STUDIO DEL MOTO DI UNA PALLA SU UN PIANO INCLINATO CON IL SONAR

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1 STUDIO DEL MOTO DI UNA PALLA SU UN PIANO INCLINATO CON IL SONAR Giovedì, ci siamo recati, accompagnati dalla professoressa di Fisica, in laboratorio per attuare degli esperimento sul moto dei corpi. L obiettivo che ci siamo posti di raggiungere era quello di riuscire a registrare dei dati riguardanti lo spazio percorso e il tempo impiegato da un corpo in movimento per poi calcolare le rispettive velocità e accelerazione. Per attuare tali esperimenti è intervenuto anche un altro professore che ci ha spiegato come si sarebbero svolti e con quali strumenti. Per realizzare questa relazione di laboratorio mi sono servito, inoltre, delle conoscenze acquisite nelle precedenti lezioni in classe e nello scorso anno scolastico; precisamente: Il calcolo degli errori; I vari tipi di rappresentazione dei dati; I vari tipi di proporzionalità, che possono legare grandezze distinte; Il moto dei corpi; Lo spazio, il tempo, la velocità e l accelerazione. Gli esperimenti sono stati svolti nel laboratorio di fisica della scuola. Ci siamo divisi in 5 gruppi, ognuno dei quali ha svolto un esperimento diverso. Il mio gruppo ha svolto l esperimento della palla che rotola su un piano inclinato. Strumenti usati: Un sonar: un apparecchio in grado di emettere un impulso sonoro a frequenza elevata. L impulso, incontrato un ostacolo, rimbalza contro di esso tornando indietro; viene quindi captato nuovamente dal sonar che, conoscendo la velocità a cui viaggia l impulso e il tempo trascorso prima di averlo ricaptato, calcola la distanza alla quale si trova il corpo. La sua portata era di 9 metri mentre la sensibilità era stata impostata a 0,04 s. un altra caratteristica era il fatto che il sonar iniziava a vedere i corpi solo da 40 cm di distanza. Non sapendo la sensibilità per lo spazio, abbiamo supposto che essa fosse di 0,0 m. Un calcolatore, al quale abbiamo collegato il sonar. Ci era indispensabile per la memorizzazione dei dati e per la rilevazione del movimento compiuto dal corpo; rielaborava i dati e ci presentava subito il grafico spazio/tempo del moto registrato. Inoltre grazie ad esso ci è stato possibile scaricare i dati registrati nei PC. Una palla da basket, ovvero il nostro corpo in movimento.

2 Abbiamo svolto l esperimento sullo scivolo interno dell atrio della scuola. Il professor Mariotti preparava ed attivava il sonar mentre un componente del gruppo teneva ferma la palla; nel momento in cui il sonar veniva attivato (emetteva un lieve suono), la palla veniva lasciata andare. palla sonar spazio scivolo Inizialmente sembrava che fosse rotolata fuori dal raggio d azione del sonar; esso è un angolo di 30 che possiamo immaginare, nel caso del sonar, come un cono che è la traiettoria percorsa dagli impulsi. Se il corpo si trova al di fuori di questo cono, esso non viene rilevato dallo strumento. Ci siamo accorti in seguito, osservando il calcolatore, che, invece, l esperimento era riuscito benissimo ed il grafico ottenuto era molto preciso. Abbiamo così registrato i valori della distanza percorsa dalla palla e del tempo impiegato. Due ragazzi del gruppo, accompagnati dal professore, si sono poi recati nel laboratorio di informatica per scaricare i dati su un PC; in seguito li abbiamo elaborati e abbiamo calcolato la velocità [v = (s 2 - s )/(t 2 - t )] e l accelerazione [a = (v 2 - v )/(t 2 - t )] con i rispettivi errori. I valori spazio e tempo ottenuti sono 60 (un impulso veniva mandato ogni 0,04 secondi e questo per 2,36 secondi); non tutti i valori di velocità, accelerazione e dei loro errori sono stati rilevabili. Essi sono tutti presentati nella seguente tabella: tempo (s ± 0,04s) spazio (m ± 0,0m) velocità (m/s) δv (m/s) accelerazione (m/s^2) δa (m/s^2) 0,00 0, , /, / 0,04 0, ,075 0,3693-2, , ,08 0, , , ,73750 / 0,2 0, , , , , ,6 0, , , , , ,20 0, , , ,73750 / 0,24 0, , , , , ,28 0, , , , , ,32 0, , , , ,8960 0,36 0, , , , , ,40 0, , , , , ,44 0, , , , ,

