Test d ingresso. Classe I D PNI Liceo Scientifico F. Enriques Livorno

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1 Test d ingresso Classe I D PNI Liceo Scientifico F. Enriques Livorno 1) Un corpo si muove di moto rettilineo a velocità costante su un piano orizzontale che possiamo considerare privo d attrito. Rappresenta attraverso dei segmenti orientati le forze che agiscono sul corpo, descrivile a parole evidenziando se c è qualcuno o qualcosa che è responsabile di tali forze. 2) Un corpo viene fatto cadere da un altezza h. Spiega quale potrebbe essere la causa della sua caduta. Disegna le forze agenti su tale corpo nella posizione iniziale e in una posizione intermedia. Le forze sono diverse? Perché? h 3) Un corpo è stato lanciato verso l alto e in figura sono indicate una posizione intermedia A e la posizione B corrispondente al punto più alto della traiettoria. Rappresenta mediante frecce la forza o le forze che agiscono sull oggetto nei due punti, descrivendole a parole. Rappresenta anche le velocità. B A 4) Una potente calamita è posta in un piano orizzontale. Sul tavolo è posta anche della limatura di ferro che subisce l attrazione della calamita. Perché? Secondo te la calamita subisce qualche sorta di effetto? Cambia qualcosa se invece della limatura di ferro considero due calamite? 5) Un libro è appoggiato sul piano orizzontale. Disegna: a) le forze che agiscono sul libro b) le forze che agiscono sul tavolo.

2 6) Una palla sta rimbalzando sul terreno ed a un certo punto si ferma: quale spiegazione possiamo dare al fenomeno: a) la forza di gravità è più debole quando la palla si allontana dal terreno b) la forza di spinta piano piano si consuma fino ad esaurirsi c) in natura tutto prima o poi si ferma d) l attrito con il terreno e la resistenza dell aria rallentano il moto 7) Due sfere di massa diversa vengono lasciate cadere da una stessa altezza. La velocità con cui raggiungono il suolo è: a) la stessa b) maggiore quella della palla con massa più grande c) maggiore quella della palla con massa più piccola d) i dati sono insufficienti per poter dare una risposta. 8) Una persona batte un pugno contro il tavolo. Disegna le forze agenti sul tavolo e sulla mano descrivendole a parole. 9) In Figura è rappresentata una carrucola a cui sono appese due masse identiche ad altezze diverse. Che cosa succede? Cambierebbe qualcosa se la posizione di partenza fosse diversa? Perché? 10)Due particelle non identiche sono in rotta di collisione e vanno ad urtarsi. Disegna e descrivi a parole le forze che agiscono sulle particelle: a) prima dell urto b) durante l urto c) dopo l urto. 11) Un grosso camion urta frontalmente contro una piccola automobile. Durante l urto a) il camion esercita sull automobile una forza maggiore di quella che l automobile esercita sul camion; b) l automobile esercita sul camion una forza maggiore di quella che il camion esercita sull automobile; c) nessuno dei due veicoli esercita una forza sull altro; l automobile resta schiacciata semplicemente perché si trova il camion davanti ; d) il camion esercita una forza sull automobile, la quale non esercita nessuna forza sul camion ; e) il camion esercita sull automobile la stessa forza che l automobile esercita sul camion. 12)Un sasso viene lanciato in alto. Nella figura il punto H è il punto più alto raggiunto. Quale figura rappresenta meglio la forza sul sasso, nel punto H?

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4 RELAZIONE DI: OLMO CERRI CLASSE I E PROF. PASCUCCI

5 INTRODUZIONE Sono state effettuate varie volte le misure dei diversi allungamenti di una stessa molla con applicate forze diverse a partire da 0,25 N fino a 2 N al fine di tarare lo strumento di misura in modo da risalire al peso in Newton di un oggetto. In seguito verrà verificato l efficacia dello strumento di misura. DESCRIZIONE DELL APPARATO DI MISURA Per effettuare le diverse misure sono stati utilizzati i seguenti strumenti: - una molla elicoidale - una riga da 1 metro con la sensibilità di 0,001 m - 8 pesini da 0,25 N DESCRIZIONE DELLA MISURA E stato appeso alla molla un pesino ed è stato misurato l allungamento della molla. È stata ripetuta l operazione aggiungendo ogni volta un pesino. È stata preso l accorgimento di misurare più volte l allungamento della molla per ridurre l errore accidentale che era comunque molto alto a causa delle continue oscillazioni della molla dovute alla poca stabilità del banco d appoggio. 2

