Principio di Conservazione dell’Energia Meccanica Matteo Bettini Biondi Johnny Matteo Edoardo Bellomo Principio di Conservazione dell’Energia Meccanica Conservazione EM in un moto armonico semplice Rotaia a Cuscino d’Aria

Principio di Conservazione dell’Energia Meccanica Scopo e principi teorici Esecuzione esperienza Tabella dati Conclusioni

Scopo dell’esperienza: Verificare il principio di conservazione dell’energia meccanica per un carrello trainato da un “pesetto” sulla rotaia a cuscino d’aria Principi teorici: In un sistema Isolato, l’energia meccanica si conserva. L’energia meccanica è la somma dell’energia cinetica e dell’energia potenziale (gravitazionale ed elastica).

Descrizione dell’ Esperienza: Abbiamo posto un carrello su una rotaia a cuscino d’aria e l’abbiamo trascinato mettendo un “peso” all’estremità del carrello. Una volta che il “peso” ha toccato terra, la velocità rimarrà costante visto che il risultante delle forze agenti sarà uguale a zero. Abbiamo cronometrato il tempo impiegato dal carrello per percorrere 10 cm dopo che il “pesetto” ha toccato terra. Così siamo riusciti a determinare la velocità finale del sistema. Successivamente abbiamo calcolato l’energia potenziale gravitazionale del “peso” alla posizione iniziale e l’energia cinetica del sistema un istante immediatamente precedente a quello in cui il “pesetto” ha toccato terra.

Carrello con massa m2 su rotaia a Cuscino d’aria Materiale: rotaia a cuscino d’aria, cronometro, pesi tarati Esperimento in tempo reale Carrello con massa m2 su rotaia a Cuscino d’aria si= 10,0 cm Massa trainante m1   h = 0,935 m

Tabella dei Dati m1 (Kg) m2 (kg) h (m) t (s) si Vi (m/s) Epg (J) Ec 0,010 0,211 0,935 0,110 0,100 0,91 0,092 0,020 0,080 1,25 0,18 0,311 0,132 0,76 0,095 1,05 Legenda: Dati Misurati Dati Calcolati Formule Utilizzate nei Calcoli

Conclusioni : L’energia meccanica del sistema carrello + “pesetto” (che è una buona approssimazione di sistema isolato) rimane costante durante il moto. Infatti, dai calcoli riportati in tabella, si osserva che l’energia potenziale iniziale della massa m1 e l’energia cinetica finale del sistema sono uguali nell’ambito delle incertezze sperimentali.

Scopo e principi teorici Esecuzione esperienza Tabella dati Calcoli Principio di Conservazione dell’Energia Meccanica in un Moto Armonico Semplice Scopo e principi teorici Esecuzione esperienza Tabella dati Calcoli Conclusioni

Scopo dell’esperienza: Determinare l’energia meccanica posseduta da un pendolo a molla in tre posizioni diverse e verificare che l’energia meccanica si conserva Principi teorici : L’energia meccanica in un sistema conservativo si mantiene costante

Esecuzione esperienza (parte prima): Abbiamo utilizzato un’asta con una molla e abbiamo appeso a questa una massa di 60 g. Abbiamo misurato il suo allungamento RA rispetto alla posizione di riposo per poi determinare la costante elastica della molla (essendo nota anche la forza applicata). Materiale : molla , masse tarate, cronometro, asta millimetrata con indice, aste e morsetti di collegamento. Posizione R (Molla a Riposo) Livello 0 per Epel RA = 20,5 cm Posizione A (molla con “peso”) Massa m = 60 g

Esecuzione esperienza (parte seconda): Abbiamo cronometrato il tempo impiegato per compiere una oscillazione completa della molla (misurando il tempo di dieci oscillazioni e dividendo tale risultato per 10) Materiale : molla, pesi tarati, cronometro, asta millimetrata con indice, aste e morsetti di collegamento. 8 cm Posizione R (Molla a Riposo) Livello 0 per Epel Posizione C (Elongazione Minima ) Posizione A (molla con “peso”) Posizione B (Elongazione Massima ) Livello 0 Epg 560 mm 355 mm Periodo T = 0,82 s

Tabella Riassuntiva dei dati Misurati Distanze misurate rispetto al piano del tavolo delle diverse posizioni in cui si trova la molla Posizione R Posizione A Posizione B Posizione C 560mm 355mm 275mm 435mm Tempo 0,82s Esecuzione dei calcoli (parte terza): Con questi dati abbiamo calcolato la costante elastica della molla, l’ Eel, e l’ Epg e l’Ec per poi determinare l’energia meccanica del sistema in 3 diverse posizioni : posizione A (molla con peso) , posizione B (allungamento massimo), posizione C (allungamento minimo). La posizione di riferimento per lo zero dell’energia potenziale elastica è la posizione R (molla a riposo) mentre per l’energia potenziale gravitazionale il livello zero si trova nella posizione B (punto più basso che raggiunge la molla) Calcolo della Forza peso applicata e della costante elastica della molla

Calcoli dell’Energia Meccanica nelle Posizioni A, B, C

Conclusioni : Con questa esperienza abbiamo verificato che l’Energia Meccanica rimane costante, essa non varia in un sistema conservativo. Infatti, le Energie Meccaniche nelle diverse posizioni A, B, C in cui si trova il sistema durante il suo movimento coincidono. EM A = EM B = EM C Abbiamo verificato che

Fine Matteo Bettini (Animazioni, montaggio, rielaborazione, calcoli e tabelle, conservazione energia meccanica nel moto armonico semplice) Matteo Edoardo Bellomo (disegno schema rotaia a cuscino d’aria) Johnny Biondi (Principi teorici dell’esperienza con rotaia a cuscino d’aria) Classe II^D A.S. 2012-2013 *************************************************************************************************************************************** - Lavoro parzialmente rielaborato e corretto dai Docenti mantenendo la grafica e la struttura sviluppata dagli studenti - Gif Animate scaricate liberamente in rete da Google Immagini