Moto di una Sferetta in un Fluido

Presentazione sul tema: "Moto di una Sferetta in un Fluido"— Transcript della presentazione:

1 Moto di una Sferetta in un Fluido
Liceo Scientifico “Belfiore” - Mantova Classe 3^C a. s. 1999/2000

2 Indice Scopo dell’Esperimento Materiali usati Metodo usato
Risultati e loro analisi Conclusioni Il gruppo di lavoro

3 Scopo dell’Esperimento
Studiare il moto di un corpo sferico che cade in un fluido Forze agenti: Spinta di Archimede Forza-peso della sferetta Forza di attrito viscoso del fluido

4 Materiali Usati Tubo Sferette Bilancia elettronica
Calibro e cilindro graduato in vetro Elettromagnete Alimentatore Telecamera Acqua, Alcool, Aria Lampada Stroboscopica Barre di legno tarate in cm Macchina Fotografica Supporto con panno nero

5 Tubo in Policarbonato Costruito apposta per l’esperimento
In policarbonato: plastica con grande trasparenza, buona resistenza meccanica e non ingiallisce nel tempo Altezza: 1,50 m Diametro interno: 5 cm Click sulla foto

6 Sferette Di diverse dimensioni
Di metallo per consentire lo sgancio elettromagnetico, di plastica e polistirolo per le prove in aria Dipinte di bianco per una maggiore visibilità

7 Bilancia elettronica Professionale Tarata al centesimo di grammo
Utilizzata per misurare le masse delle sferette

8 Calibro e Cilindro Graduato
Sensibilità: 10-1mm Utilizzato per tutte le misure di diametri: sferette e cilindro. Di materiale metallico Per le sferette più piccole è stato usato anche un palmer Cilindro graduato: 250 ml In vetro

9 Elettromagnete Nucleo di ferro dolce Bobina di filo di rame
Applicata una corrente elettrica che crea un campo magnetico così trattenendo la sferetta Click sulla foto per ingrandire

10 Alimentatore Corrente continua in uscita Tensione: 3V
Permette all’elettromagnete di funzionare

11 Telecamera Sony Handycam CCD-TR680E
Tecnologia Hi-8 con separazione del colore dalla luminosità Audio Stereo Program AE per regolare il periodo dei fotogrammi

12 Acqua, Alcool, Aria I tre fluidi utilizzati nell’esperimento
Diversi coefficienti di attrito viscoso: A 20°C: acqua=0,100·10-2 N·s/m² aria=0,023·10-2 N·s/m²

13 Lampada Stroboscopica
La lampada stroboscopica è una lampada alogena che emette un lampo a intervalli regolari, secondo una frequenza impostata La gamma di frequenze è: 0-200kHz La sensibilità è 0,5 Hz

14 Barre di Legno Sono tarate in cm
Poste a lato del cilindro, sono state usate nelle foto e nei filmati registrati per misurare le distanze percorse dalle sferette Click sulla foto

15 Macchina Fotografica Possibilità di mantenere l’otturatore aperto a piacere Utilizzo di rullini di diverse qualità per diverse rese Uso di un cavalletto

16 Metodo Usato Filmato e misurazione dati fotogramma per fotogramma
Fotografia con otturatore sempre aperto e: Stroboscopio Lampada stroboscopica

17 Fotografia-tipo del Moto

18 Risultati e loro analisi
Tabella dei dati Grafico spazio-tempo Grafico velocità-tempo Analisi teorica del moto

19 Tabella dati

20 Grafico Spazio-Tempo

21 Grafico Velocità-Tempo
Click sul grafico

22 Analisi Teorica del Moto
Forze agenti: forza-peso, spinta di Archimede, forza d’attrito Forza d’attrito VISCOSO: F = -  K v Legge di Stokes Se le forza risultante diviene nulla, l’accelerazione è nulla  velocità di regime v mg S -6rv

23 Fa = -  K v  = coefficiente di viscosità del fluido (dipende dal fluido e dalla sua temperatura) K = lunghezza che caratterizza la forma dell’oggetto  vedi Legge di Stokes per le sferette V = velocità istantanea dell’oggetto in moto

24 Legge di Stokes Stokes: fisico irlandese (1819-1903)
Riguarda il moto di una sferetta in un fluido, in regime laminare La lunghezza caratterizzante la sferetta è: K = 6  r

25 Conclusioni Il moto non è uniforme, né uniformemente accelerato, e a ben guardare non del tutto rettilineo Dopo un certo tempo la sferetta sembra viaggiare a velocità costante: ipotizziamo che la risultante delle forze agenti sia nulla Un’analisi più accurata richiederebbe l’adozione di un regime turbolento, che tuttavia complicherebbe notevolmente l’analisi

26 Il Gruppo di Lavoro La classe 3^C del Liceo Scientifico “Belfiore” di Mantova: Lorenzo Fusari Glauco Gerelli Giulio Girondi Emanuele Goldoni Giovanni Inglisa Gabriele Leoni Chiara Mantovani Davide Melfi Federico Perini Matteo Tencani Alessandro Tonelli Eleonora Zanasi Il prof. Luigi Togliani La realizzazione del CD e la presentazione multimediale sono a cura di Federico Perini. Le riprese con la videocamera sono a cura di Federico Perini ed Alessandro Tonelli.