Schede di Laboratorio

 

Costruzione di un orologio ad acqua

 

Presentazione dell’esperienza

La misura del tempo è basata sempre sulla supposizione della costanza di un determinato evento. Può trattarsi di un evento "periodico", cioè che si ripete costantemente nel tempo, e così abbiamo fin dall'antichità lo stabilirsi di unità di misura del tempo come l'anno, o il giorno, basate sulla supposizione che i cicli stagionali e il ciclo giorno-notte siano regolari nel tempo. In queste situazioni, la misura del tempo consiste nel conteggio di eventi discreti che si susseguono nel tempo. Anche l'orologio a pendolo è essenzialmente un contatore di eventi periodici: in questo caso le oscillazioni del pendolo, che si ripetono costantemente nel tempo.

L'evento che fornisce la base della misura del tempo può anche non essere discreto, ma continuo, come il flusso di acqua che esce da un rubinetto. In tal caso, bisogna che sia costante il flusso, cioè la quantità d'acqua che esce dal rubinetto nell'unità di tempo. L’orologio ad acqua, o clessidra (che in greco significa “ladro d’acqua”) è stato uno strumento usatissimo nell’antichità per la misura del tempo, fino all’avvento in epoca moderna degli orologi meccanici. Galileo, in pieno ‘600, lo usava ancora per misurare i tempi durante le sue esperienze di cinematica.

 

Procedimento

    t = 25 cm3 / 9 cm3/s = 2,8 s

Relazione guidata
 

§         Quali sono le maggiori cause di imprecisione, nell'uso di questo strumento?

§         La precisione dell'orologio ad acqua au­menta o diminuisce all'aumentare del flusso? dipende dalla forma del recipiente utilizzato?

§         Fai una ricerca storica sugli studi di cinematica compiu­ti da Galileo utilizzando l’orologio ad acqua.

§         Come faceva Galileo ad eseguire la taratura del suo stru­mento, mancando di un orologio di riferimento?

 

Problema
 

Cronometrando il tempo dall'istante dell'apertura di un ru­bi­netto e misurando la quantità d'acqua che scende, si compila la seguente tabella:

 

tempo (secondi)

2

5

7

10

12

volume (cm3)  

40

130

240

250

290

 

§         Quale di queste due grandezze è la variabile indipendente?

§         Disponi questi valori in un grafico cartesiano e traccia la miglior retta che collega i punti sperimentali.

§         L'origine degli assi può essere considerata un punto sperimentale?

§         Da che cosa possono essere causate le variazioni rispetto alla linearità?

§         Determina la costante di proporzionalità tra la quantità d'acqua e il tempo sulla base di questi dati, e fornisci una interpretazione fisica di questo valore.

 

 

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