VERIFICA DELLE LEGGI DEL MOTO RETTILINEO UNIFORME
SCOPO DELL’ESPERIENZA: Verificare la legge oraria del moto rettilineo uniforme e rappresentare graficamente la proporzionalità diretta tra spazio e tempo.
MATERIALE OCCORRENTE: guida metallica, carrellino semovente, striscia di carta carbonata, marcatempo elettromagnetico, trasformatore, riga millimetrata, livella a bolla d’aria.
PROCEDIMENTO: disporre la guida metallica (1) sul banco e verificarne l’orizzontalità mediante la livella a bolla d’aria. Successivamente, sistemare su di essa il carrellino semovente (2). Posizionare all’estremità libera della guida il marcatempo elettromagnetico (4) e collegarlo al trasformatore da 6 V (6), eventualmente tramite un interruttore (5). Collegare quindi al carrellino una striscia di carta carbone (3) di lunghezza opportuna, pari cioè alla lunghezza della guida, incastrandola nell’apposito supporto ovoidale e facendola scorrere tra le guide del marcatempo in modo che si trovi sotto il martelletto di quest’ultimo. La carta non deve avere avvolgimenti e deve essere poggiata sul tavolo in modo che durante il trascinamento offra il minimo attrito; a questo scopo, l’allineamento tra guida metallica e marcatempo è essenziale.
Una volta messo in azione il carrellino, si può regolare la sua velocità mediante l’apposita manopola Quando tutto è pronto, mettere in moto il marcatempo e immediatamente dopo il carrellino. Il marcatempo lascerà sulla carta carbonata tutta una serie di punti che permetteranno di valutare la velocità del carrellino. Ripetere l’esperienza due volte, variando la velocità del carrellino, quindi raffrontare le tracce così lasciate sulla carta carbonata.
RACCOLTA DATI E RELATIVA ELABORAZIONE
PRIMA PARTE:
Tenendo conto che il martelletto del marcatempo elettromagnetico batte con una frequenza di 50 Hz, se ne deduce che esso lascia 50 tracce in un secondo.
§ Si suggerisce dunque, dopo aver tralasciato i primi punti della striscia, che possono presentare delle irregolarità anche abbastanza evidenti, di indicare il primo punto preso in considerazione con O: esso indicherà il punto in cui ha origine il moto. Indicare, poi, su ogni allineamento di punti con i numeri 1,2,3,4,… una successione di punti di riferimento distanti dieci tacche l’uno dall’altro: la distanza temporale tra i vari punti di riferimento corrisponderà a due decimi di secondo.
Animazione di Luca Bertaccini e Carlo Marenco 3 F a.s. 2009/2010
SECONDA PARTE:
§ Valutare le distanze Δs tra i punti 0-1, 1-2, 2-3,…(corrispondenti a Δti = 0,2 s) con una riga millimetrata.
§ Costruire una tabella con Δt (senza errore), Δs (con errore) , vm (con errore), dove con vm indichiamo la velocità media relativa al tratto considerato.
§ Determinare poi la velocità del carrello come media tra le velocità medie ottenute (VM1) e valutare l’errore con la semidispersione.
§ Confrontare poi VM1 con la velocità media VM2 relativa all’intero percorso. Quali considerazioni si possono fare?
TERZA PARTE:
§ Misurare con un righello la distanza s di ciascun punto (1,2,3,…) dall’origine O del moto.
§ Costruire una tabella in cui figurino le grandezze tempo t e spazio s percorso (0-1, 0-2, 0-3,…) (con errore) in ciascun intervallo di tempo.
§ Riportare in un grafico (t,s) i dati ottenuti (con i relativi errori) e tracciare la retta passante per l’origine degli assi che meglio approssima i dati stessi.
§ Quali considerazioni possono essere fatte?
§ Commentare il grafico ottenuto.
QUARTA PARTE:
§ Ciascuna vm ottenuta in precedenza può essere pensata come la velocità istantanea nel punto centrale di ciascun intervallo Δt (0,1 s , 0,3 s , 0,5 s).
Riportare in grafico vm in funzione di t e tracciare la retta che meglio approssima i dati stessi.
§ Quali considerazioni possono essere fatte?
§ Commentare il grafico ottenuto.
Ripetere l’esperimento, con grafici e tabelle, per un altro valore di velocità.
Commentare i risultati ottenuti.
