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giovedì 31 marzo 2011

Piano inclinato senza attrito

Il sistema è il seguente:
una massa M scorrevole (cilindro), collocata lungo un piano  inclinato, viene tenuta in equilibrio da un filo collegato, tramite carrucola, ad un dinamometro verticale.
L'obiettivo dell'esperimento è:

verificare se all'equilibrio la forza Fx misurata con il dinamometro è uguale alla componente della forza peso lungo il piano inclianto, Px. 

In particolare ci proponiamo di calcolare il grado di approssimazione con cui queste due forze sono uguali, attraverso lo scostamento percentuale:

e = |Px - Fx| : [( Px + Fx) /2]

ottenuto come il rapporto tra lo scostamento tra Px ed Fx e il valor medio tra di essi.

Il valore della masssa scorrevole, approssimata al grammo, è di 0,148 kg, che corrisponde ad una forza peso P = 1,45 N (considerando g = 9,805 m/s^2)

Il valore di Px sarà ottenuto dalla formula:
Px = P sin (alpha)

dove alfa è l'inclinazione del piano rispetto alloorizzontale.
Per misurare alfa in realtà misuriamo,m tramite filo a piombi, l'inclinazione della normale rispetto alla verticale fisica (forza peso).

Sommare tre forze

Abbiamo eseguito l'esperimento mirato a verificare che quando su un oggetto agiscono tre forze, la somma vettoriale di due di esse è uguale ed opposta alla terza.

Abbiamo lavorato in verticale, grazie a lavagna magnetica e strumenti a calamta della Pasco.

Materiali e strumenti:
  • goniometro (a calamita);
  • anello, collegato tramite tre fili e tre carrucole (a calamita) a:
  1. dinamometro -> F1 (tramite la carucola, tirava orizzontalmente)
  2. massa A -> F2
  3. massa B -> F3 
Esperimento:
  • dalle masse abiamo calcolato i pesi, utilizzando una costante g = 9,805 m/s^2 
  • con il dinamometro abbiamo misurato F1 con risoluzione di 0,2N
  • abbiamo cercato di tenere F_1  orizzontale
  • abbiamo calibrato F2 ed F3 in modo che avessero lo stesso angolo rispetto ad F1
Le forze sono state riprodotte in scala su piano cartesiano e si è eseguita la verifica con tecniche geometriche.

Risultato:
La cosa per angoli piccoli risultava non significativa (perché F2+F3 sommate in modulo davano già il valore di F1

Ho ripetuto la cosa con angoli più grandi: l'esperimento è venuto ma con bassissima accuratezza (gli scostamento erano abbastanza grandi)