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Verifica del principio di conservazione dell’energia nel moto di un pendolo semplice



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Esperienza di laboratorio


Titolo: Verifica del principio di conservazione dell’energia nel moto di un pendolo semplice.



Obiettivo dell’esperimento:   Verificare la conservazione dell’energia meccanica di una 

pallina appesa ad un filo ( ovvero di un comunissimo pendolo).




Materiali utilizzati: -    Supporto per un’asta verticale ;

Una gomma  ;

Una lametta da barba ;

Una sferetta ( massa = 18,5 g) ;

Un filo di cotone sottile ;

Filo a piombo ;

Riga millimetrata ;

Un foglio di carta carbone.























A


lama














h

















B























h0











carta

carbone


















Linea di terra





















x







Descrizione dell’esperimento: -Abbiamo assicurato la pallina al filo lungo 50 cm in modo

che, una volta arrivata al punto B, la lama tagli il filo e

la pallina possa cadere.

-Abbiamo usato il filo a piombo per misurare la distanza dal

piede di h0 al punto di caduta della pallina.

- Abbiamo sollevato la sferetta ad un’altezza h misurata con

la riga, dopodiché l’abbiamo lasciata andare. Il filo raggiunge la lametta per cui esso viene tagliato e la sferetta cade sulla carta carbone; infine abbiamo misurato la distanza tra il piede della perpendicolare e il segno lasciato dalla sferetta sulla carta carbone.




Elaborazione dati:


Lo scopo di questa esperienza consiste nel dimostrare che l’energia potenziale ( l’energia posseduta da un corpo in virtù della sua altezza rispetto a un piano di riferimento) nel punto A è uguale all’energia cinetica ( l’energia posseduta da un corpo in virtù della sua massa e della sua velocità) nel punto B. Ciò sfrutta il principio di conservazione dell’energia meccanica: Emec1 = Emec2 u Ecin1 +Epot1 = Ecin2 + Epot2


Dato che in A la velocità è uguale a 0 e in B l’altezza è uguale a 0, possiamo riscrivere la formula nel seguente modo: 0 + Epot1 = 0 + Ecin2

Dove Epot = mgh e Ecin = ½ mv



Nella tabella abbiamo riportato oltre all’ Epg e all’ Ecin anche la velocità e il tempo ( ricavati dall’equazione del moto verticale accelerato). t = 2h0 /g V= x/t  





N prova

Dh

Epg

ho

T

X (s)

V (m/s)

Ec

DE (Epg-Ec)


0,1m

0,002J

0,95m

0,44 s

0,61m


0,002J

0J


0,2m

0,003J

0,95m

0,44s

0,86m


0,003J

0J


0,3m

O,005J

0,95m

0,44s

0,98m


0,005J

0J













Conclusioni:


Confrontando l’Epg e l’Ecin noteremo che i due valori sono uguali e ciò dimostra che i dati sperimentali confermano che : durante il moto di un corpo, in assenza di attriti, la somma dell’energia cinetica e dell’energia potenziale gravitazionale si mantiene costante, ovvero si conserva l’energia meccanica.














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