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Scopo dell'esperienza: Scoprire se l'allungamento di una molla è proporzionale alla forza applicata e, in caso affermativo, misurarne la costante di proporzionalità.

Materiali e strumenti di misura: (per ogni gruppo di studenti): Molle diverse (almeno due), dischetti di massa 10 g e 50 g con portapesi, supporto regolabile per appendere le molle, asta millimetrata con traguardo scorrevole, dinamometro (portata 3 N, sensibilità 0.1 N).

Metodo di misura: Ogni gruppo predispone il materiale, appende ad una molla il portapesi vuoto e fissa con il traguardo il livello di riferimento rispetto a cui si misurano gli allungamenti. La forza che agisce sulla molla è data dal peso dei dischetti (misurato con un dinamometro tarato in newton). Se non si avesse a diposizione un dinamometro si consideri che il peso di 100 g è quasi 1 N.Si effettua quindi una serie di misure forza-allungamento per ogni molla. I dati ottenuti sono scritti in tabelle e rappresentati graficamente in un piano cartesiano (allungamento sull'asse delle ascisse e forza sull'asse delle ordinate). Se i punti sperimentali si dispongono su una retta passante per l'origine, allora c'è proporzionalità diretta tra forza e allungamento. La costante di proporzionalità (o costante elastica della molla) è data dalla pendenza della retta.

Quiz

Adesso prova tu!

Se k=25N/m e la molla si allunga di 0.05 m, quanto vale F?

Materiali e strumenti di misura: (per ogni gruppo di studenti): Molle diverse (almeno due), dischetti di massa 10 g e 50 g con portapesi, supporto regolabile per appendere le molle, asta millimetrata con traguardo scorrevole, dinamometro (portata 3 N, sensibilità 0.1 N).

Metodo di misura: Ogni gruppo predispone il materiale, appende ad una molla il portapesi vuoto e fissa con il traguardo il livello di riferimento rispetto a cui si misurano gli allungamenti. La forza che agisce sulla molla è data dal peso dei dischetti (misurato con un dinamometro tarato in newton). Se non si avesse a diposizione un dinamometro si consideri che il peso di 100 g è quasi 1 N.Si effettua quindi una serie di misure forza-allungamento per ogni molla. I dati ottenuti sono scritti in tabelle e rappresentati graficamente in un piano cartesiano (allungamento sull'asse delle ascisse e forza sull'asse delle ordinate). Se i punti sperimentali si dispongono su una retta passante per l'origine, allora c'è proporzionalità diretta tra forza e allungamento. La costante di proporzionalità (o costante elastica della molla) è data dalla pendenza della retta.

Quiz

Adesso prova tu!

Se k=25N/m e la molla si allunga di 0.05 m, quanto vale F?

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Misura della costante elastica di una molla

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Scopo dell'esperienza: Scoprire se l'allungamento di una molla è proporzionale alla forza applicata e, in caso affermativo, misurarne la costante di proporzionalità. Quiz Adesso prova tu! Se k=25N/m e la molla si allunga di 0.05 m, quanto vale F?

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L'uomo ha da sempre studiato e osservato la natura per trovare risposte riguardo ai numerosi e svariati fenomeni che gli accadevano intorno. Tali grandezze sono spesso regolate da leggi di fisica, una tra queste è la legge di Hooke che studia il comportamento dei materiali elastici. Ecco alcuni appunti.

Assicurati di avere a portata di mano: Manuale di Scienza delle Costruzioni o Fisica

1 Il sistema di riferimento La legge di Hooke stabilisce la relazione esistente fra la forza esercitata da una molla (sistema elastico) in funzione del suo allungamento. Perciò il sistema di riferimento più utilizzato dall'uomo per giudicare la quiete e/o il moto di un corpo, oggetto o evento fisico, è sempre stato quello costituito da un osservatore fermo rispetto alla superficie terrestre. Pertanto, l'inizio per lo studio dei fenomeni osservati dovrebbe essere quello di una loro prima classificazione, costituita da due insiemi: il primo include tutti i corpi fermi rispetto alla superficie terrestre, mentre il secondo risulterà formato da quei corpi che sono in movimento rispetto ad essa. In entrambi i casi entrano in gioco grandezze fisiche come forza, peso e massa. Fu formulata nel 1675 da Robert Hooke, fisico inglese e uno dei più importanti scienziati del Seicento e personalità cardine della rivoluzione scientifica.

2 La reazione elastica Se si indica con la lettera F la forza esercitata per reazione dalla molla si ha, essendo essa un vettore opposto al peso: F = -P e quindi, tornando alla formula precedente, si otterrà F = -kx che rappresenta appunto la legge di Hooke. La reazione elastica dei corpi si può manifestare in modi diversi e riguarda tutti i tipi di sostanze, corpi solidi e liquidi. In particolare, basta pensare che la progettazione di ogni tipo di struttura architettonica ed ingegneristica è fondata proprio sul principio che esse debbano reagire in modo elastico alle forze di sollecitazione esterne, inclusi i terremoti, per continuare ad essere funzionali e sicure.

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3 L'equazione esatta Per dimostrare la legge di Hooke, prendiamo in considerazione una molla e colleghiamo la parte alta ad un sostegno fisso mentre alla parte bassa colleghiamo un peso. A questo caso si applica una legge sperimentale: P = kx, dove P sta ad indicare il peso che agisce sulla molla determinando l'allungamento x e k rappresenta una costante, detta anche di Hooke, cioè il coefficiente elastico della molla, espresso in N/m. Approfondimento Come verificare sperimentalmente la legge di Hooke Se si vuole, però, scrivere l'equazione esatta della forza di elasticità della molla bisogna tenere conto del principio di azione e reazione, ovvero: "Ad ogni azione corrisponde una reazione uguale e contraria".

Non dimenticare mai: Affrontare l'argomento dopo aver assimilato concetti basi di fisica e meccanica delle strutture

Come verificare sperimentalmente la legge di Hooke È possibile dimostrare che un corpo elastico soggetto ad una forza ... Come calcolare il lavoro della forza elastica La fisica è una materia affascinante, ma allo stesso tempo difficile ... Come calcolare il lavoro della forza elastica La fisica è una materia affascinante, ma allo stesso tempo difficile ... Come calcolare la forza elastica di una molla Il movimento di un corpo che si muove da un punto ... continua "continua "continua "continua "

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L'uomo ha da sempre studiato e osservato la natura per trovare risposte riguardo ai numerosi e svariati fenomeni che gli accadevano intorno. Tali grandezze sono spesso regolate da leggi di fisica, una tra queste è la legge di Hooke che studia il comportamento dei materiali elastici. Ecco alcuni appunti.

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L'esperimento

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