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LABORATORIO
12 MISURE CON I DINAMOMETRI
M O M E N T O
S P E R I M E N T A L E
Presentazione dell’esperienza
Un’importante applicazione della legge di allungamento
delle molle è costituita dal dinamometro, uno strumento
che, grazie alla proporzionalità tra la forza applicata e l’allungamento della molla contenuta in esso, consente di misurare l’intensità delle forze. Con questa esperienza si impara a valutare e ad utilizzare i dinamometri; inoltre, viene definita una proprietà particolare degli strumenti di
misura: la precisione.
Materiale occorrente
•
•
•
•
dinamometro da 1 N
dinamometro da 5 N
alcune masse campione
un righello
Procedimento
• Si utilizzano i due dinamometri per misurare piccole
forze, come il peso di piccoli oggetti o le forze necessarie per trascinare questi oggetti sul tavolo.
• Si osservano le scale graduate dei dinamometri che si
hanno a disposizione e si stabiliscono per ciascuno di
essi la portata e la sensibilità, in newton e in kgp.
• Mediante la legge di Hooke, si calcola la costante di
elasticità dei due dinamometri in kgp /m, misurando
con il righello l’allungamento che subiscono quando
vengono applicate loro le masse campione.
• Di ogni massa campione si conosce il peso (in genere
è inciso, in gp, sulla massa stessa), che chiameremo
pesodichiarato. Si misurano con entrambi gli strumenti
questi pesi delle masse campione (almeno tre), ottenendo due serie di misure.
• Per ogni misura effettuata (che fornisce un pesomisurato),
si determina la precisione dello strumento, applicando
la formula seguente:
Precisione = 100 · (pesomisurato – pesodichiarato)
pesodichiarato
• Si cerca di determinare il peso di un dinamometro mediante lo strumento stesso. Si verifica il risultato ottenuto utilizzando l’altro dinamometro.
Considerazioni
Prima di eseguire le misure, bisogna controllare che i
due dinamometri scarichi forniscano correttamente la
misura zero.
Nel caso contrario, si deve eseguire la messa a punto degli strumenti tramite le apposite viti di regolazione.
Questa operazione va eseguita tenendo i dinamometri in
posizione orizzontale e va poi ripetuta tenendoli in posizione verticale.
S C H E D A
D I
L A B O R A T O R I O
a. Hai notato delle differenze, tra la regolazione dello
zero in orizzontale e quella in verticale dei dinamo
metri?
Secondo te, quale regolazione è la più corretta, per le
misure da effettuare con questi strumenti?
b. Riporta in una tabella del genere di quella seguente la
portata e la sensibilità dei due dinamometri utilizzati
per l’esperienza, espresse rispettivamente in newton
e in kgp:
Dinamometro
da 1 N
Dinamometro
da 5 N
Portata in N
Portata in kgp
Sensibilità in N
Sensibilità in kgp
c. Riporta in una tabella del genere di quella qui sotto le
costanti elastiche di due dinamometri:
Costante
elastica (kgp/m)
Dinamometro
da 1 N
Dinamometro
da 5 N
d. Secondo te, la costante elastica determina la portata
o la sensibilità dei dinamometri? Per quale motivo?
e. Quale proprietà di questi strumenti è determinata dal
limite di elasticità delle molle contenute in essi?
f. Riporta in una tabella del genere di quella qui sotto i
pesi delle masse campione, i rispettivi pesi misurati
con i due dinamometri e le precisioni calcolate con
l’apposita formula. Esegui poi le medie delle precisioni ottenute.
pesodichiarato
Dinamometro da 1N
pesomisurato Precisione
media:
Dinamometro da 5 N
pesomisurato Precisione
media:
g. Secondo te, le precisioni dei due strumenti dipendono
dalle rispettive portate, sensibilità o costanti elastiche?
h. Come hai operato, per pesare il dinamometro con lo
strumento stesso?
È risultato un valore uguale a quello ottenuto pesandolo con l’altro dinamometro? Perché?
Considerazioni finali
a. Quali sono le maggiori difficoltà incontrate nell’esecuzione di questa esperienza?
b. Ti sembra di avere ottenuto delle informazioni utili, per
l’utilizzo dei dinamometri?
c. Se dovessi ripetere questa esperienza, modificheresti
qualcosa nel procedimento di esecuzione o nelle osservazioni da compiere?
d. Vuoi aggiungere qualcos’altro, a completamento della
Scheda?
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N O T E
P E R
L ’ I N S E G N A N T E
Questa è una semplice esercitazione, per preparare gli
studenti all’uso dei dinamometri in altre prove e per insegnare loro l’utilizzo critico degli strumenti di misura.
Per eseguire la prova, bastano due dinamometri con fondi scala differenti per ogni gruppo di lavoro, anche se non
sono proprio da 1 N e 5 N come richiesto nel Materiale
occorrente.
Alcune domande poste nella Scheda di laboratorio non
sono banali e richiedono un certo spirito di osservazione
da parte degli studenti. Forse non tutti si accorgono che
i dinamometri posti in verticale hanno uno “zero” diverso, rispetto a quando sono posti in orizzontale (soprat-
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tutto i più sensibili), a causa del peso della molla; quindi
richiedono regolazioni diverse dello zero a seconda del tipo di misura da effettuare.
Due dinamometri sono pochi per ricavare delle leggi generali, ma un semplice ragionamento può aiutare gli studenti a stabilire che la sensibilità di questi strumenti dipende dalla loro costante elastica e che la loro portata dipende dal limite di elasticità. La determinazione della precisione degli strumenti svela chi ha colto il problema dello “zero” e ha operato di conseguenza. Infine, chi pensa
di capovolgere i dinamometri per pesare gli strumenti
stessi, ottiene un peso minore di quello reale, perché in
questo modo pesa solo la struttura del dinamometro e
non la molla contenuta in esso.