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Cluster: Meccanica
Problema 1
I TESTI
Giochi di Anacleto
ANACLETO in LAB 1997 - 2006 Materiale prodotto per le prove dei “Giochi di Anacleto”
Le Prove dei Giochi di Anacleto
ANACLETO in LAB 1997 - 2006 I TESTI materiale prodotto per i “Giochi di Anacleto”
GLI AUTORI hanno collaborato in vari modi alla produzione delle prove per la fase ANAinLAB dei Giochi di Anacleto: gli esperimenti sono stati proposti da Luisa Bragalenti, Giuliana Cavaggioni, Ennio Poletti, Renato Sampaolo; alle prove per la messa a punto dell’apparecchiatura e del procedimento hanno partecipato, nel corso degli anni, anche Luisa Bari, Nicoletta Capitanio, Chiara Magoga, Francesco Minosso, Lucia Papa; la stesura dei testi è di Giuliana Cavaggioni; i disegni sono in buona parte dovuti a Dennis L. Censi. Chi ha collaborato a questi testi lo ha fatto gratuitamente a titolo di servizio civile a sostegno dell’educazione scientifica nelle nostre scuole. Essi mettono pertanto questi materiali liberamente a disposizione degli insegnanti di fisica, soprattutto quelli che, partecipando ai Giochi, ne condividono l’orientamento, e di quelli studenti che stanno facendo i primi passi nello studio della fisica e provano interesse e curiosità per i fatti del mondo fisico. Per l’utilizzo a scopi commerciali o per l’inserimento in siti internet di questi materiali sarà apprezzata la richiesta di consenso all’editor. In caso di riproduzione e diffusione, anche parziale, in pubblicazioni su carta o sul web si invita a ricordarsi di citare la fonte [Giochi di Anacleto del (anno) e l’indirizzo internet a cui si può reperire il materiale originale che riporta doverosamente il nome degli autori]. Edizione del 2022 curata da Giuliana Cavaggioni responsabile del progetto Giochi di Anacleto dal 1993 al 2020.
materiale prodotto dal Gruppo AIF Giochi di Anacleto LA STADERA Problema sperimentale per la gara del 15 marzo 1997 Da una proposta di Giuliana Cavaggioni. Prove dell’esperimento ed edizione definitiva dei testi sono state condotte da: Luisa Bari, Luisa Bragalenti, Giuliana Cavaggioni, Dennis L. Censi, Giorgio Häusermann, Francesco Minosso, Lucia Papa In questo esperimento ti viene proposto di costruire una bilancia con due strisce di cartoncino; la userai per misurare il peso specifico della plastilina relativo all’acqua. La bilancia finita è raffigurata qui a lato. Tra il materiale che hai a disposizione ci sono due strisce di cartoncino contrassegnate con le lettere A e B. La striscia A ha un forellino, contrassegnato con H, ad un’estremità. Con del nastro adesivo collega le estremità delle due strisce in modo che formino fra loro un angolo retto. Il foro H sulla striscia A deve stare dalla parte opposta alla zona dove le strisce sono state collegate. Cerca di far combaciare bene i bordi delle strisce nella parte in cui sono sovrapposte. Incolla ora il nastro millimetrato alla striscia A, a partire dal bordo della striscia B, mantenendo il nastro millimetrato parallelo al lato più lungo della striscia A ed in modo che non sporga da essa: lo zero corrisponde al bordo della striscia B. Prova ora a bilanciare il dispositivo. Per far ciò infila la striscia A entro il fermaglio grande e, sorreggendolo con la mano, sposta la striscia finché non riesci a far stare il dispositivo in equilibrio. La striscia A deve essere mantenuta in posizione orizzontale. Riporta sul foglio risposte il valore S che puoi leggere sulla scala in corrispondenza alla posizione del fermaglio in condizione di equilibrio. La lettura dovrebbe essere fatta con un’incertezza di un millimetro. Fra il materiale che hai a disposizione ci sono 12 fermagli piccoli, praticamente identici fra loro, ed un gancetto a forma di doppio uncino. Infila il gancetto nel foro che si trova all’estremità della striscia A e, procedendo come prima, quando tutto il dispositivo con il gancetto appeso è in equilibrio, leggi sulla scala la nuova posizione, Y, del fermaglio grande. Annota il valore di Y e l’errore di misura. Infila un fermaglio all’estremità del gancetto e trova ancora la posizione di equilibrio: prendine nota. Ripeti più volte annotando