Relazione di Fisica Sperimentale
Classe 2I
Indice
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Storia
Moto dei Gravi
Era Moderna
Deduzioni
Definizione
Esperienza sul Campo
Dati Formule e Materiali
Grafico spazio/tempo
Grafico Accelerazione / Real Life
Video Esplicativo
Cos’è la Decelerazione?
Formule Negative
Grafici
Il Comportamento dei Veicoli
Cosa sono i Crash Test?
Prova di Impatto Contro un Pedone
Video Crash Test
Storia
Gli studiosi avevano
cominciato a ipotizzare il
Moto Rettilineo
Uniformemente Accelerato
molto tempo prima di
Galileo,infatti, già nel VI
secolo d.C, il dotto
bizantino Giovanni
Filopono scrisse di
esperimenti che
contraddicevano la logica
aristotelica. Filopono disse
proprio che in un confronto
fra corpi di peso diverso: «
non ci sarà differenza, o
solo una differenza
impercettibile, di tempo».
Moto dei Gravi
Uno degli oggetti di indagine di Galileo riguardo' il moto dei
corpi, in particolare quello dei corpi in caduta libera. Secondo
la fisica aristotelica, il moto di un corpo e' determinato dalle
forze alle quali e' soggetto; per un corpo in caduta, esse
sarebbero il suo peso e la resistenza dell'aria. Galileo
comincio' ad investigare criticamente questa ipotesi, come
fecero prima di lui Giuseppe Moletti e Benedetto Varchi, i quali
constatarono che corpi dello stesso materiale ma diverso
peso, lasciati cadere dalla stessa altezza, raggiungono il suolo
nello stesso tempo.
Lo scienziato pensava dapprima che i corpi cadessero con
una velocità uniforme caratteristica, che dipendeva non dal
loro peso, bensí da una proprietà intrinseca detta gravità
specifica. Durante gli anni in cui insegnava matematica
all'Università di Pisa (dal 1589 al 1592), egli comincio' ad
esporre questa sua prima teoria sul moto dei gravi nel libro
"De Motu", che però non pubblicò mai.
Era Moderna
Ancora nel Novecento
qualche scienziato
continuò a
sperimentare i gravi in
caduta libera. Uno di
tali esperimenti fu
compiuto ancora negli
anni '60 del
Novecento, dalla torre
meteorologica del
Brookhaven National
Laboratory a Long
Island, a opera del
fisico teorico Gerald
Feinberg. Le
equazioni in uso da
secoli avevano ancora
bisogno di correzioni.
Definizione
Con moto rettilineo uniformemente accelerato, si
definisce il moto di un corpo che si muove (rispetto
ad un sistema di riferimento inerziale) in direzione
rettilinea con accelerazione costante.
s = Spazio totale percorso nel tempo t.
s0 = Spazio già percorso prima che il corpo subisca
l'accelerazione (t=0).
v0 = velocità al tempo t=0.
a = accelerazione costante.
t = Tempo trascorso.
Esempi di Moto Rettilineo
Uniformemente Accelerato
V = A · T E IL GRAFICO È LA
RETTA PASSANTE PER
L'ORIGINE RIPORTATA IN
FIGURA
S = 1/2 · V · T = 1/2 · A ·
T2 NEL MOTO
RETTILINEO
UNIFORMEMENTE
ACCELERATO LO
SPAZIO È
DIRETTAMENTE
PROPORZIONALE AL
QUADRATO DEL TEMPO
Esperienza sul Campo
Eseguire un
esperimento per
osservare il moto
rettilineo uniformemente
accelerato con l’uso
della rotaia a cuscino
d’aria e verificare che
l’accelerazione sia
costante. Sopra la
rotaia vi è un carrello
tirato da un filo alla cui
estremità è appeso un
piccolo peso che cade
trascinando il carrello.
