Introduzione alle Prove Sperimentali Scuola Estiva di Fisica

Introduzione alle Prove Sperimentali Scuola Estiva di Fisica 2/9/2019 L. Martina Dipartimento di Fisica - Università del Salento e Sezione INFN - Lecce

Gli esperimenti: 2019 Attività programmate: Lab n. 004 6 tavoli: Carica/scarica condensatore a caduta libera Lab n. 008 2 tavoli: Boyle 2 tavoli: Rotolamento sfere su guidovia 2 tavoli: Viscosità Lab n. 011 6 tavoli: Diffrazione da singola fenditura (autocostruita)

Gruppi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 ALA ANTICO Bufano CARLUCCI CIRACI CURTO DE VITIS Elia Franco Ippino Magliani MANGIA Marsala Morello Nobile PAOLO Perrucci Rizza ANDRISANO ARGENTONI BUTTAZZO CATALDO CIURLIA De Matteis Di Biaso Fedele Gasparotto LATINO MAGLIO Marani Marulli MUSIO Nocco Pellegrino Pezzuto ROLLO Angelini BIANCO CANDITA Cinieri COFANO De Santis DI LEO FLORE GRAVILI Macchia Magurano Marcucci Montefrancesco Nanni NOTARO Peluso RENNA SARDANO Frisullo Zingarofalo Verrienti Turco Teni SICILIANO Serio Scelsi SCALESE Sbano

Caduta libera di una sferetta determinare l’accelerazione di una sferetta d’acciaio in caduta libera, utilizzando la legge oraria che lega l’altezza con la durata della caduta. Tempi di breve durata si ottengono misurando il voltaggio o tensione V di carica di un condensatore C, in serie ad un resistore R, alimentati da una pila, V(t) = Vmax (1 – e - t/τ ) τ (costante di tempo) Condensatore C pila Resistore R Il circuito da realizzare, un po’ più complesso di quello schematizzato in Fig. 1, comprenderà anche (Fig. 2): un voltmetro V da collegare in parallelo al condensatore per misurarne il voltaggio V; un interruttore A per fare partire la carica del condensatore nell’istante in cui inizia la caduta; un interruttore B per arrestare la carica del condensatore nell’istante in cui termina la caduta.

Interruttore B Il circuito da realizzare, un po’ più complesso di quello schematizzato in Fig. 1, comprenderà anche (Fig. 2): 1) un voltmetro V da collegare in parallelo al condensatore per misurarne il voltaggio V; un interruttore A per fare partire la carica del condensatore nell’istante in cui inizia la caduta; un interruttore B per arrestare la carica del condensatore nell’istante in cui termina la caduta. Interruttore A Materiali: 2 cavetti corti con capocorda a forchetta spellati ad una estremità; 1 molletta da bucato (grande); nastro isolante e forbici; 1 sferetta d’acciaio. Interruttore B Materiali: 2 stecconi da spiedini; 1 cavetto corto con capocorda a forchetta”spellato ad una estremità; 1 bicchierino di plastica; 1 striscia rettangolare di cartone; 1 cannuccia; foglio d’alluminio; scatola di sale; un po’ di pasta adesiva nastro isolante e forbici

Altri materiali cronometro, necessario per determinare la costante di tempo τ. Materiali sul tavolo di servizio Cronometri di riserva; carta millimetrata; fogli di alluminio di riserva.

L'esperimento è articolato in due fasi: 1) Misura delle caratteristiche della scarica del condensatore calcolo di Tau (dati in corrispondenza della fascia blu) 2) calcolo dell'accelerazione di gravità (dati in corrispondenza della fascia rossa) 1. Lascia caricare il condensatore per alcuni minuti e determina il voltaggio Vmax. 2. Usando cronometro e voltmetro, e aprendo a mano l’interruttore B, determina la costante di tempo τ. 3. Misura l’accelerazione di caduta libera della sferetta con l’apparecchiatura e i materiali a disposizione. Prescindi totalmente dalle tue conoscenze pregresse circa il valore dell’accelerazione di gravità. Nella relazione: - Indica in modo sintetico come procedi, limitandoti a indicare chiaramente misure e calcoli; - Se hai usato accorgimenti significativi e non indicati in questa scheda, descrivili brevemente;

t V Tau s V s 1, 35 0, 41 16, 10825564 5, 28 1, 9 11, 3282908 13, 32 3, 51 11, 42850746 15, 91 3, 82 11, 50913257 24, 82 4, 51 11, 50739833 28, 37 4, 64 11, 79248553 40, 37 4, 9 12, 46496082 52, 5 5, 1 V(t) 6 5 4 3 Tau Max 16, 10825564 s Tau min 11, 3282908 s Tau medio 12, 3 s Delta Tau 2, 4 s 2 1 0 h 1 0, 43 m V 1 0, 123 V h 2 0, 46 m V 2 0, 121 V h 3 0, 71 m V 3 0, 152 V a 1= 9, 528921077 m/s^2 a 2= 10, 53771309 m/s^2 a 3= 10, 24307335 m/s^2 a_media= Delta a= 10, 10 m/s^2 0, 50 m/s^2 0 10 20 30 40 50 60

Sfera che rotola su una guidovia

Distanza tra i due fototraguardi: d=(100. 0 ± 0. 1) cm Piano inclinato, angolo: 7. 5° Sfera acciaio D 1=(15. 00 ± 0. 05) mm Sfera vetro D 2=(17. 00 ± 0. 05) mm Tempi (s) registrati: 1. 4870 1. 4772 1. 4704 1. 4699 1. 5187 1. 5030 1. 5194 1. 4946 1. 4812 1. 4912 1. 5248 1. 4967 Sfera acciaio D 3=(37. 00 ± 0. 05) mm Tempi (s) registrati: 1. 4446 1. 4542 1. 4581 1. 4590 1. 4545

1. La quantita di gas massima 2. si raggiunge con la posizione 3. del pistone a 20 cm.

Caduta in un liquido viscoso 4/3πr 3ρg – 4/3πr 3σg – 6πηrvt =0 ∴ vt = (2 r 2(ρ-σ)g) / 9η

DIAMETER/MM T 1 1. 00 1. 50 2. 00 3. 17 4. 00 4. 76 TIME/S T 2 82. 08 37. 07 21. 20 8. 45 5. 18 3. 74 78. 81 36. 42 20. 77 8. 18 5. 24 3. 73 T average 76. 95 35. 53 20. 17 7. 99 4. 99 3. 64 79. 28 36. 34 20. 71 8. 21 5. 14 3. 70

Rilevanza disciplinare della diffrazione • La diffrazione è un fenomeno che si incontra ovunque nella vita quotidiana e nelle applicazioni dell’ottica • Pone un confine inferiore all’avanzamento verso il “microscopico” o il “lontano” • limite nella capacità di distinzione fra due oggetti vicini fra loro che si trovano a grande distanze • limite inferiore nell’osservazione microscopica • limite inferiore all’integrazione (litografia)…. Costituisce un doppio ponte tra l’ottica geometrica e quella fisica ed tra la fisica classica e quella quantistica (visione ondulatoria della luce e della materia) E’ l’esempio reale di interferenza Permette di comprendere nella sua potenzialità i principio di Huygens-Fresnel Offre significativa occasione di raccordo tra ipotesi interpretative (modellizzione e simulazione) ed esperimento. • • http: //web. uniud. it/cird/secif/

Nella vita quotidiana

Potere risolutivo degli strumenti ottici

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