Docenti: M.Adele Giani, Luisa Pedemonte, Floriana Pelosi. Classi: prime P.N.I.
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1 Docenti: M.Adele Giani, Luisa Pedemonte, Floriana Pelosi
2 LABORATORIO DI FISICA Moto di un proiettile L esperienza che verrà illustrata è stata proposta e realizzata nelle prime classi dei corsi P.N.I. del Liceo scientifico E. Fermi di Genova e si inserisce, quale sperimentazione sul campo, nell ambito del corso di aggiornamento Lauree scientifiche cui abbiamo partecipato nell anno scolastico 2005/06 presso il dipartimento di Fisica dell Università di Genova. Tale attività rientra inoltre nel quadro generale del lavoro di laboratorio che si svolge regolarmente nei corsi P.N.I. specialmente nel biennio. PREREQUISITI Fisica Saper raccogliere dati e organizzarli in tabelle e grafici Saper interpretare i grafici per ipotizzare leggi (proporzionalità diretta, inversa, quadratica e linearità) Conoscere il significato di cifre significative, errore relativo e errore assoluto Conoscere i primi elementi della propagazione dell errore Conoscere le leggi del moto rettilineo uniforme e del moto rettilineo uniformemente accelerato Informatica Uso del foglio elettronico come word processor Uso del foglio elettronico per tabulare 2
3 MATERIALE OCCORRENTE Scivolo per lancio orizzontale Struttura in legno con scanalature per inserimento di tavoletta ad altezze variabili Pallina d acciaio Carta carbone Carta millimetrata (sensibilità 1 mm) Metro (sensibilità 1 mm) 3
4 DESCRIZIONE DELL ESPERIMENTO Si fissa su un piano uno scivolo con un breve tratto orizzontale in modo che una pallina, lasciata cadere da una altezza fissata, arrivi al punto di sbocco con velocità v 0 orizzontale Si fa scendere la pallina d acciaio da un medesimo punto dello scivolo più volte su una tavoletta fissata ad un altezza y su cui si è posto un foglio di carta millimetrata con sopra un foglio di carta carbone Si misura lo spostamento x in orizzontale del segno lasciato dalla pallina sul foglio di carta millimetrata in corrispondenza dell altezza y Si fa variare la posizione della tavoletta e si ripete 4
5 Raccolta ed elaborazione dati y (cm) x (cm) media x ,9 8, ,2 11,8 12,6 12, ,5 14, , ,2 17,6 17,8 17, ,2 19,8 19,9 19, ,6 20,8 22,1 21,5 N.B.:nella media abbiamo evidenziato 3 cifre come nei dati. y (cm) media x (cm) , , , , , ,5 N.B. :osservando l'andamento della linea di tendenza dei dati, abbiamo riflettuto sulla opportunità di inserire il valore (0;0) per evidenziare la relazione quadratica y media x (media x)^2 y/x^ ,97 80,40 0, ,2 148,8 0, ,7 217,1 0, ,5 307,4 0, ,6 385,5 0, ,5 462,3 0,19 media: 0,20 N.B.:evidenziamo 2 cifre perché y è dato con 2 cifre. Conclusione: Legge: y= 0,20 x^2 5
6 Errori Progetto LAUREE SCIENTIFICHE y (cm) errore y errore y valori x media x errore x errore x (media x)^2 errore x^2 errore x^2 assoluto relativo (cm) (cm) assoluto relativo (cm^2) relativo assoluto (cm) (cm) (cm^2) 15 0,1 0, ,9 8,97 0,05 0,006 80,4 0,01 0,9 30 0,1 0,003 12,2 11,8 12,6 12,20 0,4 0, ,8 0,07 9,8 45 0,1 0,002 14,5 14, ,73 0,25 0, ,1 0,03 7,4 60 0,1 0,002 17,2 17,6 17,8 17,53 0,3 0, ,4 0,03 10,5 75 0,1 0,001 19,2 19,8 19,9 19,63 0,35 0, ,5 0,04 13,7 90 0,1 0,001 21,6 20,8 22,1 21,50 0,65 0, ,3 0,06 28,0 y (cm) errore (mediax)^2 errore y/x^2 errore errore relativo (cm^2) relativo (cm^-1)relativo assoluto y x^2 y/x^2 y/x^2 15 0,007 80,4 0,01 0,19 0,02 0, , ,8 0,07 0,20 0,07 0, , ,1 0,03 0,21 0,04 0, , ,4 0,03 0,20 0,04 0, , ,5 0,04 0,19 0,04 0, , ,3 0,06 0,19 0,06 0,012 L'errore di y/x^2 cade sulla seconda cifra decimale in accordo con la conclusione ottenuta con il metodo delle cifre significative, in più ora possiamo valutare l'errore 0,01. 6
7 La relazione su carta elaborata da un gruppo di studenti della 1 D è la seguente: 7
8 8
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11 CONCLUSIONI Questo esperimento ha fornito numerosi spunti di apprendimento e di approfondimento sui seguenti temi: Composizione di un moto rettilineo uniforme e di un moto rettilineo uniformemente accelerato Calcolo dell errore nelle misure indirette Interpretazione di un grafico e deduzione della legge fisica Utilizzo del foglio elettronico per la costruzione di tabelle e di grafici Utilizzo del foglio elettronico per l inserimento di formule e funzioni. Individuazione su carta millimetrata della retta migliore, tenendo conto degli errori sperimentali, e confronto della stessa con la linea di tendenza ottenuta con l uso di Excel 11
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