Quando un oggetto si muove sempre lungo la stessa direzione,
il suo moto viene definito rettilineo. Non basta, però,
conoscere la traiettoria per individuare tutte le caratteristiche
del movimento di un corpo; è necessario sapere anche
la legge secondo la quale la sua distanza dall‘osservatore
varia in funzione del tempo.
Con la seguente esperienza studierai
il movimento di un particolare carrello rispetto al sensore
di distanza (sonar), che costituisce l’osservatore del
movimento. E’ consigliabile la partecipazione di almeno
due persone. [materiale occorrente] [predisposizione
e acquisizione] [domande(1)] [variante] [domande(2)]
Materiale occorrente
| piano del movimento |
| carrello magnetico |
| sensore di distanza |
| calcolatrice grafica TI-89 |
| interfaccia CBL2 |
Predisposizione
e acquisizione
| 1 |
Taglia
un pezzo di cordicella e fai alle sue estremità due nodi a cappio, in modo che la
lunghezza finale sia circa 130 cm. In corrispondenza
di uno spigolo del tavolo disponi la sponda di arresto
e fissala al bordo con la morsa di cui è provvista
la carrucola telescopica. Appoggia, infine, alla sponda
il piano del movimento, in modo che la superficie metallica
sia rivolta verso l’alto.
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| 2 |
Aggancia una estremità del filo al carrello
e, fatta passare la cordicella nella gola della carrucola,
appendi all’altra estremità il piattello
portapesi, sul quale va disposto un pesetto di 20g. Regola
l’altezza della carrucola in modo che il filo sia
orizzontale. Completa l’apparecchiatura come mostrato
in figura 1, rispettando le distanze indicate. Con una
matita fai un piccolo segno sul piano metallico a circa
45 cm dal sensore. |
| 3 |
Collega il sensore all’interfaccia e, dopo
aver avviato il programma PHYSICS, esegui il monitoraggio
delle distanze, variando la posizione del carrello
lungo tutto il piano e controllando ogni volta che
la distanza indicata sia corretta.
Metti ora il sistema in condizione di acquisire i dati (GRAFICO Vs TEMPO) con
le seguenti opzioni:
- intervallo tra campionamenti: 0,1
- campionamenti: 25.
Procedi fino a quando il sistema di acquisizione
dei dati è pronto. |
| 4 |
Un tuo compagno dovrà tenere fermo il carrello
con un dito, ad una distanza di circa 35 cm dal sonar.
Ad un tuo segnale dovrà allentare la presa,
facendo attenzione a non imprimere scosse al carrello
e ad allontanarsi
rapidamente dal tavolo per non turbare con la sua presenza
il funzionamento del sensore.
Quando vedrai il riflettore del carrello transitare
davanti al segno praticato sul piano, premi ENTER,
dando così l’avvio all’acquisizione
dei dati. In figura 2 sono riportati i grafici ottenuti in una prova di questo
tipo.
  
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Domande (1)
- Facendo riferimento al grafico a), a quale distanza
x0 dal sensore si trovava il carrello nell’istante
(t = 0) in cui ha avuto inizio il rilevamento dei dati?
- Agendo sui tasti [>] e [<], prendi nota
degli spostamenti (x1 - x0) ; (x2 - x0) ; (x3 - x0) ecc.
percorsi
agli istanti 0,5s, 1s, 1,5s, ecc., e riporta i valori in
una tabella. Nella terza colonna di questa tabella calcola
i rapporti (x - x0) / t, trascurando la terza cifra decimale
affetta dagli errori strumentali. Cosa rappresentano tali
rapporti? Perchè tali rapporti si mantengono costanti?
- Il valore della velocità, così calcolato,
coincide col valore espresso dal secondo grafico?
- Visto che la velocità si mantiene costante,
come si definisce questo movimento?
- Qual è l’equazione
oraria di questo movimento? Verifica che sia corretta controllando
che per
un generico
valore di t si ottiene un valore di x in accordo con quello
del grafico.
- Qual è il valore dell’accelerazione
del moto del carrello? Spiega il motivo di questo valore.
Variante
Rifai la prova diponendo sul piattello due pesetti da 20g
e poi confronta i grafici con i precedenti. Domande (2)
La velocità del carrello è in
relazione con la pendenza del grafico della distanza?
Definisci in modo corretto tale relazione.
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