Il Moto 1

Il Moto Lunedi 24/Ottobre/2011

Il moto: ................................................................................................................................................ 2

Movimento di una persona ................................................................................................................... 3

Grafico del moto: s(t) ......................................................................................................................... 3

Grafico della velocità: v(t) .................................................................................................................. 4

Accelerazione a(t): ............................................................................................................................. 4

Studio del moto di un corpo su guida rettilinea ...................................................................................... 5

Piano inclinato ..................................................................................................................................... 6

Strumenti ............................................................................................................................................. 8

Riferimenti Bibliografici ..................................................................................................................... 2

L’equilibrio delle forze ....................................................................................................................... 5

Il Moto 2

Il moto:

Con quali grandezze fisiche possiamo descrivere il movimento dei corpi? Indica nel riquadro i concetti o le proprietà più importanti che per te sono collegati al concetto di movimento dei corpi.

Come si può fare per definire le posizioni dei corpi in modo non ambiguo?

Che cosa è la traiettoria?

Riferimenti Bibliografici

• http://cird.uniud.it/espb/DOCENTE/MAT_DOC.HTM

• http://www.francescozumbo.it/zumbo/tacconepdf/lezione_on_line_classe_I_il_moto_rettilineo_uniforme.pdf

• http://qinf.fisica.unimi.it/~paris/FisBio/Cin1FC.pdf

Il Moto 3

Movimento di una persona

Materiali: sonar (vedi scheda Strumenti), computer.

Attività’: Il sonar collegato al computer deve essere posto su di un tavolo, in modo che "veda" solo la persona che cammina davanti ad esso.

Grafico del moto: s(t)

Provate a realizzare movimenti (possibilmente regolari) di avvicinamento e allontanamento dal sonar, con soste e non, e provate a commentare i grafici del moto, s(t), ottenuti sul pc, magari riportando i più significativi.

Il Moto 4

Ora provate ad eseguire i moti assegnati (vedi schede aggiuntive). Commentate i risultati ottenuti. Che significato hanno i punti sul grafico? Che significato hanno i tratti orizzontali?

Grafico della velocità: v(t)

Provate a eseguire i moti con i grafici della velocità assegnati. Che significato hanno i tratti orizzontali? E quelli con più pendenza?

Come chiameresti la variabile Δt/Δs?

Accelerazione a(t):

L’accelerazione ha il significato di cambiamento della velocita’.

Il Moto 5

Accelerazione media e’ definita come : ………..

Accelerazione istantanea:…………

Studio del moto di un corpo su guida rettilinea

Materiali: sonar (vedi scheda Strumenti), rotaia, carrello, elettrocalamita, computer.

Attività’: Il sonar collegato al computer deve essere posto sulla rotaia all’estremita’ opposta dell’elettrocalamita.

Messa in piano della rotaia:

Posizionare la rotaia in orizzontale. Porre il carrellino al centro della rotaia e fare in modo che resti fermo agendo sulla vite.

Portare il carrellino dalla parte dell’elettrocalamita. Verificare il tipo di moto del carrello una volta lasciata libero di muoversi.

Che tipo di moto si ottiene? Com’è la velocità?

E’ in accordo con quanto previsto dalle leggi della dinamica? Come interpreti eventuali deviazioni dal moto aspettato?

L’equilibrio delle forze

Per disegnare il diagramma delle forze conviene scegliere un sistema di riferimento bidimensionale Oxy con asse x diretta nel verso del piano inclinato, asse y perpendicolare al piano e diretta verso l'alto e origine nel punto occupato inizialmente dal corpo.

Le forze agenti sono la forza di gravità FP = m g, diretta verticalmente verso il basso e il vincolo FV del piano che ha direzione e verso dell'asse y.

Per determinare l'accelerazione del corpo, dobbiamo sommare vettorialmente le due forze per trovarne la risultante Ftot. Come regolarsi con l'intensità del vincolo?

Il Moto 6

Piano inclinato

Studiare il moto del carrello sul piano inclinato rispetto all’orizzontale di un angolo ==………(che corrispondono a n= …….giri della vite).

Com’è il profilo del grafico spazio - tempo?

Com’è il profilo del grafico velocità - tempo? Calcolare l’accelerazione media nel tratto a pendenza costante.

Confrontarla con il valore teorico assumendo che l’accelerazione di un corpo in caduta libera vale g=9.8m/s2.

I due valori sono confrontabili? Quali possono essere le cause della loro diversità?

Il Moto 7

Ripetere le misure aggiungendo una massa al carrello. Come varia l’accelerazione? Perché’?

Galileo riuscì a determinare il valore dell'accelerazione di gravità, cioè della grandezza che regola il moto dei corpi che cadono verso il centro della Terra, studiando la caduta di sfere ben levigate lungo un piano inclinato, anch'esso ben levigato. Riuscì a ottenere un valore di poco inferiore a quello oggi noto (9,80665 m/s2), a causa di errori sistematici dovuti all'attrito, che non poteva essere completamente eliminato. Quindi, utilizzando lo stesso esperimento di Galileo, come faresti a determinare l’accelerazione di gravità?

Il Moto 8

Strumenti

Fig. 1 Schema di funzionamento di un sonar

Il sonar: per misurare la distanza di un oggetto da un fissato riferimento si può sfruttare la riflessione di un’onda sonora da parte dell'oggetto e ricavare la distanza dalla misura del tempo impiegato dal segnale acustico a percorrere i due tratti di andata e ritorno. Si tratta di un generatore/ricevitore di brevi treni d’impulsi ultrasonori che misura l'intervallo di tempo trascorso tra l'emissione e la ricezione dell'impulso riflesso da un oggetto. (Le onde sonore sono definite ultrasoniche quando hanno frequenze a partire da circa 20 kHz, limite massimo di percezione per gli uomini.) Nota la velocità del suono in aria alla temperatura ambiente, si può tradurre il tempo misurato in distanza percorsa dall'onda sonora: se c è la velocità del suono c= (331+0.6 t) m/s in aria. Se t è il tempo di andata e ritorno del segnale, allora la distanza x dell'oggetto dal sonar si ricava dalla relazione x=ct/2. Questo tipo di sensore è usato, ad esempio, nelle macchine fotografiche per la messa a fuoco automatica. La frequenza dell'onda sonora è tipicamente dell'ordine di alcune decine di kHz e l'angolo di apertura del fascio è dell'ordine di 15°. Dato che è necessario un intervallo minimo tra l'istante in cui termina la trasmissione dell'impulso sonoro e quello in cui inizia la ricezione dell'eco, vi è un limite (di solito dell'ordine di 50 cm) per la distanza minima misurabile. Dato che l'intensità dell'impulso cala circa quadraticamente con la distanza, esiste quindi anche un limite massimo per le distanze misurabili (tipicamente 10 m). L’interfaccia è un insieme di circuiti elettronici che permette di trasformare l’informazione proveniente dal sensore in informazione trattabile dal calcolatore e viceversa. Il calcolatore, mediante un programma di gestione, scambia informazioni con l’interfaccia ed elabora quelle ricevute.

La rotaia è lunga approssimativamente un metro; è un profilato in lega di alluminio su cui vengono praticati dei forellini molto piccoli distribuiti uniformemente. La rotaia può essere inclinata tramite una vite, 6giri/0.5o. Una estremità del profilato viene chiusa mentre l’altra viene connessa a un compressore con il quale si forza l’aria al suo interno. In questo modo, tra la superficie inferiore dell’oggetto che si muove e il profilato si viene a creare un cuscino d’aria che rende l’attrito praticamente trascurabile.

Il Moto 9