Relazione di Fisica Sperimentale

Relazione di Fisica Sperimentale

Classe 2I

IndiceIndice Storia Moto dei Gravi Era Moderna Deduzioni Definizione Esperienza sul Campo Dati Formule e Materiali Grafico spazio/tempo Grafico Accelerazione / Real Life Video Esplicativo Cos’è la Decelerazione? Formule Negative Grafici Il Comportamento dei Veicoli Cosa sono i Crash Test? Prova di Impatto Contro un Pedone Video Crash Test

StoriaStoria

Gli studiosi avevano cominciato a ipotizzare il Moto Rettilineo Uniformemente Accelerato molto tempo prima di Galileo,infatti, già nel VI secolo d.C, il dotto bizantino Giovanni Filopono scrisse di esperimenti che contraddicevano la logica aristotelica. Filopono disse proprio che in un confronto fra corpi di peso diverso: « non ci sarà differenza, o solo una differenza impercettibile, di tempo».

Moto dei GraviMoto dei Gravi

Uno degli oggetti di indagine di Galileo riguardo' il moto dei corpi, in particolare quello dei corpi in caduta libera. Secondo la fisica aristotelica, il moto di un corpo e' determinato dalle forze alle quali e' soggetto; per un corpo in caduta, esse sarebbero il suo peso e la resistenza dell'aria. Galileo comincio' ad investigare criticamente questa ipotesi, come fecero prima di lui Giuseppe Moletti e Benedetto Varchi, i quali constatarono che corpi dello stesso materiale ma diverso peso, lasciati cadere dalla stessa altezza, raggiungono il suolo nello stesso tempo. Lo scienziato pensava dapprima che i corpi cadessero con una velocità uniforme caratteristica, che dipendeva non dal loro peso, bensí da una proprietà intrinseca detta gravità specifica. Durante gli anni in cui insegnava matematica all'Università di Pisa (dal 1589 al 1592), egli comincio' ad esporre questa sua prima teoria sul moto dei gravi nel libro "De Motu", che però non pubblicò mai.

Era ModernaEra Moderna

Ancora nel Novecento qualche scienziato continuò a sperimentare i gravi in caduta libera. Uno di tali esperimenti fu compiuto ancora negli anni '60 del Novecento, dalla torre meteorologica del Brookhaven National Laboratory a Long Island, a opera del fisico teorico Gerald Feinberg. Le equazioni in uso da secoli avevano ancora bisogno di correzioni.

DefinizioneDefinizioneCon moto rettilineo uniformemente

accelerato, si definisce il moto di un corpo che si muove (rispetto ad un sistema di riferimento inerziale) in direzione rettilinea con accelerazione costante.

s = Spazio totale percorso nel tempo t.s0 = Spazio già percorso prima che il corpo subisca l'accelerazione (t=0).v0 = velocità al tempo t=0.a = accelerazione costante.t = Tempo trascorso.

Esempi di Moto Rettilineo Uniformemente AcceleratoEsempi di Moto Rettilineo Uniformemente Accelerato

V = A · T E IL GRAFICO È LA RETTA PASSANTE PER L'ORIGINE RIPORTATA IN FIGURA

S = 1/2 · V · T = 1/2 · A · T2 NEL MOTO RETTILINEO UNIFORMEMENTE ACCELERATO LO SPAZIO È DIRETTAMENTE PROPORZIONALE AL QUADRATO DEL TEMPO

Esperienza sul CampoEsperienza sul Campo

Eseguire un esperimento per osservare il moto rettilineo uniformemente accelerato con l’uso della rotaia a cuscino d’aria e verificare che l’accelerazione sia costante. Sopra la rotaia vi è un carrello tirato da un filo alla cui estremità è appeso un piccolo peso che cade trascinando il carrello.

