ISAAC NEWTON (1642 - 1727)

Sperimentatore:  Riccardo Ferraris

Titolo: verifica del secondo principio della dinamica

Laboratorio: aula n° 11  (primo piano) del liceo scientifico Leonardo da Vinci di Gallarate

Data: 14 Febbraio 2003 ore 11.05 AM

Materiale utilizzato:

 

1 una guida metallica
2 un carrellino bidirezionale non semovente con massa di 50 g
3 striscia di carta carbone
4 un marcatempo elettromagnetico (batte con una frequenza di 50 Hz)
5 un trasformatore (6 volt)
6 un deviatore
7 scotch
8 pesi da inserire nel carrellino (50g e 10g)
9 una carrucola
10 un filo
11 un sostegno per pesi (10g)
12 pesi da porre sul sostegno (10g)
13 due rebbi per il marcatempo
14 righello
15 presa di corrente (220 V)

 

Scopo dell'esperimento:verificare il secondo principio della dinamica e quindi ricavare la proporzionalità inversa tra massa ed accelerazione allorché la forza agente sul corpo rimane costante.

Descrizione dell'esperimento:

  • Disporre la guida metallica sul banco in  modo da bloccarla
  • Fare in modo che un’estremità della guida corrisponda al bordo del bancone
  • Connettere alla stessa estremità la carrucola disposta orizzontalmente
  • Disporre sulla guida il carrellino
  • Inserire nel perno del carrellino un peso pari alla massa di 150g facendo in modo da dare al carrellino una massa totale di 200g
  • Collegare il porta-pesi da 25 gr.,ulteriormente appesantito con altri pesi(, al carrellino mediante un filo da far scorrere sulla carrucola.
  • Disporre il marcatempo elettromagnetico all’estremità della guida e connetterlo al trasformatore tramite il deviatore
  • Allineare la tacca presente sulla guida con i rebbi del marcatempo in modo che questo sia perpendicolare alla guida
  •  Fissare una striscia di carta carbone di lunghezza opportuna con dello scotch al carrellino e collegarla ai due rebbi del marcatempo, in modo che si trovi sotto il martelletto di quest’ultimo (fare attenzione che la striscia non si pieghi tra le due guide del marcatempo)
  • Collegare il gancio portapesi opportunamente caricato con ulteriori masse al carrellino tramite un filo passante per la carrucola
  • Mettere in moto contemporaneamente il carrellino e il marcatempo azionandolo con l’apposito switch posto sul deviatore
  • Osservare la serie di punti che il marcatempo lascerà sulla carta carbone, per valutare la velocità del carrellino
  • Ripetere l’esperienza variando la massa del carrellino
  • Ripetere le osservazioni

 

 

Risultati ottenuti:

-      Risultati dell’esperimento relativo al carrellino di massa 100 gr. e massa del peso che cade pari a 25 gr.

  ∆x [cm] ∆t [s] Vm [cms-1] ∆V [cms-1] A [cms-2]
1 3,2±0,1 0,1 32±1

38±2

380±20

2 7,4±0,1 0,1 74±1 42±2 420±20
3 11,6±0,1 0,1 116±1 46±2 460±20
4 16,2±0,1 0,1 162±1 34±2 340±20
5 19,6±0,1 0,1 196±1    
        media 400±20

Istogramma relativo alla  velocità del carrellino con pesi da 100 gr

-      Risultati dell’esperimento relativo al carrellino di massa 350 gr. e massa del peso che cade pari a 75 gr.

  ∆x [cm] ∆t [s] Vm [cms-1] ∆V [cms-1] A [cms-2]
1 4±0,1 0.1 40±1 16±2 160±20
2 5,6±0,1 0.1 56±1 16±2 160±20
3 7,2±0,1 0.1 72±1 17±2 170±20
4 8,9±0,1 0.1

89±1

14±2 140±20
5 10,3±0,1 0.1 103±1 17±2 170±20
          media 158±20

Istogramma relativo alla  velocità del carrellino con pesi da 350 g

 Risultati dell’esperimento relativo al carrellino di massa 450 gr. e massa del peso che cade pari a 45 gr.

  ∆x [cm] ∆t [s] Vm [cms-1] ∆V [cms-1] A [cms-2]
1 2,3±0,1 0.1 23±1 16±2 160±20
2 3,9±0,1 0.1 39±1 13±2 130±20
3 5,2±0,1 0.1 52±1 15±2

150±20

4 6,7±0,1 0.1 67±1 13±2 130±20
5 8±0,1 0.1 80±1 17±2 170±20
          media 144±20

Istogramma relativo alla  velocità del carrellino con pesi da 450 g

Osservazioni e conclusioni:

-    La velocità del carrellino aumenta  linearmente durante lo scorrimento sulla guida

-        Accrescendo la velocità del carrellino, le tracce sulla carta carbone si allontanano progressivamente

-         La tabella tempo-spazio-velocità ed i grafici sopra ottenuti indicano la conferma della validità del secondo principio della dinamica

-         Il secondo principio della dinamica afferma: F= ma

-         Per massa inerziale di un corpo si intende la massa definita coma la misura d’inerzia di un corpo. L’inerzia è l’opposizione di un corpo ad azioni esterne tendenti a modificarne lo stato di quiete o di moto.