Studio sulla elasticità di una
molla
Laboratorio di fisica - ITIS
Esperienza di laboratorio
sull’elasticità
Studio sulla elasticità di una
molla
Laboratorio di fisica - ITIS
La diretta proporzionalità tra
grandezze
• Scopo
– Studio della proprietà di cui
godono alcuni corpi chiamata
elasticità.
– Verificare la diretta
proporzionalità tra
allungamento subito da una
molla e la massa dei pesetti
attaccati alla molla stessa che
provocano l’allungamento
stesso.
Laboratorio di fisica - ITIS
Studio sulla elasticità di una
molla
Materiali utilizzati
1. La lunghezza a riposo della prima molla è di 50
mm il diametro è di 30 mm.
2. La lunghezza a riposo della seconda molla è di
70 mm il diametro è di 15 mm.
3. La lunghezza a riposo della terza mola è di 88
mm il diametro di 30 mm.
•
•
•
•
•
Catetometro (strumento)
Molle (come in figura)
Masse (di valore noto)
Asta di sostegno
Piattello portapesi
Studio sulla elasticità di una
molla
Laboratorio di fisica - ITIS
Un corpo elastico:
la molla
Un corpo è elastico quando si oppone alle deformazioni
che subisce. L’elasticità è una proprietà che hanno alcuni
corpi di riprendere la loro forma. La molla è uno dei tanti
corpi elastici.
Una molla è costituita da un filo metallico avvolto a
spirale; se noi tentiamo di deformarla, allungandola o
comprimendola, questa reagirà con l’insorgere di una
forza elastica di richiamo tendendo a riassumere la stessa
forma iniziale.
Studio sulla elasticità di una
molla
Laboratorio di fisica - ITIS
Forza elastica
Forza elastica di richiamo
Forza che ha provocato
la deformazione
Studio sulla elasticità di una
molla
Laboratorio di fisica - ITIS
SCOPO DELL’ESPERIENZA.
Studiare il comportamento di una molla vuol dire determinare il legame che c’è fra
i pesi applicati, e gli allungamenti subiti dalla molla.
Studio sulla elasticità di una
molla
Laboratorio di fisica - ITIS
Comportamento delle molle
•
Non tutte le molle si comportano nello stesso modo. Il comportamento di ogni molla è
caratterizzato da un parametro indicato con una K che si chiama costante di elasticità della
molla. Ogni molla ha il suo K.
Studio sulla elasticità di una
molla
Laboratorio di fisica - ITIS
Catetometro
E’ uno strumento per la
misurazione della distanza
verticale tra due punti. E’
costituito da due indici che
possono scorrere su un asta
verticale millimetrata.
Studio sulla elasticità di una
molla
Laboratorio di fisica - ITIS
Procedimento
• Appendi la molla al gancio dell’asta di sostegno.
• Posiziona correttamente l’indice superiore del catetometro in corrispondenza della
estremità libera della molla scarica.
• Prendi nota della posizione dell’indice.
• Aggiungi una massa nota appendendola all’estremità libera della molla.
• All’equilibrio, sposta in basso l’indice inferiore del catetometro.
• Prendi nota della massa e della nuova posizione dell’indice inferiore.
• Ripeti aggiungendo un’altra massa e continuando a spostare solo l’indice inferiore
dello strumento.
• Riporta i dati nella tabella.
Laboratorio di fisica - ITIS
Studio sulla elasticità di una
molla
Tabella 1
m (gr)
P (N)
0
50
70
100
130
140
150
0
0,49
0,686
0,98
1,274
1,5
1,372
DL (mm)
0
46
65
96
125
132
178
DL (m)
K (N/m)
0
0,046
0,02254
0,065
0,04459
0,096
0,09408
0,125
0,15925
0,178
0,267
0,154 0,211288
Puoi modificare/aggiungere dati semplicemente cliccando due volte all’interno della griglia
Laboratorio di fisica - ITIS
Studio sulla elasticità di una
molla
Elaborazione grafica dei dati
(molla n°1)
Elasticita' di una molla
0,2
0,18
0,16
0,14
DL (m)
0,12
0,1
0,08
0,06
0,04
0,02
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
P (N)
Puoi aggiornare il collegamento semplicemente cliccando col tasto destro del mouse all’interno della griglia
Studio sulla elasticità di una
molla
Laboratorio di fisica - ITIS
Pendenza della retta
Calcolo della pendenza della retta
Ci accorgeremo che la pendenza della retta
coincide proprio col valore del K della
molla.