Dati Formule e Materiali
Spazio
(m)
Tempo
1
(s)
Tempo
2
(s)
Tempo
3
(s)
Tempo
Medio
(s)
Accelerazione
(m/s2)
0,10
0,78
0,77
0,76
0,77
0,34
0,20
1,06
1,07
1,08
1,07
0,35
0,30
1,30
1,29
1,28
1,29
0,36
0,40
1,47
1,48
1,48
1,48
0,35
0,50
1,68
1,69
1,69
1,69
0,34
0,60
1,86
1,87
1,87
1,87
0,34
0,70
2,03
2,02
2,02
2,03
0,33
0,80
2,18
2,19
2,18
2,18
0,34
0,90
2,35
2,34
2,35
2,35
0,33
1,00
2,45
2,46
2,45
2,45
0,36
Formula utilizzata:
2s
t2
Proveniente dalla legge
oraria:
a
1 2
at
2
Strumenti utilizzati:
cronometro (sensibilità 0,01 s)
scala graduata (sensibilità 0,01 m)
s
Materiali utilizzati:
rotaia a cuscino d’aria
carrello
fotocellule
Grafico Spazio/Tempo
Deduzioni
Dall’esperimento possiamo concludere che il carrello si è mosso
con un accelerazione media pari a 34 cm/s2. È stata calcolata
l’incertezza sulla accelerazione media che risulta 0,015 m/s2.
L’accelerazione è quindi:
a = (0,34±0,015) cm/s2
L’errore percentuale commesso è stato di 4,41%.
Abbiamo verificato il grafico che risulta essere un iperbole.
Possiamo quindi affermare che l’accelerazione è costante.
Grafico Accelerazione
Questo sarebbe il grafico dell’ accelerazione di una
vettura di Formula . In assenza di attriti
dovuti al cambio di marcia e alla meccanica del motore .
Grafico Real Life
Questo è il grafico nella realtà . I picchi verso il
basso si riferiscono alle frenate mentre le
progressioni di accelerazione sono rappresentate da
curve verso l’ alto.
Video Esplicativo
Osservare Una
vettura di
Formula1
durante la corsa.
Cos’è la Decelerazione ?
Una Diminuzione di
velocità.
Il Rallentare di un corpo in
movimento.
Nelle Autostrade è
presente anche una
corsia specifica per la
decelerazione dei
veicoli.
Formule Negative
Il valore dell’accelerazione è negativo perché è
negativa la variazione della velocità. In termini
vettoriali, durante un moto uniformemente
decelerato il vettore accelerazione (di modulo
costante) ha verso opposto al vettore velocità e il
suo effetto è quello di diminuire nel tempo il
modulo del vettore velocità. La legge oraria è la
stessa ricavata per il caso del moto uniformemente
accelerato, con la particolarità che il valore di a è
negativo e quindi la velocità al tempo t risulterà
diminuita rispetto alla velocità iniziale v0.
v=vO-a∙t
Grafici
Il comportamento dei veicoli
Le auto sono progettate
in modo tale da
comportare
decelerazioni che in un
impatto comportino
effetti il più possibile nei
limiti di sopportazione
umana. per fare ciò si
distruggono
completamente, ma in
maniera controllata,
"sacrificandosi" per la
vita degli occupanti.
Cosa Sono i Crash Test?
I crash test eseguiti nell'ambito del
programma Euro NCAP servono per valutare
ancor più estesamente le prestazioni di
sicurezza passiva dei veicoli omologati.
Nei test Euro NCAP, i veicoli si rivelano ben
diversi tra loro: alcuni proteggono meglio di
altri in caso d'urto, oppure l'abitacolo si
deforma di meno rispetto ad altri.
Prova di impatto contro pedone
In questo caso sono degli
"impattori" (tubi o calotte di
materiali plastici particolari, con
caratteristiche di deformazione
simili a quelle del corpo umano,
con inseriti degli strumenti di
misura delle decelerazioni) ad
essere proiettati contro vari punti
della parte anteriore della
carrozzeria del veicolo,
simulando un investimento a 40
km/h; si misurano le
decelerazioni ed il grado di
"aggressività" della parte
anteriore della carrozzeria nei
confronti di un pedone adulto e
di un bambino.
Video Crash Test
 Video Crash Test Hummer H3