando la punta scrivente

in diversi fori abbiamo potuto ripetere l’esperimento utilizzando pesi differenti e mettere a

confronto le diverse scritture.

Dati ottenuti: Accelerazione del carrello

60

50

spostamento(cm) 40 s1

30 s2

20

10

0

02 08 2 32 44 56 62 74 8 92

14 26 38 5 68 86 98

0, 0, 0,

0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,

tempo(s)

v ∆v v ∆v

i1 i1 i2 i2

t (s) s1 ∆s1 (cm/s) (cm/s) s2 ∆s2 (cm/s) (cm/s)

0,02 0,15 0,12 7,50 -0,75 0,1 0,13 5,00 0,75

0,04 0,27 0,33 6,75 3,25 0,23 0,2 5,75 1,42

0,06 0,6 0,31 10,00 1,38 0,43 0,27 7,17 1,58

0,08 0,91 0,18 11,38 -0,48 0,7 0,28 8,75 1,05

0,1 1,09 0,17 10,90 -0,40 0,98 0,33 9,80 1,12

0,12 1,26 0,09 10,50 -0,86 1,31 0,37 10,92 1,08

0,14 1,35 0,34 9,64 0,92 1,68 0,42 12,00 1,13

0,16 1,69 0,31 10,56 0,55 2,1 0,43 13,13 0,93

0,18 2 0,4 11,11 0,89 2,53 0,53 14,06 1,24

0,2 2,4 0,75 12,00 2,32 3,06 0,04 15,30 -1,21

0,22 3,15 0,56 14,32 1,14 3,1 1,19 14,09 3,78

0,24 3,71 0,54 15,46 0,89 4,29 1,31 17,88 3,66

0,26 4,25 0,53 16,35 0,73 5,6 1,25 21,54 2,93

0,28 4,78 0,57 17,07 0,76 6,85 0,26 24,46 -0,76

0,3 5,35 1,18 17,83 2,57 7,11 0,84 23,70 1,14

0,32 6,53 0,59 20,41 0,53 7,95 0,85 24,84 1,04

0,34 7,12 0,78 20,94 1,00 8,8 0,9 25,88 1,06

0,36 7,9 0,75 21,94 0,82 9,7 0,96 26,94 1,11

0,38 8,65 0,75 22,76 0,74 10,66 0,99 28,05 1,07

0,4 9,4 0,7 23,50 0,55 11,65 1,02 29,13 1,04

0,42 10,1 0,95 24,05 1,07 12,67 1,08 30,17 1,08

0,44 11,05 1,65 25,11 2,50 13,75 1,12 31,25 1,08

0,46 12,7 1,05 27,61 1,04 14,87 1,21 32,33 1,17

0,48 13,75 0,85 28,65 0,55 16,08 33,50

0,5 14,6 0,95 29,20 0,70

0,52 15,55 1 29,90 0,74

0,54 16,55 1,05 30,65 0,78

0,56 17,6 0,4 31,43 -0,39

0,58 18 1,