Esercizio 1: Determinazione del diametro del filo di tungsteno (totale 9 punti)
Determina in modo più accurato possibile il diametro del filo di tungsteno con l’ausilio del laser (suggerimento: la diffrazione). Schizza in modo accurato la costruzione di tale esperimento (incluse le specifiche). Descrivi inoltre come vengono misurate le grandezze, e che leggi fisiche vengono applicate. Determina inoltre l’incertezza del risultato. Quale misura è la principale causa di incertezza?
Consiglio: L’immagine derivata dalla diffrazione di un filo sottile è la stessa di una fenditura di larghezza . Il filo di tungsteno a disposizione non ha lo stesso diametro di quello contenuto nelle lampadine a 6 V. Utilizza solo la parte sinistra dell’alimentatore per alimentare il laser, inserisci assolutamente la resistenza nel circuito, e non girare il regolatore di tensione più di 5 V!
Topic: Wave Optics, Geometric Optics Metodi: Interference & Diffraction Analysis, Error Propagation, Physical Modeling Competenze: Measurement & Instrumentation, Error Propagation, Experimental Data Analysis Objects: Wire, Slit Fonte: Testo (PDF) — p.4
**Esercizio 1: Determinazione del diametro del filo di tungsteno (totalmente 9 punti) **
Determina in modo più accurato possibile il diametro del filo di tungsteno con l’ausilio del laser (suggerimento: la diffrazione). Schizza in modo accurato la costruzione di tale esperimento (inclusi le specifiche). Descrivi inoltre vengono misurati la grandezza, e che le leggi fisiche vengono applicate. Determina inoltre l’incertezza del risultato. Quale misura è la causa principale dell’incertezza?
Consiglio: L’immagine derivata dalla diffrazione di un filo sottile è la stessa di una fenditura di larghezza . Il filo di tungsteno non ha lo stesso diametro di quello contenuto nelle lampadine a 6 V. Utilizza solo la parte sinistra dell’alimentatore per alimentare il laser, inserisce assolutamente la resistenza nel circuito, e non gira il regolatore di tensione più di 5 V!
Topic: Wave Optics, Geometric Optics Metodi: Interference & Diffraction Analysis, Error Propagation, Physical Modeling Competenze: Measurement & Instrumentation, Error Propagation, Experimental Data Analysis Objects: Wire, Slit Fonte: Testo (PDF) — p.4
Esercizio 2: Determinare la resistenza del filamento a freddo (totale 10 punti)
Determina in modo più accurato possibile la resistenza del filamento nella lampadina a temperatura ambiente. Schizza lo schema del circuito usato per misurare la resistenza. Calcola poi la lunghezza del filamento . A tale scopo, utilizza in tutti gli esercizi seguenti un diametro del filamento di . Dalle tue misure determina l’incertezza risultante per e infine anche per .
Consiglio: Evita di misurare la resistenza del filamento direttamente con l’ohmmetro, questo risulterebbe in nessun punto! La resistenza dei fili conduttori può essere tralasciata.
Topic: Circuits, Electromagnetism Metodi: Kirchhoff’s Laws, Error Propagation, Physical Modeling Competenze: Measurement & Instrumentation, Error Propagation, Experimental Data Analysis Objects: Wire, Resistor Fonte: Testo (PDF) — p.4
Esercizio 2: Determinare la resistenza del filamento a freddo (totalmente 10 punti)
Determina in modo più accurato possibile la resistenza del filamento nella lampada a temperatura ambiente. Schizza lo schema del circuito usato per misurare la resistenza. Calcola poi la lunghezza del filamento . Un tale scopo, utilizzato in tutti gli esercizi seguenti un diametro del filamento di . Le misure adottate determinano l’incertezza risultante per e infine anche per .
Il Consiglio: “Evitare di misurare la resistenza del filamento direttamente con l’ohmmetro, questo risulta in nessun punto! La resistenza dei fili conduttori può essere trasmessa.
