CASSY Lab 91 Conservazione dell`energia e della quantità di moto

CASSY Lab
Conservazione dell'energia e della quantità di moto (urto)
Alternativamente (con rotaia a cuscino d'aria):
può anche essere eseguito con Pocket-CASSY
Carica esempio
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CASSY Lab
Descrizione dell'esperimento
La rotaia permette di misurare le velocità v di due slittini prima e dopo l'urto in base ai tempi di oscuramento di due barriere luminose. In questo modo, è possibile verificare la legge di conservazione della
quantità di moto negli urti elastici ed anelastici e la conservazione dell'energia negli urti elastici.
Elenco delle apparecchiature
1
1
1
1
2
1
1
2
2
1
Sensor-CASSY
CASSY Lab
Timer box o Timer S
Rotaia
Slittini per rotaia
Coppia di masse aggiuntive
Molla per urto
Barriere Combi-light
Cavi di collegamento, 6-poli
PC con Windows 95/98/NT
o versioni successive
524 010
524 200
524 034 o 524 074
337 130
337 110
337 114
337 112
337 462
501 16
Alternativamente (con rotaia a cuscino d'aria)
1
1
1
1
1
1
1
2
2
1
Sensor-CASSY
CASSY Lab
Timer box o Timer S
Rotaia a cuscino d'aria
Supporto per rotaia
Soffiera per rotaia
Regolatore di potenza
Barriere luminose a forchetta
Cavi di collegamento, 6-poli
PC con Windows 95/98/NT
o versioni successive
524 010
524 200
524 034 o 524 074
337 501
337 45
337 53
667 823
337 46
501 16
Realizzazione dell'esperimento (vedere figura)
Prima di tutto, mettere in funzione la rotaia e posizionare le due barriere luminose (sugli ingressi E ed F
del timer-box) in modo che l'urto degli slittini avvenga tra le due barriere. Le bandierine dei due slittini
debbono interrompere le barriere luminose durante l'attraversamento.
Esecuzione dell'esperimento
Carica settaggi
• Inserire le masse m1 ed m2 nella tabella (per inserire i dati da tastiera, selezionare con il mouse le
celle delle colonne m1 ed m2).
• Prima dell'urto, posizionare gli slittini correttamente rispetto alle barriere luminose E ed F (Settaggi v1,
v2, v1´ o v2´). Si hanno quattro diverse situazioni:
Entrambi gli slittini all'esterno delle barriere luminose.
Slittino di sinistra tra le due barriere luminose, slittino di destra all'esterno
Slittino di destra tra le due barriere luminose, slittino di sinistra all'esterno
Entrambi gli slittini all'interno delle barriere luminose (esplosione).
• Inserire la larghezza delle bandierine (sempre in Settaggi v1, v2, v1´ o v2´).
• Dare inizio agli urti (se le velocità compaiono prima degli urti, bisogna cancellare questi valori con
→ 0 ←) e fare attenzione che le barriere luminose non ricevano impulsi accidentali (per es. quelli
dovuti alla riflessione di uno slittino alla fine della rotaia).
• Terminare la misura con Fine degli urti (la misura termina automaticamente dopo la misura delle
quattro velocità).
• Trasferire i risultati nella tabella con F9 e fare le valutazioni oppure passare alla misura successiva
con → 0 ←.
Valutazione dei risultati
Le tabelle sono già predisposte per inserire la quantità di moto prima e dopo l'urto, la quantità di moto
totale, l'energia, l'energia totale e la perdita di energia; per trasferire nelle tabelle i risultati delle misure,
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usare il tasto F9. I valori si visualizzano cliccando sulle intestazioni della tabella. Per visualizzare tali
grandezze subito dopo l'urto, aprire lo strumento corrispondente.
È possibile definire formule addizionali per confrontare i risultati ottenuti con quelli teorici. Per l'urto
elastico, si ha:
v1´ = (2*m2*v2 + (m1-m2)*v1) / (m1+m2)
v2´ = (2*m1*v1 + (m2-m1)*v2) / (m1+m2)
Per l'urto anelastico, si ha:
v1´ = v2´ = (m1*v1 + m2*v2) / (m1+m2).
Tabella di conversione delle unità di misura in unità SI
Grandezza
Massa m
Velocità v
Quantità di moto p
Energia E
Unità SI =
kg
m/s
N⋅s = kg⋅m/s
J = kg⋅m²/s²
Fattore
1
1
1000
1000
⋅ Unità specificata
kg
m/s
mN⋅s
mJ