^^Scivolate. Tracciare la posizione di arresto della scivolata, variando la lunghezza della discesa.

Qui relazione, là indagine

 

Una moneta sganciata su un piano inclinato, scivola, aumentando velocita', poi il piano diventa orizzontale e la moneta rallenta fino a fermarsi.

 

Scopo: Studiare la trasformazione di energia gravitazionale in en cinetica, e la sua dissipazione a causa dell'attrito.

Apparato sperimentale

Vogliamo riprodurre per tutti lo stesso esperimento, quindi la struttura deve essere uguale per tutti.

  1. discesa: faccia interna della copertina del quadernone ad anelli, lato lungo.
  2. posizione di sgancio: Invece di determinare la posizione di sgancio tramite l'altezza, conviene la lunghezza della discesa.
  3. corpo: moneta da 1 euro. Poggiata alla partenza con la faccia dell'1 visibile, piede dell'1 in basso
  4. superfici: per averle uguali ricoprire con la carta del quaderno, fissata con il nastro adesivo.
  5. Preparare un'unica superfice di scivolata giuntando 2 fogli col nastro adesivo. Quando stesi, la giunta col nastro adesivo deve stare sotto la superficie di scivolamento, per non "far inciampare" la moneta
    1. Dis la linea di separazione tra piano inclinato e piano orizzontale. Di poco a valle rispetto alla giunta tra i fogli, per minimizzare il disturbo della giunta sul moto.
      E' il riferimento della distanza per la linea di partenza.
    2. Segnare le linee di partenza, misurando distanza dalla linea di riferimento.
    3. Segnare il perimetro della moneta per riposizionala esattamente.
    4. Dis linea ideale di discesa per poter controllare meglio se l'esp si svolge bene.
    5. Fissare il foglio alla copertina, accertandosi di posizionare al meglio la linea di separazione tra la parte inclinata e orizzontale, dove il foglio non deve essere piegato bensi' deve leggermente incurvarsi fungendo da raccordo.
    6. Disegnare 2 piste di discesa, ognuna in meta' foglio. Una pista per una linea di partenza, e per la successiva linea di partenza si cambia pista, per diminuire il sovrapporsi dei segni di arresto.
  6. Sistemarsi in modo conveniente. Una buona posizione per vedere la discesa rettilinea e' "da dietro"; devo aver appoggiato su un tavolo, impossibile con l'appoggio al muro.
  7. Non sorreggere a mano l'apparato, stabilizzarlo.

Procedimento

  1. Fare prima un po' di prove per prendere confidenza con le scivolate.
    Idealmente la discesa dovrebbe avvenire lungo la linea ideale di discesa. Se si discosta troppo, c'e' una causa indesiderata che andrebbe eliminata.
  2. Tra il numero e il segno del punto di arresto, quello piu' visibile deve essere il segno, in modo che anche da lontano si possa vedere lo sciame-nuvola dei punti di arresto.
  3. Posizionare la moneta e sganciare.
  4. Se e' una prova valida, segnare la posizione della moneta con un trattino nella parte anteriore, e in piccolo il numero progressivo di discesa, che riparte da 0 per ogni nuova linea di partenza.
  5. Ripetere nelle stesse condizioni. Da 10 a 30 volte.
    es: sganciare senza spingere lateralmente, farci attenzione, perche' un po' involontariamente uno lo fa
    es: sganciare sempre dalla stessa posizione
    es: evitare le vibrazioni
  6. Ripetere per ognuna delle linee di partenza, cambiando pista.

Tb raccolta dati, e elab

  cm cm cm  
N D A Aipr D%
0 0 0 0  
1 5 3,8 4 -5
2 10 8,7 9 -8,1
3 15 10,9 12 -9
4 20 14,0 16 -12,7
5 25 24,2 20 +21
  

D lunghezza della discesa; A lunghezza d'arresto = lunghezza sul piano orizzontale. E' la media delle misure.

Aipr interpolazione rettilinea di A

D% differenza percentuale di A rispetto a Aipr

Asse Lung

 cm

 Scala

 1cm:
x = D 10 2,5
y = A 10 2,5

Fare il grafico cartesiano della funzione AfD, con le dimensioni qui indicate.

Il risultato ideale e' una retta passante per l'origine. Graficare nello stesso rettangolo cartesiano sia i dati sperimentali che l'interpolazione rettilinea Aipr.

Conclusione sulla dipendenza misurata

La lunghezza di arresto, in situazione ideale, e' dir prop alla lunghezza della discesa.

Se escludiamo la misura n. 5, i nostri dati la confermano con un'approssimazione di circa il 10%. Ragioni della differenza, da noi notate sono:

  1. Il comportamento del raccordo varia a seconda della velocita' della moneta, ed e' difficoltoso da tenere in posizione. In alcuni casi sembra rallentare la moneta.
  2. Aumentando la velocita', la moneta "diventa instabile", cioe' sobbalza staccandosi dal terreno, come le auto a causa delle cunette, e cio' interrompe la forza di attrito o la diminuisce.

Ci sono quindi ragioni per variazioni sia positive che negative rispetto all'ideale.

Conclusione "energetica"

L'en cinetica dissipata e' dir prop alla lunghezza di arresto.

dim: entrambe sono dir prop alla lunghezza della discesa. La lung di arresto come esito dell' esp; l'en cin e' dir prop all'energia gravitazionale che e' dir prop all'altezza della discesa, che e' dir prop alla sua lunghezza.