Moto rettilineo uniformemente accelerato

Nella vita quotidiana raramente si riscontra un mobile che si muove di moto uniforme. Anche in autostrada, ad esempio, è difficile mantenere costante la velocità di un automobile. Molto più frequente, invece, è imbattersi in un veicolo che si muove di moto accelerato, come, accade in fase di partenza o di frenata.

Con questa esperienza verrà studiato il moto accelerato di un carrello, quando l’accelerazione si mantiene costante.. E’ consigliabile la partecipazione di due persone.

[materiale occorrente] [predisposizione e acquisizione] [domande]

Materiale occorrente

piano del movimento
carrello puntiforme
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 130cm. 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, con la superficie in plastica rivolta verso l’alto

 
2

Aggancia un’estremità della cordicella al carrello e, dopo averla fatta passare nella gola della carrucola, appendi all’altra estremità il piattello portapesi. Regola l’altezza della carrucola in modo che il filo sia orizzontale. Completa l’apparecchiatura come mostrato in figura 1, rispettando le distanze indicate.
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 compagno dovrà tener fermo il carrello con un dito ad una distanza di circa 45 cm dal sonar. Premendo ENTER dai inizio all’acquisizione dei dati e, non appena inizia il ticchettio dell’interfaccia, fai cenno di allentare la presa al tuo collaboratore, il quale dovrà fare attenzione a non imprimere scosse al carrello e ad allontanarsi rapidamente dal tavolo per non turbare con la sua presenza il funzionamento del sensore. In figura 2 sono riportati i grafici ottenuti in una prova di questo tipo

Domande

  1. In quale istante è partito il carrello? Per rispondere a questa e alle successive domande, sposta il cursore mediante i due tasti [>] e [<] posti in alto a destra della tastiera.
  2. A quale distanza dal sensore si trovava il carrello quando ha iniziato a muoversi?
  3. In quale istante il carrello ha urtato la sponda di arresto?
  4. A quale distanza dal sensore si trovava il carrello quando ha urtato la sponda di arresto?
  5. Che velocità aveva il carrello quando ha urtato la sponda di arresto?
  6. Dal momento che il grafico della velocità è una retta inclinata verso l’alto, di che tipo è il movimento? Quale particolare curva geometrica rappresenta il grafico della distanza verso il tempo?
  7. E’ possibile calcolare l’accelerazione dal grafico della velocità?
  8. Il valore dell’accelerazione così calcolato coincide con quello fornito dal terzo grafico?
  9. Qual è l’equazione della velocità?
  10. Qual è l’equazione oraria del moto?