Istituto Tecnico Industriale Statale “A.Monaco” Anno Scolastico 2009/2010

La classe I G presenta LABORATORIO di FISICA

LA LEGGE DI HOOKE

Robert Hooke nacque nella cittadina di Freshwater, nell'Isola di Wight, da una famiglia di medie condizioni. Sin da bambino mostrò un'eccezionale attitudine per la pittura e la meccanica, ma la salute malferma gli impedì spesso di dedicarsi allo studio. Nel 1648, dopo la morte del padre, si trasferì a Londra. Dal 1653 frequentò l'Università di Oxford e dal 1657 fu assunto da Robert Boyle come assistente personale. Suo il merito di aver anticipato alcune delle principali invenzioni e scoperte dell'epoca, anche se non gli riuscì di portarne a termine molte.

Nel novembre del 1662 ebbe un impiego presso la Royal Society come curatore degli esperimenti, una nuova figura professionale, creata per lui, che fece di Hooke il primo scienziato pagato al solo scopo di svolgere ricerche. Tra i compiti previsti dal contratto di assunzione vi era quello di ideare e preparare, per ogni riunione della Royal Society, tre o quattro nuovi esperimenti da mostrare ai soci. Dal 1665 Hooke divenne anche professore di geometria al Gresham College.

Negli anni successivi Hooke affiancò al lavoro sperimentale svolto per la Royal Society un'intensa attività di teorico, architetto e inventore. Dopo il grande incendio di Londra fu impegnato nella ricostruzione della città. Dal 1677 svolse anche il compito di segretario della Royal Society. Gli ultimi anni furono segnati dal disaccordo con Newton, che provocò il suo crescente isolamento nell'ambiente scientifico.

La legge di Hooke descrive il comportamento di una molla sottoposta ad una forza esterna. In formula: F = K . ΔL dove F rappresenta la forza esterna applicata e ΔL l’allungamento subito dalla molla. Il coefficiente di proporzionalità K viene chiamato costante elastica della molla e dipende dalle caratteristiche geometriche e dal materiale di cui è costituita.

OBIETTIVI DELLA PROVA verificare la diretta proporzionalità tra forza applicata ed allungamento; determinare la costante elastica della molla; posizionare nel grafico forza-allungamento i punti sperimentali; tracciare la retta rappresentativa della legge di Hooke.

Materiale occorrente: Supporto metallico Asta millimetrata provvista di cursori Pesi Portapesi Dinamometro Molla

DESCRIZIONE DELLA PROVA

FASE 1 Misuriamo L 0 , lunghezza a riposo della molla ( 12,1 cm ).

FASE 2 Verifichiamo con il dinamometro il valore del primo pesetto F:

Tale pesetto, agganciato alla molla, ne provoca l’allungamento. Misuriamo quindi la nuova lunghezza L della molla :

L’allungamento subito dalla molla per effetto del pesetto F sarà: ΔL = L - L0 Ripetiamo l’operazione aggiungendo via via altri pesetti

Otteniamo la seguente tabella: prova m (grammi) m (Kg) F = m 9,81 (N) L (m) ∆l = L-L0 K = F/∆l ( N/m) 1 10 0,010 0,098 0,148 0,029 3,38 2 20 0,020 0,196 0,176 0,060 3,27 3 30 0,030 0,294 0,211 0,083 3,54

Riportiamo i punti su un piano cartesiano ortogonale: Tale diagramma risulta, come ci aspettavamo, pressoché rettilineo, confermando perciò la diretta proporzionalità tra peso applicato e allungamento prodotto.

La costante elastica della molla , nel nostro caso, risulta essere: K = 3.40 N/m Il significato fisico di K=3.40 N/m è il seguente: per allungare la molla di 1 m è necessaria una forza di 3.40 N.

La costante elastica è una proprietà di una determinata molla che ci dice quanto essa è rigida. Se K è piccolo, la molla è facile da deformare. Se k è grande, per ottenere la stessa deformazione bisognerà esercitare una forza maggiore. Se, infine, deformiamo la molla in maniera eccessiva, essa perde del tutto le sue proprietà elastiche ed in questo caso la legge che descrive il suo comportamento è molto più complessa della semplice legge di proporzionalità di Hooke.

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