Ia Esercitazione di laboratorio:
Studio del moto su un piano (quasi ) privo di attrito:
moto uniforme e uniformemente accelerato. Determinazione di g.
strumentazione :
-“guidovia” a cuscino d’aria, alimentata da un compressore, di inclinazione
variabile (mediante una vite micrometrica) rispetto all’orizzontale
- sonar, collegato a un computer portatile tramite un’ interfaccia
- slitta opportunamente sagomata, che scorre con piccolo attrito di tipo viscoso
sul cuscino d’aria che si forma sulla guidovia
- elettromagnete, fissato alla sommità della guidovia, per il rilascio della
slitta con velocità iniziale riproducibile (entro la sensibilità sperimentale)
Elettromagnete
al compressore
sonar
vite micrometrica
di regolazione dell’inclinazione
Ia Esercitazione di laboratorio:
Operazioni sperimentali:
1) accensione e regolazione del compressore
2) definizione della condizione di orizzontalità della guidovia
3) Collegamento interfaccia al portatile
4) Allineamento del sonar
Possibili sorgenti di errori sistematici:
- variazione della portata del compressore
- variazione dell’ inclinazione della guidovia
- variazione delle condizioni di attrito
Uso del programma di acquisizione dati:
1) Predisporre/attivare l’ interfaccia di acquisizione:
Experiment → Set Up Sensors → Show all interfaces
selezionare DIG/SONIC 1 → Motion Detector
2) Definire settaggi di DAQ (durata, …):
Data Collection → Length = 50 s
3) Far partire la DAQ: tasto “Collect”
4) Selezionare “Autoscale” (tasto A)
5) Analisi dati:
Analyze → Curve fit → Linear/Quadratic… → Try fit
6) Visualizzazione:
Options → Graph options → no point connections…
7) Stampa grafici: File → Print → OK → (su Acrobat distiller)
Moto
uniforme
a) Con la guidovia orizzontale, verifica del piccolo effetto dell’ attrito:
fit su 1o tratto: v = -0.1767 ± 0.0002 m/s
fit su 2o tratto: v = -0.1677 ± 0.0002 m/s
b) riproducibilita’ dell’ impulso dato dall’ elettro-magnete in N misure:
v1 = -0.1724 ±0.0002
v2 = -0.1765 ± 0.0002
v3 = -0.1729 ± 0.0002 …. ⇒ Costruire istogramma….
Moto uniformemente
accelerato
a)
Verificare riproducibilita’ ad inclinazione fissa (es. 1 giro)
fit a s(t): a1 = -0.01293 ± 0.0001 m/s2 , fit a v(t): a = -0.01292 ± 0.0002 m/s2
a2 = -0.01324 ± 0.0002
a3 = -0.01257 ± 0.0002
b) Misure in funzione dell’ inclinazione
Moto uniformemente accelerato:
esempio di misura di g
Misura delle accelerazioni a diverse inclinazioni :
N= 1 giro: a1
N = 2 giri: a2
…
N=5
Passo vite micrometrica: 1 giro ⇒ ∆θ = 5’ = 0.0014544 rad
Dati i piccoli valori di θ:
a = g sinθ ~g θ
Costruire il grafico lineare di a(θ)
Inoltre, si hanno N-1 determinazioni di g:
con ∆a = ai+1-ai
g = ∆a / ∆θ = ….. ± …. m/s2
che sono corrette per l’ errore sistematico dovuto all’ incertezza sulla condizione
di orizzontalita’ (θ ≡ 0) della guidovia.
La misura di a e’ tuttavia affetta dall’ attrito con l’ aria; la determinazione di g tende
quindi ad essere sistematicamente in difetto rispetto al valore vero.
Acc. di gravita’: altro metodo
Fattr
elettromagnete
v
mg
v
Fattr
mg
aS>aD
Misura g : altro metodo (II)
aS/2
aD/2