Conservazione del momento angolare by Guglielmo Troyer https://padlet.com/troyerguglielmo/y7jz0pzhfj4f Realizzato con impegno e sacrificio da Mongelli, Troyer e Lazzari en-us 2017-01-25 12:46:24 UTC 2023-01-20 06:47:06 UTC hello@padlet.com https://padletuploads.blob.core.windows.net/prod/166494599/798d21c0ffb2e20f40df5477ae441d7c/eso1134a.jpg Introduzione luca_lazzari93 https://padlet.com/troyerguglielmo/y7jz0pzhfj4f/wish/149286995 il 25 gennaio ci siamo recati in laboratorio per effettuare degli esperimenti sulla conservazione del momento angolare. Il momento angolare, detto anche momento della quantità di moto, rende conto della rotazione nello spazio di un corpo massivo. 
Il nostro compagno Guglielmo si è offerto volontario per svolgere la quasi totalità gli esperimenti, grazie anche alla collaborazione di Andrea, che si è proposto a fargli da assistente. Solo per l'ultimo esperimento Giovanni ha preso il posto di Guglielmo. Gli strumenti utilizzati sono riportati qui sotto.
Per semplicità gli esperimenti sono divisi in casi, ognuno differente dall'altro.]]> 2017-01-25 12:53:40 UTC https://padlet.com/troyerguglielmo/y7jz0pzhfj4f/wish/149286995 1°Caso troyerguglielmo https://padlet.com/troyerguglielmo/y7jz0pzhfj4f/wish/149287429 Nel primo caso abbiamo considerato uno studente seduto su uno sgabello dotato di base rotante su cui lo studente poggia i piedi. Lo studente fa girare la ruota. Nel momento in cui trasferisce l'energia lo sgabello inizia a ruotare in direzione opposta rispetto alla ruota. Questo succede per mantenere la quantità di moto costante.]]> 2017-01-25 12:55:30 UTC https://padlet.com/troyerguglielmo/y7jz0pzhfj4f/wish/149287429 Strumenti luca_lazzari93 https://padlet.com/troyerguglielmo/y7jz0pzhfj4f/wish/149287450 Per svolgere i vari esperimenti abbiamo utilizzato questi materiali:
  • 1 sgabello di Prandtl;
  • 1 giroscopio a ruota di bicicletta;
  • 1 giroscopio con annesso un palo;
  • 1 pedana rotante;
]]> 2017-01-25 12:55:35 UTC https://padlet.com/troyerguglielmo/y7jz0pzhfj4f/wish/149287450 2°Caso troyerguglielmo https://padlet.com/troyerguglielmo/y7jz0pzhfj4f/wish/149288564 Il giroscopio viene dato già in movimento allo studente che lo tiene sempre con l'asse parallelo all'asse di rotazione dello studente.
Quando lo studente frena il giroscopio con una mano, lo sgabello comincia a ruotare nel verso opposto in quanto deve esserci una conservazione della quantità di momento angolare. E' da notare che però appena gli è stato dato il giroscopio, lo studente non si muoveva.]]> 2017-01-25 13:00:47 UTC https://padlet.com/troyerguglielmo/y7jz0pzhfj4f/wish/149288564 3° caso troyerguglielmo https://padlet.com/troyerguglielmo/y7jz0pzhfj4f/wish/149290539 In questo caso abbiamo voluto vedere cosa succede se uno studente siede sullo sgabello ed ha i piedi a terra ed un secondo studente mette in rotazione la ruota e la passa allo studente seduto che tiene la ruota della bici con l'asse di rotazione verticale. Una volta ricevuta la ruota lo studente alza i piedi da terra: è fermo. Ad un certo istante lo studente seduto sullo sgabello, dopo che gli è stato dato il giroscopio che ruota con l'asse parallelo a terra, sposta il giroscopio e si nota che quando viene spostato l'asse di rotazione il sistema studente sgabello inizia a ruotare. Questo perché come abbiamo studiato in classe non vale la proprietà commutativa per la moltiplicazione di uno scalare per un vettore, tendendo in conto la legge del momento angolare.]]> 2017-01-25 13:09:32 UTC https://padlet.com/troyerguglielmo/y7jz0pzhfj4f/wish/149290539 4° caso troyerguglielmo https://padlet.com/troyerguglielmo/y7jz0pzhfj4f/wish/149290571 In questo esperimento abbiamo voluto constatare ciò che succede se si fa ruotare una ruota congiunta ad un braccio. Come illustrato nel video si può notare che la ruota quando la velocità di rotazione è elevata mantiene l'asse di rotazione parallelo al pavimento mentre quando la velocità diminuisce fino a fermarsi l'asse di rotazione si sposta e si posiziona perpendicolare al pavimento. Ciò avviene grazie alla forza centrifuga.]]> 2017-01-25 13:09:40 UTC https://padlet.com/troyerguglielmo/y7jz0pzhfj4f/wish/149290571 6° caso https://padlet.com/troyerguglielmo/y7jz0pzhfj4f/wish/150621045 Questo esperimento era atto a sottolineare una delle conseguenze della conservazione del momento angolare su un corpo non rigido, ossia che può deformarsi.
