Fisica - Esperienza sul moto rettilineo uniforme con cuscino d'aria

by LiberoCarli 12th January 2021

Calcoli

Calcoli ΔT

ΔT = Tempo - Tempo precedente

  1. 0,20 - 0,00 = 0,20
  2. 0,39 - 0,20 = 0,19
  3. 0,58 - 0,29 = 0,19
  4. 0,77 - 0,58 = 0,19
  5. 0,96 - 0,77 = 0,19
  6. 1,16 - 0,96 = 0,20
  7. 1,35 - 1,16 = 0,19
  8. 1,55 - 1,35 = 0,20
  9. 1,74 - 1,55 = 0,19
  10. 1,93 - 1,74 = 0,19
  11. 2,13 - 1,93 = 0,20 
  12. 2,33 - 2,13 = 0,20
  13. 2,52 - 2,33 = 0,19
  14. 2,72 - 2,52 = 0,20

Calcoli Velocità

V = Δs / ΔT (m/s)

  1. 0,10 / 0,20 = 0,500
  2. 0,10 / 0,19 = 0,526
  3. 0,10 / 0,19 = 0,526
  4. 0,10 / 0,19 = 0,526
  5. 0,10 / 0,19 = 0,526
  6. 0,10 / 0,20 = 0,500
  7. 0,10 / 0,19 = 0,526
  8. 0,10 / 0,20 = 0,500
  9. 0,10 / 0,19 = 0,526
  10. 0,10 / 0,19 = 0,526
  11. 0,10 / 0,20 = 0,500
  12. 0,10 / 0,20 = 0,500
  13. 0,10 / 0,19 = 0,526
  14. 0,10 / 0,20 = 0,500

Calcoli velocità media

V media (m/s) = (V1 + V2 + V3 + V4 + V5 + V6 + V7 + V8 + V9 + V10 + V11 + V12 + V13 + V14) / 14

(0,500 + 0,526 + 0,526 + 0,526 + 0,526 + 0,500 + 0,526 + 0,500 + 0,526 + 0,526 + 0,500 + 0,500 + 0,526 + 0,500) / 14 = 0,514 m/s

Calcoli Δ Vm

ΔVm = (Vmax - Vmin) / 2

(0,526 - 0,500) / 2 = 0,013 m/s

Calcolo Ir %

Ir % = Δ Vm / Vm

0,013 / 0,514 = 0,02 %

Calcolo Intervallo di misura

Intervallo di misura (m/s) = Vm ± Δ Vm

(0,514 ± 0,013) (m/s)

Tabella

 

N SPAZIO (m) TEMPO (s) Δs (m) ΔT (s) V = Δs / ΔT (m/s) V media (m/s) Δ Vm = (Vmax - Vmin) / 2 (m/s) Ir %

Intervallo di misura

Vm ± Δ Vm (m/s)
1 0,10 0,20 0,10 0,20 0,500 0,514 0,013 0,02% (0,514 ± 0,013) (m/s)
2 0,20 0,39 0,10 0,19 0,526        
3 0,30 0,58 0,10 0,19 0,526        
4 0,40 0,77 0,10 0,19 0,526        
5 0,50 0,96 0,10 0,19 0,526        
6 0,60 1,16 0,10 0,20 0,500        
7 0,70 1,35 0,10 0,19 0,526        
8 0,80 1,55 0,10 0,20 0,500        
9 0,90 1,74 0,10 0,19 0,526        
10 1,00 1,93 0,10 0,19 0,526        
11 1,10 2,13 0,10 0,20 0,500        
12 1,20 2,33 0,10 0,20 0,500        
13 1,30 2,52 0,10 0,19 0,526        
14 1,40 2,72 0,10 0,20 0,500        

 

Possiamo immaginare da questi dati riportati nella tabella che il diagramma cartesiano SPAZIO - TEMPO sia una retta che parte dagli origini degli assi

Strumenti
Rotaia a cuscino d'aria
Aliante
Multi-timer a quattro display (sensibilita`: 0,001 s | portata: 9,999 s)
Porte ottiche (chiamate anche sensori o fotocellule) per il rilevamento della velocita`
Elettrodiodo (o elettrocalamita)
Obbiettivi

Costruire il diagramma Δs - ΔT per determinare quale sia la legge di proporzionalita`

Calcolare la grandezza che lega Δs e ΔT (velocita`)

Completare la tabella dati arrivando a scrivere l'intervallo di misura per la velocita`

Formulare un ipotesi sulla legge di proporzionalita` tra Δs e ΔT e spiegare il significato dell'aggettivo "uniforme"

Procedimento

Per prima cosa bisognera` accendere il compressore e il multi-timer e collegare le fotocellule a quest'ultimo. Dopodiche` posizionare l'aliante sulla rotaia. L'attrito tra i due sara` molto poco (effetto dovuto dalla spinta dell'aria emanata dal compressore), e per tenere fermo l'aliante sara` necessario ricorrere all' elettrodiodo (il quale si magnetizza quando gli viene data energia), che attrarra` verso di se l'aliante, tenendolo fermo.

Quando verra` disattivato l'elettrodiodo l'aliante verra` tirato verso destra da un filo di nylon passante per una carrucola, attaccato ad una massa che, a causa dell'attrazzione gravitazionale, verra` attratta verso il basso.

L'aliante nel suo tragitto, passera attraverso le due fotocellule. Passando attraverso esse, interrompera` il fascio di luce emanato dalle fotocellule stesse, e mandera` un segnale al multi-timer. Quando passera` attraverso la prima , il timer iniziera` a registrare il tempo, e quando attraversera` la seconda interrompera` la registrazione. A questo punto si potra` leggere sul display del multi-timer il tempo percorso durante il tragitto dalla prima fotocellula alla seconda.

Conclusioni

Significato dell'aggettivo "uniforme": che non varia, costante.

Siamo riusciti a soddisfare tutti e quattro gli obbiettivi, meno una parte del quarto, e inoltre le misure raccolte si possono considerare precise, visto che l'incertezza relativa percentuale (Ir%) non supera l'1%