Moto rettilineo uniforme

Liceo “G. Leopardi” – Recanati – prof. Euro Sampaolesi
Il moto rettilineo uniforme
mediante la rotaia a cuscino d’aria
Lo scopo dell’esperimento
L’esperimento serve a verificare la relazione di proporzionalità diretta tra lo spazio percorso e il
tempo impiegato da un carrello che si muove a velocità costante su una rotaia senza attrito.
Esecuzione dell’esperimento
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Collegare mediante un filo ed una carrucola il carrello ad un peso libero di cadere (vedi fig. 1),
regolando la lunghezza del filo in modo che il peso termini la sua corsa sulla sedia
(rappresentata in figura da un piattello ferma-peso) prima che il carrello abbia attraversato il
primo foto traguardo. Perché???.......
Suggerimento: io ho regolato la lunghezza del filo in modo che il peso tocca la sedia quando
l’estremità iniziale del carrello si trova nella posizione 350-400 mm circa riportata sulla scala
della rotaia, quindi ho posizionato il primo foto traguardo nella posizione 600 mm circa.
Fig. 1 Schema della configurazione sperimentale
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Collegare i due fototraguardi al cronometro e disporli alla distanza minore possibile accanto alla
rotaia, in modo che siano attraversati dall’asta montata al centro del carrello, mentre questo si
muove sulla rotaia. I fototraguardi segnalano al cronometro gli istanti di tempo in cui il carrello
passa di fronte ad essi.
Fig. 2 Carrello che transita davanti ai fototraguardi
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Collegare i foto traguardi al cronometro digitale, accenderlo collegando il suo alimentatore alla
presa elettrica, impostare la portata a “20 secondi” e la modalità di misurazione “2 catture”. Il
cronometro permette di misurare il tempo di transito del carrello tra i due foto traguardi con la
sensibilità di 0,001 secondi.
Fig. 3 Cronometro digitale
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Misurare la distanza ∆s tra i due fototraguardi, servendosi della scala millimetrata riportata sulla
rotaia (suggerimento: usare come riferimento la posizione dell’estremità iniziale del carrello
sulla rotaia nel momento in cui l’asta del carrello si trova allineato col LED del fototraguardo)
Accendere il compressore e lasciar partire il carrello sempre dalla stessa posizione iniziale
(Perché…??), registrando il tempo misurato dal cronometro. Suggerimento: io ho scelto come
posizione iniziale quella in cui la parte iniziale del carrello si trova nella posizione 100 mm.
Ripetere la misura altre due volte e assumere come tempo ∆t la media aritmetica e come
incertezza la semidispersione.
Calcolare la velocità (v) mediante la relazione v = ∆s/∆
∆t.
Ripetere l’esperimento spostando il secondo fototraguardo, in modo da raddoppiare,
triplicare,… la distanza ∆s percorsa dal carrello.
Raccolta e analisi dei dati sperimentali
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Raccogliere in una tabella i valori di spazio, tempo e velocità con le rispettive incertezze di
misura.
Costruire mediante Excel il grafico spazio-tempo, per verificare la legge oraria del moto
rettilineo uniforme:
s = v·t
dove la posizione iniziale è s0 = 0.
Eseguire un fit lineare dei dati (aggiungere una linea di tendenza lineare…) per controllare che
siano allineati su una retta passante per l’origine e determinare la pendenza della retta.
Conclusioni
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Controllare che sia verificata la proporzionalità diretta tra spazio e tempo.
Confrontare, entro le incertezze, l’uguaglianza tra la pendenza della retta e il valore medio della
velocità.
Appendice
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Controllare se l’attrito è stato completamente eliminato, misurando la costanza del tempo di
transito tra i due fototraguardi posti sempre alla stessa distanza minima, quando questi sono
entrambi spostati in posizioni diverse lungo la rotaia.
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