CON OCCHI DIVERSI - catechesi per candidati alla Cresima
Verifichiamo la legge di hooke
1. ….UNA PREMESSA STORICA….
Robert Hooke (1635-1703) è stato fisico, biologo,
geologo, e architetto inglese, figura chiave della
rivoluzione scientifica, fu il primo ad occuparsi
del problema dell’allungamento di una molla…
Verifichiamo la legge di Hooke
LEGGE DI HOOKE:
Se si applica una forza di modulo F ad una molla ideale, si
produce in essa un allungamento di modulo x direttamente
proporzionale alla forza: F=kx
Dove k è la costante elastica della molla e dipende dalla natura
del materiale
2. Verifichiamo la legge di Hooke
PREREQUISITI
Per affrontare la prova devi sapere:
Definizione di forza peso
Unità di misura della massa e della forza
grandezze direttamente proporzionali
Come si rappresenta la legge di Hooke nel grafico forza
peso-allungamento
Che cos’è la costante elastica di una molla
3. • capire come si comporta una molla sottoposta a una
forza esterna, cioè determinarne la costante elastica.
• verificare esplicitamente la diretta proporzionalità tra
forza applicata e allungamento;
• posizionare nel grafico forza peso-allungamento i punti
sperimentali;
• tracciare la retta rappresentativa della legge di Hooke.
Obiettivi
5. Preparazione
• 1. Monta il supporto necessario e
appendi la molla.
• 2. Posiziona l’asta millimetrata
verticalmente e regola l’altezza della
molla in modo tale che lo zero coincida
con l’estremo superiore fisso della
molla.
• 3. Misura la lunghezza a riposo x0 della
molla, leggendo il valore sull’asta
millimetrata in corrispondenza
dell’estremo inferiore, e ricordati che
sarà sempre quello il punto che ti darà
la misura sull’asta graduata
6. Preparazione
4. Prepara una tabella per la raccolta dei
dati (predisponi una colonna per le masse
appese m, una per le forze peso che dopo
verranno calcolate, una per gli allungamenti
x misurati, e una in cui riporterai il rapporto
fra forza peso e allungamento
5.Con la bilancia pesa il supporto
dei pesetti, e poi i pesetti stessi;
Attenzione: in tabella devi
registrare la forza peso, quindi
ricordati di moltiplicare il valore
dato dalla bilancia per g=9,81 m/s2
massa m Forza peso F Allungamento x F/x
7. Esecuzione
1. Prendi il portapesi e appendilo alla molla,
accompagnandolo verso il basso fino alla posizione di
equilibrio, senza cioè lasciarlo andare bruscamente
(questa sarà la tua prima misura)
2. Una volta lasciato il portapesi e aspettato che la molla
termini le eventuali oscillazioni verticali, verifica di quanto
si è spostato l’estremo inferiore della molla: questo è il
tuo dato x da registrare in tabella
3. Ripeti la misurazione tante volte quanti sono i pesetti
in dotazione compilando ogni volta la tabella con il valore
che rilevi
8. Elaborazione
• calcola il rapporto fra forza peso applicata e allungamento F/x e
annota i valori nell’ultima colonna della tabella:
ora la tua tabella è completa!
Quale tipo di relazione c’è tra peso applicato e
allungamento?
• Ora, utilizzando un foglio di carta millimetrata riporta su di un piano
cartesiano quei punti aventi come ascissa gli allungamenti x, e
come ordinata la forza peso F
Cosa osservi?
9. Analisi dei risultati
HAI TROVATO UNA RETTA?
Se sei riuscito a trovare una retta che esce dall’origine degli assi, allora puoi concludere di avere
verificato la legge di Hooke: forza applicata e allungamento della molla sono direttamente
proporzionali!!
La costanza del loro rapporto, cioè dei valori F/x costituisce un’ulteriore conferma essendo questo
rapporto proprio il valore k della costante elastica!
NON HAI TROVATO UNA RETTA?
In caso contrario, se cioè non hai trovato la retta desiderata, allora devi cercare di capire perché.
Quali problemi possono essersi verificati?
SUGGERIMENTO:
Quando si cerca di verificare sperimentalmente una legge, è necessario tenere in considerazione gli
errori associati alle varie misurazioni!
Nel nostro caso non abbiamo considerato l’errore di lettura dell’allungamento sull’asta graduata, e
l’errore dovuto alla sensibilità della bilancia!
10. …..dopo aver studiato la teoria degli errori,
potremo verificare correttamente la legge
di Hooke!!!.....
Conclusioni….