6 ELABORAZIONE DEI DATI SPERIMENTALI Peso (N) X (m) X (m) K (N/m) K (N/m) 0,25 0,08 0,03 3,04 1,14 0,5 0,16 0,03 2,98 0,55 0,75 0,25 0,03 2,98 0,35 1 0,33 0,03 2,97 0,26 1,25 0,42 0,03 2,96 0,2 1,5 0,5 0,03 2,96 0,17 1,75 0,59 0,03 2,97 0,14 2 0,66 0,03 2,96 0,13 Con il Peso si indica il peso applicato alla molla, con X l allungamento che subisce, con X l errore assoluto sull allungamento, con K la costante elastica, con K l errore assoluto di K. Per verificare che la molla soddisfacesse la legge la legge di Hooke (F=kX) abbiamo riportato i dati su un grafico cartesiano in modo da costruire la curva di taratura. 3

7 Come si può ben vedere i dati sono direttamente proporzionali ma per vedere ancora meglio la costanza dei rapporto tra peso e allungamento si può fare una rappresentazione dei valori delle costanti(k) con i loro errori su una retta Le costanti riportate con il loro errore sono per 1 pesino in blu, per 2 in verde, per 3 in rosa, per 4 in viola, per 5 in marrone, per 6 in grigio, per 7 in giallo, per 8 in rosso. I dati si sovrappongo perfettamente tutti. ANALISI NUMERICA K = P(N) / X (m) K = ( X/X) K Per avere un risultato unico dobbiamo trovare il valore medio di k, che calcoliamo con la formula K medio =(K max +K min )/2, prendendo come errore la semidispersione. K medio = 3,0 N/m K medio = 0.1 N/m CONCLUSIONI Dopo l esperienza di laboratorio si riesce a tarare una molla affinché diventi un dinamometro. Infatti si constata, attraverso la legge di Hooke (F=kX), che la costante elastica della molla è di (3.0 ± 0.1)N/m. Infatti dopo avere trovato la costante elastica si appende alla molla un oggetto dal peso sconosciuto e si vede che l allungamento che la molla subiva era di (0.296± 0.03)m quindi grazie alla curva di taratura possiamo risalire al peso. Moltiplichiamo quindi l allungamento(x) per la costante(k) e si trova che il peso era di 0.9 N con un errore(trovato sommando gli errori relativi di X e K moltiplicati poi per P) di 0.1 N. Finiti i calcoli i dati sono stati confrontati con quelli di altri gruppi della classe che hanno svolto la stessa esperienza per verificare la validità del risultato ed è risultato che le misure del peso incognito erano tutte compatibili tra loro. 4

8 Diagrammi di forze da un quaderno di un alunno

9 Esempi di verifica Domande a risposta multipla sul concetto di forza 1) E adeguato dire che la forza, come tutti i concetti scientifici è: creata dall immaginazione e dall intelligenza umana scoperta dall uomo, casualmente scoperta dall uomo dopo un lungo lavoro di ricerca presente in natura allo stesso modo di un fossile o un minerale. 2) Un concetto scientifico come quello di forza, per essere compreso e utilizzato, occorre: usare termini tecnici rigorosi per spiegarlo una definizione operativa accurata, basata sull esperienza e espressa con parole più semplici definite in precedenza non occorre nient altro; è il nome di forza che di per se contiene tutti i suoi possibili significati. 3) Il concetto moderno di forza è legato soprattutto all idea di: spinta sforzo interazione trazione. 4) Le forze si manifestano sempre: a coppie, per contatto, a distanza, nel vuoto. Situazioni problematiche che coinvolgono interazioni tra corpi a) Due blocchetti sono uno sopra l altro e poggiati su un tavolo (vedi figura). Disegna i diagrammi di forza per i due blocchi, il tavolo, la terra. Descrivi a parola ogni forza specificando per ognuna di esse se si tratta di un interazione di contatto, a distanza, attiva o passiva. Trascura l attrito. b) Un libro di peso 3 N viene spinto da una forza orizzontale di 10 N. Il coefficiente di attrito statico tra muro e libro è 0,3. - Disegna le forze agenti sul libro, - Valuta se il libro può rimanere in equilibrio.

10 Problemi (quasi) tradizionali m1 m2 1) Un corpo di massa m1=3,8 Kg, attaccato ad un secondo corpo di massa m2=0,5 Kg, striscia su un piano privo di attrito. Determinare: a) l'accelerazione del sistema e la tensione della fune, b) il tempo impiegato dalla massa m2 a percorrere 3 m se inizialmente il sistema si trova in quiete, c) l'accelerazione dei due blocchi e la tensione della fune nel caso in cui tra m1 e il piano ci sia attrito con coefficiente µ=0,21. 2) Due blocchi sono a contatto su una superficie priva di attrito. A uno dei due blocchi è applicata una forza orizzontale. a) Per m1=2,3 Kg, m2=1,2 Kg e F= 3,2 N, trovare la forza di contatto tra i due blocchi. b) Dimostrate che, applicando la stessa forza in verso contrario a m2 invece che a m1, la forza di contatto tra i blocchi diventerebbe 2,1 N, diversa da quella ricavata in a). Spiegate la differenza. F m1 m2