Scheda di Laboratorio

 

Gli urti anelastici

 

 

Presentazione dell’esperienza

 

In questo esperimento si produrranno degli urti perfettamente anelastici tra un corpo A in movimento e un corpo B che è inizialmente fermo. In particolare, si farà in modo che i due corpi si incastrino durante l’urto, così che procedano poi agganciati insieme. In accordo con il principio di conservazione della quantità di moto, la quantità di moto iniziale del corpo A (q1) è uguale alla quantità di moto finale dei due corpi uniti (q2).

Pertanto, se mA è la massa del corpo A e mB la massa del corpo B, v1 la velocità di A e v2 la velocità di A e B uniti dopo l’urto, si ha:

mA · v1 = (mA + mB) v2

Lo scopo dell’esperimento consiste nella verifica di questa uguaglianza in diverse condizioni, cioè al variare della velocità iniziale o delle masse dei due corpi.

Per eseguire le prove, si utilizza una rotaia dotata di marcatempo elettrico, sulla quale scorrono due carrelli A e B.

Il carrello A va collegato al marcatempo; inoltre, si deve applicare sul carrello uno spillone che punti nel verso del movimento.

Sul carrello B si deve applicare un blocchetto di plastilina, in modo che lo spillone si infilzi in questo blocchetto durante l’urto tra i carrelli; così, i due carrelli rimarranno agganciati. Non è necessario che il carrello B sia collegato al marcatempo, in quanto all’inizio dell’esperienza sarà fermo, mentre alla fine avrà la stessa velocità del carrello A, essendo agganciato ad esso.

 

Materiale occorrente

 

·       rotaia lunga 1 m dotata di marcatempo elettrico

·       due carrellini scorrevoli sulla rotaia

·       spillone

·       plastilina

·       bilancia

·       nastro di carta metallizzata

·       righello

·       pesetti da aggiungere ai carrelli

 

Procedimento

 

·       Si applica lo spillone su un carrello e la plastilina sull’altro, in modo tale che nell’urto tra i carrelli lo spillone penetri nella plastilina.

·       Si misura con precisione la massa di ciascuno dei due carrelli così predisposti.

·       Si collega al marcatempo il carrello dotato di spillone.

·       Si posiziona l’altro carrello sulla rotaia, circa a metà del percorso.

·       Si accende il marcatempo e si dà una spinta al carrello collegato ad esso, per farlo scontrare con l’altro.

·       Dopo che i due carrelli agganciati hanno percorso un certo tratto, si spegne il marcatempo e si sfila il nastro dallo strumento.

·       Con il righello, si misurano sulla carta metallizzata gli spazi s1 e s2 percorsi dal carrellino rispettivamente prima e dopo l’urto. Non sarà difficile distinguere i due spazi; infatti, i puntini dopo l’urto risulteranno molto più ravvicinati, a causa della diminuzione della velocità.

·       Tramite il conteggio dei puntini impressi dal marcatempo, si valutano i tempi impiegati rispettivamente prima e dopo lo scontro.

·       Si ripete il procedimento più volte, modificando l’intensità della spinta o le masse dei carrelli, mediante la sovrapposizione di pesetti.

 

Considerazioni

Poiché il carrello viene spinto a mano, le prove non possono essere riprodotte esattamente; di conseguenza, non si possono effettuare le medie di dati, ma ogni prova deve essere valutata singolarmente.

 

 

Relazione guidata

 

a.      Per ogni prova effettuata, determina la velocità prima e dopo dell’urto (v1 e v2), tramite le misure di spazio (s1 e s2) e di tempo (t1 e t2) eseguite con la rotaia, e compila una tabella come quella che segue, riportando in essa i dati e i risultati.

 

mA

mB

mA+mB

s1

s2

t1

t2

v1

v2

q1

q2

e%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b.      Mediante le formule riportate nella Presentazione, calcola la quantità di moto prima e dopo l’urto (q1 e q2) e completa la compilazione della tabella.

a.      La quantità di moto prima e dopo l’urto sono uguali in ogni riga? Se ciò non avviene, è necessario valutare l’errore.

L’errore assoluto sarà dato dalla differenza tra le due quantità di moto. L’errore relativo sarà dato dal rapporto tra l’errore assoluto e q1, che delle due quantità di moto è quella la cui determinazione è meno legata agli errori di misura.

c.      Prova a valutare anche le energie cinetiche dei carrelli nelle diverse prove effettuate.

d.      Le energie cinetiche risultano uguali, prima e dopo l’urto? Per quale motivo?

 

Considerazioni finali

 

a.     Questo esperimento è intitolato “gli urti anelastici”. Da quali indizi si nota che gli urti prodotti in queste prove sono anelastici?

b.     L’esperimento è riuscito? Da cosa lo deduci?

c.      Se sì, cosa è stato dimostrato?

d.     Che cosa è avvenuto all’energia cinetica?

e.     Nel caso in cui l’esperimento non sia riuscito, cosa ne ha determinato il cattivo esito?

f.       Se i due carrelli avessero avuto massa identica, cosa sarebbe dovuto avvenire alla velocità finale, rispetto a quella iniziale?

g.     Se dovessi ripetere l’esperimento, cambieresti qualcosa nel modo di procedere?

h.     Vuoi aggiungere qualcos’altro, a completamento della relazione?

 

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