RELAZIONE FISICA

RELAZIONE ESPERIMENTO QUANTITA' DI MOTO

GATTI, MUSCU, CAPPAI E RAMONDINO

OBIETTIVO

L’esperienza ha lo scopo di dimostrare la legge di conservazione della quantità di moto nei sistemi in cui la risultante delle forze esterne è nulla. Questo laboratorio permetterà anche di chiarire la distinzione tra i tipi di urto elastico e anelastico.

MATERIALI E STRUMENTI

guida curva per biglie

filo a piombo

due biglie di acciaio di massa uguale

foglio bianco e carta carbone

matita, squadrette e righello

PANORAMICA GENERALE

Analizziamo gli urti tra due palline in due dimensioni. Per farlo, la maniera più comoda possibile è quella di far avvenire gli urti in aria, in questo modo le biglie vengono deviate e cadendo su un foglio, sovrapposto da carta carbone, lasciano un segno che indica la deviazione causata dall'urto. Per realizzare questa esperienza, bisogna prima di tutto fissare la guida curva al tavolo in maniera che sia ben salda e un foglio di carta al pavimento. Procederemo poi in due fasi, individuando prima il vettore spostamento iniziale e poi quello finale.

PREPARAZIONE

1) Fissiamo la guida al tavolo. 2) Con l'aiuto di due fili a piombo fissiamo il foglio di carta millimetrata al pavimento in modo che sia parallelo al tavolo. 3) Cerchiamo un livello sulla guida che sia adatto a far cadere la biglia entro lo spazio del foglio di carta e lo segniamo con un tratto di matita sulla guida stessa. 4) Controlliamo che l’urto tra le due palline le faccia cadere al suolo contemporaneamente. 5) Fissiamo i punti di riferimento sulla carta millimetrata: Il punto O, estremo iniziale del vettore spostamento , si trova facendo cadere il filo a piombo dal punto in cui la guida termina. Il punto A, centro della vite e quindi punto da cui parte la biglia 2, si trova facendo cadere con precisione accanto alla vite il filo a piombo e spostandosi poi di 2 mm, ovvero tanto quanto il raggio della vite, verso il centro della stessa. 6) Posizionare un foglio di carta carbone sopra quello della carta millimetrata.

SVOLGIMENTO

Lasciamo cadere la biglia 1 per trovare il vettore spostamento iniziale . La biglia cade sotto l’effetto della sola forza peso e una volta uscita dalla guida compie un moto parabolico, ovvero la componente verticale del suo moto è uniformemente accelerata, poiché soggetta all’accelerazione gravitazionale; orizzontalmente invece il suo moto è uniforme perché non agiscono forze, se non quella di attrito viscoso dell’aria che però noi trascuriamo. Occorre ora trovare il baricentro tra i punti della rosa in quanto siamo interessati a trovare la quantità di moto. Il vettore spostamento iniziale avrà come estremo iniziale il punto O fissato con il filo a piombo e come estremo finale il baricentro che troveremo in questo modo: A) consideriamo due punti e disegniamo il segmento che li congiunge, dividiamolo poi in due parti uguali segnando il punto medio; B) disegniamo il segmento tra questo punto medio e il terzo punto e lo dividiamolo in tre parti; C) tracciamo il segmento tra il punto corrispondente al primo terzo e l'ultimo punto; D) suddividiamo questo segmento in quattro parti, il punto corrispondente al primo quarto è il baricentro che stavamo cercando.

SVOLGIMENTO

Appoggiamo la biglia 2 su una vite opportunamente fissata vicino al termine della guida. Eseguiamo altri quattro lanci della prima in modo che le due biglie si urtino per quattro volte. Ad ogni urto le palline subiranno una deviazione e, come per lo spostamento iniziale, si avrà una rosa di tiro in corrispondenza di ciascun estremo finale del vettore spostamento. Procedendo come già spiegato si trovano i due baricentri pesati ma per tracciare i vettori spostamento finali e è necessario individuare il loro estremo iniziale: il punto B in cui avviene l'urto.

SVOLGIMENTO

Ora si possono tracciare i due vettori spostamento finali che hanno per estremo iniziale B e per estremo finale il rispettivo baricentro trovato prima.

URTO ELASTICO

Ricordando che gli urti con il suolo sono contemporanei, ricavaviamo quella degli spostamenti: , infatti i vettori spostamento che abbiamo tracciato formano un angolo retto.

Una volta tracciati i vettori rispettando gli estremi iniziali e finali indicati precedentemente, si traslano tutti i vettori in modo da far coincidere il loro estremo iniziale con il punto B.

Applicando le equazioni dovute ai due principi di conservazione, si ottiene che i vettori velocità finale devono essere perpendicolari

ESPERIMENTO TERMINATO!