laboratorio 11: forze e equilibrio 1
Obiettivo:
1) Studiare sperimentalmente l'equilibrio di un punto materliale e scrivere l'equazione che lo rappresenta.
2) Definire in modo tecnico pratico il carattere vettoriale delle forze.
3) Applicare la regola del parallelogramma.
Matertiali:
-Un sistema formato da tre fili convergenti su un nodo.
-Tre morsetti da banco.
-Un foglio di carta millimetrata.
-Squadre.
Strumenti:
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Strumento |
P |
S |
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Tre dinamometri |
300,0 gp |
2,5 gp |
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Goniometro |
360° |
1° |
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Squadra |
270 mm |
1 mm |
Esecuzione dell'esperienza:
Mettiamo in tensione tre dinamometri che agiscono sul punto materiale idealmente posto all'incrocio dei tre fili tesi.
Rileviamo tramite un goniometro gli angoli reciproci formati dai tre fili tesi.
Leggiamo le forze sui tre goniometri e riportiamo i dati in tabella.
Tabella:
Legenda:
F1, F2, E: forze
R = F1 + F2: somma vettoriale di F1 e F2
α: angolo compreso fra F1 e F2
β: angolo compreso fra F1 e E
gp: grammi peso
°: gradi (unità di isura degli amgoli)
Rappresentazione grafica: F1 (137,5 gp) è la forza che rappresentiamo diretta verso l'alto, F2 (155,0 gp) è quella rappresentata verso destra e E (175,0 gp) è quella diretta verso sinistra.
Per rappresentarle su un foglio di carta millimetrata occorre scegliere una scala opportuna:
Poichè il valore della sensibilità dei dinamometri è di 2,5gp (e questa è anche l'incertezza delle misure di forza) proviamo con la seguente scala.
1mm:2,5gp
In questo modo vediamo subito che la F1 equivale a 55mm (1mm.2,5gp=xmm:137,5gp)
F2 equivale a 62mm (1mm.2,5gp=xmm:155,0gp)
E equivale a 70mm (1mm.2,5gp=xmm:175,0gp)
Verifica della regola del parallelogramma:
Ora applicando la regola del parallelogramma, eseguiamo la somma di F1 e F2, che chiamiamo R (R = F1 + F2)
Come si vede dalla foto, misuriamo la diagonale del poarallelogramma che è lunga 70mm con l'incertezza di 1mm (e applicando il rapporto di scala utilizzato otteniamo 1mm:2,5gp= 70mm:xgp da cui si ottiene che R= 175,0gp con l'incertezza di 2,5gp) e quindi costituisce un vettore che ha la stessa intensità di E, la medesima direzione e verso opposto.
Quindi abbiamo verificato che E = -R e cioè abbiamo verificato che è nulla la somma delle tre forze agenti sul medesimo punto di applicazione delle
forze.