• Scegliere sulla retta due
punti qualsiasi e ricavare le
coordinate.
• La pendenza sarà data dalla
relazione:
Dy
pendenza 
Dx
Laboratorio di fisica - ITIS
Studio sulla elasticità di una
molla
Calcolo del K
• Per ogni coppia di valori di peso ed allungamento della tabella
1, calcolare il rapporto:
P
K
DL
Aggiungere una quinta colonna con i valori di K
calcolati
Laboratorio di fisica - ITIS
Studio sulla elasticità di una
molla
Calcolo di K dalla tabella
m (gr)
P (N)
0
50
70
100
130
140
150
0
0,49
0,686
0,98
1,274
1,372
1,862
DL (mm)
0
46
65
96
125
132
178
DL (m)
K (N/m)
0
0,046 0,02254
0,065 0,04459
0,096 0,09408
0,125 0,15925
0,178 0,244216
0,178 0,331436
Puoi modificare/aggiungere dati semplicemente cliccando due volte all’interno della griglia
Laboratorio di fisica - ITIS
Studio sulla elasticità di una
molla
Presentazione risultato
• Calcolare il valore medio di K.
• Calcolare la semidispersione massima:
– è la semidifferenza tra il massimo e il minimo valore
ottenuti in una serie di n misurazioni di una grandezza.
• Presentare il risultato nella forma:
• Confrontare con il valore
della pendenza della retta.
K  ( K  DK )
Studio sulla elasticità di una
molla
Laboratorio di fisica - ITIS
Verifica
Per verificare la correttezza delle
operazioni effettuate:
– prendi un oggetto, per
esempio un cellulare;
– appendilo alla molla e con il
catetometro misura
l’allungamento;
– moltiplicando il valore
misurato per il K della molla
otteniamo il peso del
cellulare:
– verifica utilizzando un
dinamometro o una bilancia.
Studio sulla elasticità di una
molla
Laboratorio di fisica - ITIS
Per concludere:
L'analisi dei risultati sperimentali ottenuti
permette di affermare che una molla,
sottoposta a sollecitazione, si deforma in
modo direttamente proporzionale alla
sollecitazione stessa.
D'altra parte è esperienza comune che, se si
pone una molla in orizzontale e la si
deforma, per esempio allungandola, essa
esercita in risposta una forza crescente
all'aumentare della deformazione.
Ad una deformazione la molla risponde
applicando una forza proporzionale ad essa
mediante un fattore, costante, che ne
caratterizza il comportamento. La legge
fisica che indica questo comportamento è
nota come legge di Hooke e si esprime:
F  K  D
Studio sulla elasticità di una
molla
Laboratorio di fisica - ITIS
HOOKE
La legge di Hooke è nota come legge dell'elasticità. Un corpo si comporta
in modo elastico quando le sollecitazioni che fornisce, cioè le forze che
applica, sono direttamente proporzionali alle deformazioni che subisce, cioè
quando segue la legge di Hooke. La maggior parte dei corpi si comporta in
modo elastico, in un dato intervallo; quando, fuori dall'intervallo elastico, i
corpi rimangono deformati una volta cessata la sollecitazione, sono detti
anelastici, e se superano un limite di sollecitazione, caratteristico per
ognuno, il carico di rottura, si rompono. La costante K fornisce
informazioni sul modo in cui il corpo reagisce elasticamente. Una molla,
che ha un grande valore di K, esercita una forza elevata in corrispondenza
di una piccola deformazione; cioè, per deformarla è necessario applicare
una forza grande; essa è rigida.
La costante è quindi. una caratteristica della rigidità della molla, anche se,
impropriamente, prende il nome di costante elastica.
Studio sulla elasticità di una
molla
Laboratorio di fisica - ITIS
Errore di parallasse
• Scarto sistematico nella misura dovuto a un errato allineamento tra
l'occhio dell'osservatore e l'indice dello strumento.
Studio sulla elasticità di una
molla
Laboratorio di fisica - ITIS
Cosa cerchiamo ?
• Andiamo alla ricerca del tipo di relazione che sussiste
tra le masse che hanno provocato la deformazione e
l’allungamento stesso. Questo tipo di legame sarà
dedotto dal grafico, cioè dalla distribuzione dei punti.