Esperimento sul Moto Rettilineo Uniforme

Esperimento sul Moto Rettilineo Uniforme

Scopo

Scopo di questo esperimento è misurare il tempo che un carrello che scorre su una rotaia a cuscino d'aria impiega per percorrere tratti di spazio definiti. Ci interessa osservarlo in condizioni di moto rettilineo uniforme.

Calcolo della velocità del moto uniforme di un corpo.

Materiali

rotaia a cuscino d'aria intervallata sulla superficie da diversi fori attraverso i quali esce dell'aria, per simulare l'assenza d'attrito; su un lato della rotaia si trova scala numerata (precisa al cm) per le misurare la distanza percorsa dal carrello

carrello

elastico

cronometro digitale a tre led (preciso al millesimo di secondo)

elettromagnete d'ancoraggio

interruttore manuale per l'elettromagnete

3 fotocellule

Descrizione

Sulla rotaia a cuscino d'aria, scorre un carrello sorretto da un sottile velo d'aria che minimizza le forze d'attrito. Il rilascio del carrello può essere controllato tramite un elettromagnete. L'attività dell'elettromagnete è controllata da un interruttore manuale. Al carrello si può imprimere il movimento tramite un elastico montato ad una estremità della rotaia.

Sulla rotaia sono montate 3 fotocellule, posizionabili a piacere lungo la scala numerata. Ogni fotocellula è collegata a un cronometro digitale preciso al millesimo di secondo. Quando il carrello parte, il cronometro inizia il conteggio. Quando il fascio di una fotocellula viene interrotto uno dei tre led del cronometro segna il risultato della misurazione. Quando il carrello scorre lungo la rotaia, questo avviene, in serie, per tutti e tre i led.

Dopo aver controllato che tutta la strumentazione funzioni come descritto sopra, procediamo con l'esperienza. Portiamo il carrello sulla posizione di partenza. Accendiamo il cronometro digitale, accendiamo le fotocellula poste sulla rotaia. Posizioniamo (aiutandoci con la scala numerata) le fotocellule regolabili alla distanza di 0,400m; 0,500m; 0,900m.

Ci assicuriamo che il cronometro segni 0,000 s e con l'elastico facciamo partire il carrello.

Sotto la spinta dell'elastico, il carrello comincia a muoversi finché non interrompe il fascio della prima, seconda e terza fotocellula. Leggiamo i risultati sul cronometro. Ripetiamo dieci volte questa operazione. Considerando che i tempi di percorrenza potranno variare, ciò che ci aspettiamo però, è che il carrello percorra spazi all'incirca uguali in tempi all'incirca uguali:

Conclusioni e elaborazione dati e risultati ottenuti:

Trascurando i minimi errori, che sono causati dalle piccole e inevitabili imprecisioni nella misura, si nota che ci sono tutte le caratteristiche di un moto rettilineo uniforme, vale a dire che la velocità è costante nel tempo e inoltre che la velocità media è uguale alla media delle velocità.

Abbiamo constatato, mettendo a confronto le varie velocità medie ottenute nei singoli tratti, che nel moto rettilineo uniforme la velocità riamane sempre costante; possiamo notare che, anche se cambiamo lo spazio la velocità si mantiene costante.

Il moto uniforme si ha quando le misurazioni eseguite sono direttamente proporzionali al tempo percorso.

Per verificarne la velocità dovremo calcolare il rapporto delle distanze e i tempi. Il rapporto risulterà pressoché costante.

Per Moto Uniforme si intende un moto di un corpo che percorre distanze direttamente proporzionali ai tempi impiegati a percorrerli.

Questo tipo di movimento può essere visualizzato per mezzo di una formula:

e più precisamente: v_m=Ds/Dt

Perciò v sarà la velocità del moto uniforme.