^^Sollevare un corpo con l'ansa mobile di una fune con 1 capo fisso e 1 mobile. Relazione.

Qui relazione, la' indagare approfondire.

Scopo: Misurare la forza per sollevare con l'ansa di una fune.

Striscia Scorre puleggia Contrappeso

Cenni di Teoria

  

Spostamenti. Accade un fatto inaspettato:

  • lo spostamento dell'ansa e' la meta' di quello del capo mobile,

viceversa

  • lo spostamento del capo mobile e' il doppio di quello dell'ansa.

 

    sA = (1/2)sB    sB = 2sA

 

Ci sono vari modi per spiegarlo. OGNUNO DEVE SCRIVERE LA SUA.

La forza per sollevare il corpo e' la meta' del suo peso.

  1. il corpo e' sostenuto da 2 bracci di corda, come fossero le 2 braccia di una persona.
  2. La somma della forza dei 2 bracci deve equilibrare il peso del corpo sollevato.
  3. Se le forze dei 2 bracci sono uguali, allora ognuna e' meta' del peso.

Quando le forze dei 2 bracci siano uguali ? Dipende ...

  1. se la fune puo' scorrere:
    1. senza attrito, allora automaticamente le 2 forze sono uguali
    2. con attrito, le 2 forze possono differire fino al max della forza di attrito
  2. se la fune e' bloccata, il che equivale a 2 funi, allora le 2 forze fatte ognuna da uno dei bracci-fune sono controllabili indipendentemente, e quindi possono fare una forza qualsiasi, che sempre assommano alla forza peso.

Forza, spostamento, energia, ai 2 terminali d'azione della macchina.

  F s E
A FA sA EA
B FB sB EB

Nell'apparato si possono distinguere 2 zone in cui l'apparato interagisce con l'esterno: A) il capo mobile della fune; B) l'ansa. Quest'interazione e' descritta fisicamente da 3 grandezze, per ognuna delle 2 zone: forza, spostamento, energia. Cio' appare con grande chiarezza nel caso di peso e contrappeso:

un peso la meta' solleva un peso doppio, ma ...
con una discesa doppia della salita che produce,
conservando l'energia gravitazionale.

Interpretazione energetica:

∆EG = P*∆H  la variazione di energia gravitazionale di un corpo e' data dal peso P per la variazione di altezza ∆H. Nel caso in esame:

  1. le variazioni hanno segno opposto,

    e in valore assoluto:

  2. PA*∆HA = PB*∆HB    equi   P*∆H = k

complessivamente l'energia e' conservata, quello che e' successo e' che e' diversamente distribuita.

 

Materiali

  1. 4 pesi da 50 g.   1 portapesi che pesa 10 g.
  2. 2 dinamometri. Portata 100 e 500 gf (= 1N, 5N)
  3. 1 ÷ 1,5  metri di fune: spago da pacchi.
  4. 2 pulegge. Massa di 1 puleggia, 9 g circa.

Procedimento. Tirare in verticale col dinamometro, sollevando a vk (velocita' costante)"

  1. Fissare 1 capo della fune
  2. Appendere l'altro capo al dinamometro.
  3. Appendere il peso-portapesi nell'ansa.
  4. Sollevare a velocita' costante tirando il dinamometro in verticale verso l'alto; leggere la forza; registrare.
  5. Ripetere con diversi pesi.
  6. Ripetere con la puleggia.

Tabella raccolta dati

  Striscia Puleggia
  gf gf gf gf
N P D P D
1 60 43 69 35
2 110 75 119 60
3 160 120 169 85
4 210 150 219 120
         
    A   A
1   13   0,5
2   20   0,5
3   40   0,5
4   45   10,5

Legenda

D forza segnato dal dinamometro che solleva il corpo a velocita' costante
P peso da sollevare
A forza di attrito. E' calcolata, non misurata direttamente.
  • 9 gf circa, peso della puleggia mobile. Da non dimenticare sollevando pulegge. Anche la puleggia e' un peso.
  • Lo strisciare e' tra il gancio del portapesi e la corda.

Elaborazione

A occhio si vede che la forza del dinamometro e' la meta' del peso.

D = P/2 + A la forza del dinamometro e' uguale a P/2 + la forza di attrito.
A = D - P/2 per calcolare la forza di attrito sottraggo alla forza del dinamometro P/2

Conclu

  1. Si conferma la previsione teorica D=P/2, entro gli errori sperimentali, tranne l'ultima misura.
  2. Si conferma il comportamento dell'attrito da strisciamento, come in altri esp.

 

 


Approfondimento. Da non mettere in relazione.
 

Dida: questa e' la relazione semplificata della relazione

 

Se c'e' tempo proseguire con "contrappeso".