Per fare ciò lo studente incaricato di svolgere l'esperimento si siede sullo sgabello con i piedi poggiati alla pedana e regge un peso per ciascuna mano. Inoltre tiene le braccia aperte orizzontalmente. Un altro studente fa ruotare il sistema studente sgabello. Durante la rotazione lo studente chiude le braccia portando le mani al petto e dopo un certo periodo di tempo le riapre. Svolge queste azioni più volte.
Si può notare che ogni volta che lo studente chiude le braccia la velocità di rotazione aumenta mentre ogni volta che le chiude la velocità diminuisce.
Per comprendere ciò bisogna fare riferimento alla formula per calcolare il momento angolare, ossia :
Il momento di inerzia a sua volta dipende dalla massa del corpo  e dal suo raggio. Nel nostro caso la massa del corpo rimane invariata mentre il raggio cambia a seconda che lo studente abbia le braccia aperte o chiuse. Ne consegue il fatto che il momento di inerzia è maggiore quando lo studente tiene le braccia aperte e minore quando le tiene chiuse.
Essendo pero il sistema studente sgabello un sistema chiuso, il momento angolare si conserva, come dimostrato in precedenza, e di conseguenza sara uguale a prescindere dalla posizione delle braccia dello studente.
Dalla formula sopracitata si può capire però che quando lo studente apre le braccia e il momento d'inerzia aumenta la velocità angolare dovrà diminuire per far si che il movimento angolare non cambi, viceversa quando lo studente chiude le braccia.
]]> 2017-01-31 17:49:29 UTC https://padlet.com/troyerguglielmo/y7jz0pzhfj4f/wish/150621045 7° caso luca_lazzari93 https://padlet.com/troyerguglielmo/y7jz0pzhfj4f/wish/150656557 Come ultimo esperimento lo studente incaricato è salito in piedi su una pedana rotante. Il nostro compagno doveva tenere alzato un braccio tenendolo parallelo al corpo e nel frattempo aprire e chiudere l'altro, come mostrato nel video. Abbiamo osservato che quando lo studente portava il braccio al petto accelerava in senso opposto rispetto al movimento del braccio. Quando invece lo apriva si fermava, il che implica un'accelerazione negativa ed in senso opposto rispetto al movimento del braccio.]]> 2017-01-31 19:16:25 UTC https://padlet.com/troyerguglielmo/y7jz0pzhfj4f/wish/150656557 5° caso luca_lazzari93 https://padlet.com/troyerguglielmo/y7jz0pzhfj4f/wish/150665817 Questa volta abbiamo voluto ripetere il 3° esperimento con un'unica differenza:lo studente seduto sullo sgabello aveva i piedi poggiati sullo sgabello al posto che sula pedana. Abbiamo osservato gli stessi eventi che erano avvenuti due esperimenti fa.]]> 2017-01-31 19:38:42 UTC https://padlet.com/troyerguglielmo/y7jz0pzhfj4f/wish/150665817