Docenti: M.Adele Giani, Luisa Pedemonte, Floriana Pelosi

Classi: prime P.N.I.

Progetto LAUREE SCIENTIFICHE Liceo Scientifico “E.Fermi” – Genova

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LABORATORIO DI FISICA Moto di un proiettile

L’esperienza che verrà illustrata è stata proposta e realizzata nelle prime classi dei corsi P.N.I. del Liceo scientifico E. Fermi di Genova e si inserisce, quale sperimentazione sul campo, nell’ambito del corso di aggiornamento “Lauree scientifiche” cui abbiamo partecipato nell’anno scolastico 2005/06 presso il dipartimento di Fisica dell’Università di Genova. Tale attività rientra inoltre nel quadro generale del lavoro di laboratorio che si svolge regolarmente nei corsi P.N.I. specialmente nel biennio.

PREREQUISITI Fisica

• Saper raccogliere dati e organizzarli in tabelle e grafici • Saper interpretare i grafici per ipotizzare leggi (proporzionalità diretta, inversa, quadratica e linearità) • Conoscere il significato di cifre significative, errore relativo e errore assoluto • Conoscere i primi elementi della propagazione dell’errore • Conoscere le leggi del moto rettilineo uniforme e del moto rettilineo uniformemente accelerato

Informatica

• Uso del foglio elettronico come word processor • Uso del foglio elettronico per tabulare

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MATERIALE OCCORRENTE

• Scivolo per lancio orizzontale • Struttura in legno con scanalature per inserimento di tavoletta ad altezze variabili • Pallina d’acciaio • Carta carbone • Carta millimetrata (sensibilità 1 mm) • Metro (sensibilità 1 mm)

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DESCRIZIONE DELL’ESPERIMENTO

• Si fissa su un piano uno scivolo con un breve tratto orizzontale in modo che una pallina, lasciata cadere da una altezza fissata, arrivi al punto di sbocco con velocità v0 orizzontale • Si fa scendere la pallina d’acciaio da un medesimo punto dello scivolo più volte su una tavoletta fissata ad un’altezza y su cui si è posto un foglio di carta millimetrata con sopra un foglio di carta carbone • Si misura lo spostamento x in orizzontale del segno lasciato dalla pallina sul foglio di carta millimetrata in corrispondenza dell’altezza y • Si fa variare la posizione della tavoletta e si ripete

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Raccolta ed elaborazione dati

y (cm) - - - - - - - - x (cm) - - - - - - - - media

x

15 9 9 8,9 8,97 30 12,2 11,8 12,6 12,2 45 14,5 14,7 15 14,7 60 17,2 17,6 17,8 17,5 75 19,2 19,8 19,9 19,6 90 21,6 20,8 22,1 21,5

N.B.:nella media abbiamo evidenziato 3 cifre come nei dati.

y (cm) media x (cm)

0 0 15 8,97 30 12,2 45 14,7 60 17,5 75 19,6 90 21,5

N.B. :osservando l'andamento della linea di tendenza dei dati, abbiamo riflettuto sulla opportunità di inserire il valore (0;0) per evidenziare la relazione quadratica

y media x (media x)^2 y/x^2

0 0 15 8,97 80,40 0,19 30 12,2 148,8 0,20 45 14,7 217,1 0,21 60 17,5 307,4 0,20 75 19,6 385,5 0,19 90 21,5 462,3 0,19

media: 0,20 N.B.:evidenziamo 2 cifre perché y è dato con 2 cifre.

Conclusione: Legge: y= 0,20 x^2

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Errori

y (cm) errore y errore y - - - - - - - valori x - - - - - - media x errore x errore x (media x)^2 errore x^2 errore x^2

assoluto relativo (cm) (cm) assoluto relativo (cm^2) relativo assoluto

(cm) (cm) (cm^2)15 0,1 0,007 9 9 8,9 8,97 0,05 0,006 80,4 0,01 0,930 0,1 0,003 12,2 11,8 12,6 12,20 0,4 0,033 148,8 0,07 9,845 0,1 0,002 14,5 14,7 15 14,73 0,25 0,017 217,1 0,03 7,460 0,1 0,002 17,2 17,6 17,8 17,53 0,3 0,017 307,4 0,03 10,575 0,1 0,001 19,2 19,8 19,9 19,63 0,35 0,018 385,5 0,04 13,790 0,1 0,001 21,6 20,8 22,1 21,50 0,65 0,030 462,3 0,06 28,0

y (cm) errore (mediax)^2 errore y/x^2 errore errorerelativo (cm^2) relativo (cm^-1)relativo assoluto

y x^2 y/x^2 y/x^2

15 0,007 80,4 0,01 0,19 0,02 0,00330 0,003 148,8 0,07 0,20 0,07 0,01445 0,002 217,1 0,03 0,21 0,04 0,00760 0,002 307,4 0,03 0,20 0,04 0,00775 0,001 385,5 0,04 0,19 0,04 0,00790 0,001 462,3 0,06 0,19 0,06 0,012

L'errore di y/x^2 cade sulla seconda cifra decimale in accordo con la conclusione ottenuta con il metododelle cifre significative, in più ora possiamo valutare l'errore 0,01.

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La relazione su carta elaborata da un gruppo di studenti della 1° D è la seguente:

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CONCLUSIONI

Questo esperimento ha fornito numerosi spunti di apprendimento e di approfondimento sui seguenti temi:

• Composizione di un moto rettilineo uniforme e di un moto rettilineo uniformemente accelerato

• Calcolo dell’errore nelle misure indirette • Interpretazione di un grafico e deduzione della legge fisica • Utilizzo del foglio elettronico per la costruzione di tabelle e

di grafici • Utilizzo del foglio elettronico per l’inserimento di formule

e funzioni. • Individuazione su carta millimetrata della “retta migliore”,

tenendo conto degli errori sperimentali, e confronto della stessa con la linea di tendenza ottenuta con l’uso di Excel