mercoledì 18 febbraio 2015

DETERMINARE IL VOLUME DI UN PARALLELEPIPEDO

Oggi propongo una esperienza classica che viene proposta alle classi prime, determinare  il volume di un parallelepipedo, questa semplice prova è ottima perché unisce misure dirette ed indirette, pertanto sono richieste conoscenza della teoria degli errori e saper utilizzare il calibro decimale, ventesimale o cinquantesimale.


Se interessati cliccate qui volume di un parallelepipedo





lunedì 16 febbraio 2015

LA DINAMICA E IL PRINCIPIO DI INERZIA

Spingiamo un oggetto appoggiato su un tavolo:variando l'intensità della forza applicata, possiamo produrre diversi tipi di moto. Se la forza applicata è  costante, il corpo si muove a velocità costante, se però aumentiamo l'intensità della spinta, la velocità del corpo subisce un incremento cosicché il moto diventa accelerato. Le caratteristiche del moto di un corpo, dunque, sono determinate dalle forze cui esso è soggetto.
La dinamica si occupa dello studio quantitativo delle relazioni che legano le forze al moto dei corpi e si fonda su tre leggi:
1 la prima legge della dinamica o principio di inerzia;
2 la seconda legge della dinamica;
3 la terza legge della dinamica o principio di azione e reazione.


La prima legge della dinamica stabilisce le condizioni che consentono ai corpi di muoversi di moto rettilineo uniforme, cioè con velocità costante in modulo, direzione e verso.
(valido se il corpo è assimilabile a un punto materiale, nel caso di un corpo esteso, anche se la risultante è nulla delle forze applicate  ci sarà equilibrio rispetto alla traslazione ma non rispetto alla rotazione)


La seconda legge della dinamica esprime la relazione che intercorre tra la forza F applicata a un corpo e la sua accelerazione a .


La terza legge della dinamica afferma che se un corpo B esercita una  forza Fa su un corpo A allora il corpo A eserciterà su B una forza Fb uguale e opposta.
Fa= -Fb

LA II LEGGE DELLA DINAMICA th

La seconda legge  della dinamica esprime la relazione che intercorre tra la forza F applicata a un corpo e la sua accelerazione a.
Essendo la forza causa di una accelerazione, è ragionevole pensare che all'aumentare della forza applicata a un corpo, aumenti anche il suo effetto, vale a dire l'accelerazione del corpo.
Possiamo dire che l'accelerazione con cui si muove un corpo sia direttamente proporzionale all'intensità della forza che agisce su di esso, F=k*a.
Capiamo ora il significato di k che è la costante di proporzionalità, se sottoponiamo masse diverse a forze di uguale intensità produciamo accelerazioni diverse. ad esempio se lanciamo con la stessa forza una pallina da tennis e una palla da calcio notiamo che la pallina da tennis (più leggera)  percorrerà più distanza, questo avviene perché l'accelerazione è maggiore sulla pallina da tennis, in altri termini, quanto maggiore è la sua massa del corpo tanto minore sarà la sua accelerazione. Dobbiamo cosi concludere che nella relazione tra forza F e accelerazione a di un corpo si deve tener conto della sua massa m, il cui valore influenza il valore della costante k.
L'indagine sperimentale viene divisa in due fasi distinte:
1 fase  verifichiamo che l'accelerazione a di un corpo è direttamente proporzionale alla forza F ad esso   applicata;
2 fase verifichiamo che a parità di forze applicate, l'accelerazione dei corpi diminuisce all'aumentare della massa m e, più precisamente, che m e a sono inversamente proporzionali


