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Pendolo di molla
Fisica

Pendolo di molla

Lo scopo di questo esperimento è studiare il pendolo a molla ricorrendo all'approssimazione della molla senza massa.

20 min
Elasticità e oscillazione
pendolo a molla; periodo; moto armonico semplice

Cosa imparano gli studenti

  • Pendolo a molla
  • Il concetto di energia potenziale
  • Il concetto di energia cinetica

La scienza alla base di questo esperimento

Come abbiamo visto dall’allestimento sperimentale, il nostro pendolo a molla è costituito da una massa sospesa a una molla senza massa; quando viene applicata una massa m, la forza di gravità, insieme alla risposta della molla, fa oscillare la massa attorno alla posizione di equilibrio, verso la quale il nostro sistema tende naturalmente a tornare per stabilizzarsi sotto l’effetto dell’attrito dell’aria.

Come primo passo, appendi una massa m alla molla e rileva la sua posizione sulla scala graduata una volta raggiunto l'equilibrio; spostala da questa posizione allungando la molla di una lunghezza Δx e, utilizzando il cronometro in dotazione, misura il tempo impiegato dal pendolo per compiere diverse oscillazioni attorno alla posizione di equilibrio.

Cosa noteremmo ripetendo lo stesso passaggio se passassimo da m a 4m e poi a 8m?

Sulla base di queste considerazioni, possiamo determinare dinamicamente il valore della costante elastica della molla.

Quindi l'effetto netto della gravità consiste semplicemente nello spostare il punto di oscillazione senza influire sull'ampiezza.

Attrezzatura utilizzata

  • Molla in acciaio con indicatore, diametro 21 x lunghezza 140 mm, diametro del filo 0,75 mm — 4110.81
  • Cronometro digitale — 2231.52

Sostanze chimiche e reagenti

Note sulla sicurezza

Domande per gli studenti

  • La massa del pendolo influisce sul periodo di oscillazione nell'approssimazione delle piccole oscillazioni?
  • Si consideri un pendolo di lunghezza L. Di quante volte devo ridurre la lunghezza L del pendolo affinché il periodo T sia pari alla metà del valore iniziale?

Cosa aspettarsi

Come suggerisce l'espressione fondamentale di T, la massa non influisce sul periodo di oscillazione. L dovrebbe essere ridotto di quattro volte.

Smaltimento

Prova a fare questo esperimento in classe

Questo esperimento fa parte dell’ATP “ Mobile Lab ” — un laboratorio autonomo che trasforma una normale aula in un vero e proprio laboratorio scientifico, con oltre 200 esperimenti di fisica, chimica, biologia, robotica e ingegneria. “ Gali ”, il tutor basato sull’intelligenza artificiale integrato in ATP Connect, guida gli studenti in ogni fase e risponde alle loro domande direttamente al banco di lavoro.

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