3 0,48 0, , ,0085 0,7325 0, ,52 0, , , , , ,56 0, , , , , ,60 0, , , , ,0836 0,64 0, , , ,7325 0, ,68 0, ,3875 0, , , ,72 0, , ,0263 0, , ,76 0, , , , , ,80 0, , , , , ,84 0, , ,0884 0, , ,88 0, , ,0457, ,646 0,92 0,4932 0, ,0372-0, , ,96 0, , , , ,07640,00 0, , , , ,03463,04 0, , , ,7325 0,06650,08 0, , , , ,048397,2 0, , , , ,062463,6 0, , , , ,030274,20 0, , ,0635 0, ,029232,24 0, , , , ,028454,28 0,5899 0, , , ,04375,32 0, , , , ,026775,36 0, , , , ,0658,40 0, , , , ,000046,44 0, , , , ,049264,48 0, , , , ,047954,52 0, , ,0932 0, ,0350,56 0, , , , ,000000,60 0, , ,0940 0, ,055378,64 0, , , , ,05400,68 0, , , , ,000000,72 0, , , , ,2339,76 0, , , , ,020093,80 0, , , ,7325 0,009769,84 0, , ,023-0, ,047809,88 0, , ,0967 3, ,86928,92 0, , , , ,04579,96 0, , , , , ,00 0, , ,0290, , ,04 0, , , , , ,08, , , , , ,2, , ,0222, , ,6, , , , , ,20, , , , , ,24,5670 0, , , , ,28, , ,02254, , ,32, , , nr / 2,36, nr / nr / Con questi dati ho potuto creare tre grafici diversi ponendo in funzione del tempo, cioè la variabile indipendente, prima lo spazio, poi la velocità e l accelerazione: 3

4 ) Spazio/tempo,4,2 distanza (m) 0,8 0,6 0,4 0, ,5,5 2 2,5 2) Velocità/tempo,0 0,8 velocità (m/s) 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2 0,0,0 2,0 3,0 In questi primi due grafici possiamo notare come la palla sul piano inclinato aumenti sia lo spazio che percorre nell intervallo di tempo sia la sua velocità con l aumentare del tempo, seguendo una specie di parabola in entrambi i casi. 4

5 3) Accelerazione/tempo 4 3 accelerazione (m/s^2) 2 0 0,00 0,50,00,50 2,00 2, In quest ultimo grafico, dove viene rappresentata l accelerazione in funzione del tempo, l interpretazione è più complessa; a parte qualche sbalzo essa si mantiene tra lo 0 e l m/s 2 ; all inizio presenta un repentino abbassamento avvicinandosi ai -3 m/s 2 per poi oscillare per circa,60 secondi tra lo 0 e l e verso la fine, invece, aumenta notevolmente arrivando a circa 3,5 m/s 2. Non notiamo quindi alcun tipo di proporzionalità tra le due grandezze. E importante ricordare che abbiamo approssimato l incertezza sullo spazio a 0,0 m; probabilmente lo strumento era più preciso ed aveva quindi una sensibilità maggiore. Inoltre non abbiamo considerato molti fattori come ad esempio la pendenza del piano, la grandezza della palla, il suo peso, la sua tipologia di superficie, la presenza o meno di alcuni ostacoli lungo lo scivolo (piccole buche, sassolini ecc ). Questi hanno sicuramente influenzato altamente l esito dell esperimento: posso comunque concludere affermando che l esperimento è riuscito pienamente e che i dati ottenuti sono soddisfacenti. 5