Per gli esperimenti vedere il post 2 principio della dinamica exp

SECONDO PRINCIPIO DELLA DINAMICA exp

Un esperimento classico che si svolge in laboratorio è la II legge della dinamica che può essere cosi enunciata. " l'accelerazione con cui si muove un corpo ha direzione e verso uguali a quelle della risultante delle forze applicate al corpo, modulo direttamente proporzionale all'intensità di tale forza e inversamente proporzionale alla massa del corpo". 
L'equazione del secondo principio della dinamica F=m*a (kg*m/s2)
ps *Da ricordare che se un corpo è sottoposto a più forze la forza F viene definita come la risultante di tutte le forze applicate al corpo.
Accelerazione e Forza sono due grandezze vettoriali.
Caso particolare se poniamo F=0 si avrà anche l'accelerazione a=0 avremo il primo principio della  dinamica che viene enunciato cosi: se la forza agente su un corpo è nulla, la sua velocità è costante v=k (costante)
Bene non mi dilungo più di tanto in quanto ci sono tante esperienze sul 2 p. della dinamica, se interessati al modello cliccate qui di seguito: dimostrazione di F=m*a   ed  m=F/a

MOMENTO DI INERZIA DI UNA SFERA PIANA

Eccoci qua, un esperimento che non viene spesso replicato  in laboratorio è il momento di inerzia. Purtroppo la mancanza di tempo e/o di materiali fanno si che si porta a scegliere esperienze classiche o come fanno tanti altri a semplici dimostrazioni. Per il mio modestissimo parere fare laboratorio significa allestire, gestire attività pratiche sperimentali, arrivare a conclusioni, come dice un vecchio detto di Confucio "se ascolto dimentico, se vedo ricordo, se faccio capisco".
Per ritornare al titolo del post, sui libri o sui cd allegati al libro ci sono dei brevi filmati dimostrativi sul momento di inerzia... ma in laboratorio cosa possiamo fare coinvolgendo tutta la classe? Allora sfruttando il moto uniformemente accelerato ed un piano inclinato trascurando gli attriti siamo riusciti a determinare il momento inerziale di una sfera piana. Oltre alle difficoltà del riuscire a costruire un piano inclinato ad "U" è stato la misurazione del tempo impiegato dalla sfera piena a percorrere il suddetto piano in quanto eravamo sprovvisti  di fotocellule.. (laboratorio povero?)    : )


La stessa esperienza può essere realizzata con una sfera cava o anche con dei cilindri, da ricordare che per la sfera cava  I=2/3 m*R*R,  cilindro vuoto (semplice tubo) I= m*R*R,  cilindro pieno I=(m*R*R)/2


Per chi fosse interessato può visualizzare il modello al seguente indirizzo: momento di inerzia di una sfera piena




"Il momento di inerzia misura l'inerzia di un corpo a mutare la sua velocità rotazionale, una grandezza fisica utile a descrivere il comportamento dinamico dei corpi in rotazione attorno ad un asse".

EQUIVALENTE ELETTRICO DEL CALORE

Eccoci qua dopo la sosta natalizia,  iniziamo le attività con una nuova esperienza: la verifica sperimentale dell'equivalente elettrico del calore tramite il calorimetro delle mescolanze.
I prerequisiti di questa esperienza sono la conoscenza della termologia-calorimetria e la padronanza degli strumenti di misura come un tester digitale o analogico oppure di amperometri e voltmetri oltre  a sapere le basi dell'elettrotecnica come ad esempio la legge di Ohm.


Il coefficiente di conversione  il J =E/Q  (Joule/cal) dovrà rimanere costante per ogni rilevamento di T (°C)  e t (s).


Ricordo che nell'equazione Ee (energia elettrica) = V*i*delta t
la potenza P=V*i, ma la potenza P può essere calcolata anche con altre formule tipo R*i*i oppure V*V/R


Infine tracciare un grafico su carta millimetrata mettendo sull'ordinate l'energia elettrica e sulle ascisse la quantità di calore, il risultato dovrebbe essere una retta passante per l' origine.


Per gli errori si possono ricavare quelli interni ed esterni, in questo caso ho preferito far calcolare solo quello esterno prendendo come riferimento il calore specifico dell'acqua 4186 J/kg*K


Per scaricare o semplicemente visualizzare il file cliccare qui: equivalente elettrico del calore