sempre la posizione del fermaglio grande all’equilibrio, letta sulla scala, ed il corrispondente numero n di fermagli. Annota sempre anche gli errori di misura. Sul foglio di carta millimetrata traccia un grafico delle posizioni di equilibrio Y in funzione del numero di fermagli n. Disegna quindi una linea curva che approssimi al meglio i punti del grafico. Togli tutti i fermagli ed appendi al gancio il pezzetto di plastilina mediante il filo. Trova la posizione del fermaglio che regge la striscia A quando il sistema con la plastilina appesa è in equilibrio: indica con Yp il valore letto in queste condizioni sulla scala millimetrata e prendine nota. Senza togliere la plastilina dal gancio immergila completamente nell’acqua contenuta nel bicchiere e determina la nuova posizione di equilibrio, Ya, procedendo sempre come nelle determinazioni precedenti. Annota il valore di Ya. 2
Anacleto In Laboratorio: i testi per le prove Dal grafico determina il numero np di fermagli che corrispondono a Yp ed il numero na di fermagli che corrispondono a Ya: non si tratta necessariamente di numeri interi. Annota questi valori sul tuo foglio per i dati. La plastilina pesa quanto np fermagli. L’acqua spostata dalla plastilina pesa quanto np ̶ na fermagli. Ricorda che un corpo immerso in un liquido riceve una spinta verso l’alto pari al peso del liquido spostato: spinta di Archimede. Tieni inoltre conto del fatto che il volume V dell’acqua spostata è uguale al volume della plastilina che è stata completamente immersa nell’acqua. Il peso specifico di una sostanza è per definizione il rapporto fra il peso di un oggetto fatto di quella sostanza ed il volume dell’oggetto. In base alle misure che hai preso, scrivi il rapporto fra il peso specifico della plastilina e quello dell’acqua e dunque il peso specifico della plastilina relativo a quello dell’acqua. Esprimi una stima dell’errore con cui hai misurato il peso specifico della plastilina relativo all’acqua. UN PENDOLO A CANNUCCIA Problema sperimentale per la gara del 16 marzo 1998 Da una proposta di Giuliana Cavaggioni. Prove dell’esperimento ed edizione definitiva dei testi condotte da: Giulio Calvelli, Giuliana Cavaggioni, Dennis L.Censi, Giorgio Häusermann, Lucia Papa, Francesca Ronfini Materiale a disposizione: Una cannuccia da bibite lunga circa 20 cm; Sostanza sfusa per appesantire la cannuccia ; un ago da cucire sottile; riga millimetrata; cronometro; nastro adesivo; vaso o bottiglia; carta millimetrata; Ti viene proposto di costruire un “orologio a pendolo” usando esclusivamente il materiale che hai a disposizione. Il corpo oscillante è costituito da una cannuccia da bibite che dovrai appesantire riempiendola accuratamente con la so - stanza solida sfusa che ti è stata data. Come per ogni oggetto che oscilla sotto l’azione del proprio peso anche per la “cannuccia a pendolo” il periodo di oscillazione dipende dal valore di g, l’accelerazione di gravità: potrai quindi determinare anche questo valore. Procedimento Chiudi con il nastro adesivo un’estremità della cannuccia e riempila completamente con la sostanza che deve appesantirla; fatto ciò chiudi bene con il nastro adesivo anche la seconda estremità della cannuccia. Misura la lunghezza a della cannuccia e segna con il pennarello il livello del centro di massa alla metà della sua lunghezza. Infila l’ago orizzontalmente entro la cannuccia a distanza x dal livello del centro di massa dove x = 1.0 cm. Disponi i due stecchini alla sommità del vaso (o della bottiglia) e usando l’ago come sostegno appoggia la cannuccia ai due stecchini: controlla che la cannuccia in equilibrio stia in posizione verticale. Fai compiere alla cannuccia piccole oscillazioni in piano verticale e misurane il periodo. 3
Materiale prodotto dal Gruppo AIF Giochi di Anacleto La formula del periodo di questo pendolo è simile a quella che fors
Topic: Newtonian Mechanics, Fluid Mechanics, Oscillations & Waves Metodi: Hydrostatic Equilibrium, Simple Harmonic Motion Analysis, Graph Linearization, Error Propagation, Experimental Data Analysis Competenze: Experimental Data Analysis, Graph Linearization, Error Propagation Fonte: Testo (PDF) — p.1