Dati Formule e MaterialiDati Formule e Materiali

Spazio(m)

Tempo 1 (s)

Tempo2(s)

Tempo3(s)

TempoMedio(s)

Accele-razione (m/s2)

0,10 0,78 0,77 0,76 0,77 0,34

0,20 1,06 1,07 1,08 1,07 0,35

0,30 1,30 1,29 1,28 1,29 0,36

0,40 1,47 1,48 1,48 1,48 0,35

0,50 1,68 1,69 1,69 1,69 0,34

0,60 1,86 1,87 1,87 1,87 0,34

0,70 2,03 2,02 2,02 2,03 0,33

0,80 2,18 2,19 2,18 2,18 0,34

0,90 2,35 2,34 2,35 2,35 0,33

1,00 2,45 2,46 2,45 2,45 0,36

Strumenti utilizzati:cronometro (sensibilità 0,01 s)scala graduata (sensibilità 0,01 m) Materiali utilizzati:rotaia a cuscino d’aria carrellofotocellule

2

2

t

sa

Formula utilizzata:

Proveniente dalla legge oraria:

2

2

1ats

Grafico Spazio/TempoGrafico Spazio/Tempo

DeduzioniDeduzioni

Dall’esperimento possiamo concludere che il carrello si è mosso con un accelerazione media pari a 34 cm/s2. È stata calcolata l’incertezza sulla accelerazione media che risulta 0,015 m/s2.L’accelerazione è quindi:

  a = (0,34±0,015) cm/s2

L’errore percentuale commesso è stato di 4,41%.Abbiamo verificato il grafico che risulta essere un iperbole.Possiamo quindi affermare che l’accelerazione è costante.

Questo sarebbe il grafico dell’ accelerazione di una vettura di Formula . In assenza di attriti dovuti al cambio di marcia e alla meccanica del motore .

Grafico AccelerazioneGrafico Accelerazione

Grafico Real LifeGrafico Real Life

Questo è il grafico nella realtà . I picchi verso il basso si riferiscono alle frenate mentre le progressioni di accelerazione sono rappresentate da curve verso l’ alto.

Video EsplicativoVideo Esplicativo

Osservare Una vettura di Formula1

durante la corsa.

Cos’è la Decelerazione ?Cos’è la Decelerazione ?

Una Diminuzione di velocità.

Il Rallentare di un corpo in movimento.

Nelle Autostrade è presente anche una corsia specifica per la decelerazione dei veicoli.

Formule NegativeFormule Negative

Il valore dell’accelerazione è negativo perché è negativa la variazione della velocità. In termini vettoriali, durante un moto uniformemente decelerato il vettore accelerazione (di modulo costante) ha verso opposto al vettore velocità e il suo effetto è quello di diminuire nel tempo il modulo del vettore velocità. La legge oraria è la stessa ricavata per il caso del moto uniformemente accelerato, con la particolarità che il valore di a è negativo e quindi la velocità al tempo t risulterà diminuita rispetto alla velocità iniziale v0.

v = v O - a ∙ t

GraficiGrafici

Il comportamento dei veicoliIl comportamento dei veicoli

Le auto sono progettate in modo tale da comportare decelerazioni che in un impatto comportino effetti il più possibile nei limiti di sopportazione umana. per fare ciò si distruggono completamente, ma in maniera controllata, "sacrificandosi" per la vita degli occupanti.

Cosa Sono i Crash Test?Cosa Sono i Crash Test?

I crash test eseguiti nell'ambito del programma Euro NCAP servono per valutare ancor più estesamente le prestazioni di sicurezza passiva dei veicoli omologati.

Nei test Euro NCAP, i veicoli si rivelano ben diversi tra loro: alcuni proteggono meglio di altri in caso d'urto, oppure l'abitacolo si deforma di meno rispetto ad altri. 

Prova di impatto contro pedone

Prova di impatto contro pedone

In questo caso sono degli "impattori" (tubi o calotte di materiali plastici particolari, con caratteristiche di deformazione simili a quelle del corpo umano, con inseriti degli strumenti di misura delle decelerazioni) ad essere proiettati contro vari punti della parte anteriore della carrozzeria del veicolo, simulando un investimento a 40 km/h; si misurano le decelerazioni ed il grado di "aggressività" della parte anteriore della carrozzeria nei confronti di un pedone adulto e di un bambino.

Video Crash TestVideo Crash Test

Video Crash Test Hummer H3