Topic: Circuits, Electromagnetism Metodi: Kirchhoff’s Laws, Error Propagation, Physical Modeling Competenze: Measurement & Instrumentation, Error Propagation, Experimental Data Analysis Objects: Wire, Resistor Fonte: Testo (PDF) — p.4
Esercizio 3: Caratterizzazione del rapporto corrente-tensione per il filamento (totale 12 punti)
Esegui delle misure con lo scopo di disegnare la curva caratteristica per il rapporto corrente-tensione per il filamento della lampadina. Scegli l’intervallo della tensione tra fino al fulminarsi della lampadina. Schizza lo schema del circuito per la misura della corrente e del voltaggio. Determina la temperatura massima che il filamento ha raggiunto, appena prima di fondersi.
Consiglio: Hai solo tre lampadine a disposizione! Le lampadine possono essere considerate identiche.
Topic: Circuits, Thermodynamics Metodi: Kirchhoff’s Laws, Experimental Data Analysis, Physical Modeling Competenze: Experimental Data Analysis, Graph Linearization, Measurement & Instrumentation Objects: Wire, Resistor Fonte: Testo (PDF) — p.4
**Esercizio 3: Caratterizzazione del rapporto corrente-tensione per filamento (total 12 punti) **
Essegui delle misure con lo scopo di disegnare la caratteristica della curva per il rapporto corrente-tensione per il filamento della lampada. Scegli l’intervallo della tensione tra fino al fulminarsi della lampadina. Schizza lo schema del circuito per la misura della corrente e del voltaggio. Determina la temperatura massima raggiunta dal filamento appena prima della fondazione.
Il Consiglio: Hai solo tre lampadine a disposizione! Le lampadine possono essere considerate identiche.
Topic: Circuits, Thermodynamics Metodi: Kirchhoff’s Laws, Experimental Data Analysis, Physical Modeling Competenze: Experimental Data Analysis, Graph Linearization, Measurement & Instrumentation Objects: Wire, Resistor Fonte: Testo (PDF) — p.4
Esercizio 4: Determinazione dell’emissività del filamento (totale 17 punti)
Assumiamo che tutta l’energia emessa dal filamento avviene sotto forma di radiazione. Inoltre, il filamento incandescente può essere considerato come un “corpo grigio”, nel senso che la sua emissività non dipende dalla lunghezza d’onda irradiata. Con queste premesse, si può applicare la legge di Stefan-Boltzmann (vedi capitolo 2) per derivare la potenza emessa :
Usa le misure precedenti per determinare l’emissività del filamento nella lampadina in funzione della temperatura e rappresenta il risultato in un grafico. Discuti in modo estensivo la relazione che è visibile dal grafico.
Topic: Thermodynamics Metodi: Experimental Data Analysis, Graph Linearization, Physical Modeling Competenze: Experimental Data Analysis, Graph Linearization, Physical Reasoning Objects: Wire Fonte: Testo (PDF) — p.5
**Esercizio 4: Determinazione dell’emissività del filamento (total 17 punti) **
Supponiamo che tutta l’energia emessa dal filamento si verifichi sotto forma di radiazione. Inoltre, il filamento incandescente può essere considerato come un “corpo grigio”, nel senso che la sua emissività non dipende dalla lunghezza d’onda irradiata. Con queste premesse, si può applicare la legge di Stefan-Boltzmann (vedi capitolo 2) per derivare la potenza emessa :
Utilizzare le misure precedenti per determinare l’emissività del filamento nella lampada in funzione della temperatura e rappresentare il risultato in un grafico. Discutere in modo estensivo la relazione che è visibile dal grafico.
Topic: Thermodynamics Metodi: Experimental Data Analysis, Graph Linearization, Physical Modeling Competenze: Experimental Data Analysis, Graph Linearization, Physical Reasoning Objects: Wire Fonte: Testo (PDF) — p.5