LABORATORIO DI
FISICA
Presentazione
Esperienza di laboratorio
L’energia meccanica
Esercitazione pratica:
Principio di conservazione dell’energia meccanica
Classe 4°Bst
Scientifico Tecnologico “E. Medi” Galatone
Autore: De Mitri Giacomo
a.s. 2008/2009
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Scegliere l’area desiderata
Scopo dell’esperienza
Introduzione teorica
Materiali e strumenti utilizzati
Descrizione del procedimento
Dati e numeri
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Scoposcopo
dell’esperienza
Osservare e monitorare il
moto di un corpo in caduta in
relazione con la legge della
conservazione dell’energia
meccanica
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Introduzione Teorica
• ENERGIA MECCANICA
L'energia viene definita come la capacità
di compiere un lavoro. L'energia
meccanica si manifesta sotto due diverse
forme principali di energia:
• energia cinetica (o di movimento )
• energia potenziale gravitazionale
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Introduzione Teorica(2)
La somma dell'energia cinetica e
dell'energia potenziale gravitazionale si
mantiene costante durante il moto:
Ec + U = costante
oppure, esplicitando le energie:
½mv² + mgh = costante
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Introduzione Teorica(3)
●
Questo è il principio che si manifesta quando si
lascia cadere un oggetto dall’alto:
quando l’oggetto è in alto possiede energia
potenziale. Quando viene rilasciato e cade,
aumenta l'energia cinetica e diminuisce l'energia
potenziale. La somma di energia cinetica e
potenziale rimane costante ed è uguale al valore
dell'energia potenziale alla massima altezza e
all'energia cinetica a terra nell'ipotesi che non si
perda energia nell'impatto con l'aria.
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Introduzione Teorica(4)
• Possiamo concludere quindi che,
cadendo, il corpo ha perso tanta energia
potenziale quanta ne ha acquistata sotto
forma d’energia cinetica.
• Tale somma viene chiamata energia
meccanica del corpo ed esprime la legge
della conservazione dell’energia
meccanica
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Materiali e strumenti
scopo
utilizzati
•
un cronometro elettronico
(portata 999 s., sensibilità 0,01 s)
•
due celle fotosensibili
(servono ad avviare e fermare il timer)
•
un alimentatore AC/DC
(fornisce corrente continua all’elettrocalamita)
•
un’elettrocalamita
(consente il rilascio controllato della pallina)
•
una base con asta di sostegno
(consente di montare verticalmente le celle e la calamita)
•
una pallina da pingpong
(massa del corpo + vite 5,662±0,001g)
•
una vite metallica
(serve per mantenere il contatto con la calamita)
•
cavi elettrici di collegamento
(utilizzati per il timer e per l’alimentatore)
•
morsetti di attacco al sostegno
(utilizzati per mantenere salda la calamita all’asta)
•
riga centimetrata
(portata 1 m, sensibilità 0,01 m)
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Procedimento
Dopo aver montato l'apparato come
in figura, e dopo aver posto la cella
fotosensibile che fa partire il tempo
in cima all'apparato e l'altra in basso
ad una distanza nota; si resetta il
timer a zero, si attiva l'alimentatore
collegato all'elettrocalamita e si fa
aderire la pallina a quest'ultima
utilizzando lo stratagemma della vite
metallica.
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Procedimento(2)
Interrompendo l’alimentazione si ottiene
il distacco controllato della pallina, che
immediatamente taglia il fascio
luminoso della cella in alto facendo
partire il timer.
La pallina procede con moto
uniformemente accelerato, una volta
giunta alla seconda cella il timer si
blocca permettendone la lettura.
Si ripete l’operazione variando la
distanza tra le due celle, e cioè
spostando la seconda cella
progressivamente in alto.
AVVIA L’ANIMAZIONE
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Dati e numeri
h(m)
T(s)
m(Kg)
V(m/s²)
V²((m/s²)²)
U(mgh)
Ec(1/2mv”)
Em (U+Ec)
0,80±0,01
0,00±0,01
5,662·10ˉ³±
0,001
0,000
0,000
44,390
0,000
44,390
0,70±0,01
0,10±0,01
5,662·10ˉ³±
0,001
0,980
0,960
38,841
2,718
41,560
0,60±0,01
0,16±0,01
5,662·10ˉ³±
0,001
1,568
2,459
33,292
6,960
40,253
0,50±0,01
0,20±0,01
5,662·10ˉ³±
0,001
1,960
3,841
27,744
10,875
38,619
0,40±0,01
0,24±0,01
5,662·10ˉ³±
0,001
2,352
5,532
22,195
15,660
37,962
0,30±0,01
0,28±0,01
5,662·10ˉ³±
0,001
2,744
7,529
16,646
21,316
37.856
0,20±0,01
0,31±0,01
5,662·10ˉ³±
0,001
3,038
9,230
11,097
26,128
37,226
0,10±0,01
0,34±0,01
5,662·10ˉ³±
0,001
3,332
11,102
5,548
31,430
36,979
0,00±0,01
0,36±0,01
5,662·10ˉ³±
0,001
3,528
12,447
0,000
35,236
35,237
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Dati e numeri(2)
4
14
3,5
12
3
10
2,5
8
V²
V
2
6
1,5
4
1
2
0,5
0
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
-2
0
0,1
0,2
0,3
0,4
h
50
45
45
0,7
0,8
0,9
40
40
30
25
Ec
35
Ep
30
Poli.
(Ec)
Poli.
(Ep)
20
15
10
Ec & Ep
35
Ec & Ep
0,6
h
50
Ec
Ep
25
20
Poli.
(Ep)
15
Poli.
(Ec)
10
5
5
0
-5 0
0,5
0,1
0,2
t
0,3
0,4
0
-5 0
0,2
0,4
0,6
h
0,8
1
x
Conclusioni
La prova non ha dato un esito
perfettamente in linea con le
aspettative teoriche, poiché la somma
tra l’energia potenziale gravitazionale e
l’energia cinetica non si è mantenuta
costante come si poteva dedurre dalla
legge fisica.
Le discrepanze dei dati in difetto sono
dovute agli errori sistematici o
accidentali, nonché all’inosservanza
dell’attrito con l’aria, che dissipa parte
dell’energia.
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