Domande di Fisica sul filmato Inerzia e Moto

Completamento del testo evidenziato in grassetto

Parte uno

1. Il disco a ghiaccio secco è un dispositivo utile a ridurre quasi completamente l’ attrito.

2. Esso contiene il cosiddetto ghiaccio secco ossia anidride carbonica che alle normali temperature (come quella nel laboratorio nel film, circa 20°C) sublima aumentando così di volume . Espandendosi il gas tende perciò ad uscire dalla sfera contenitore che sovrasta il disco vero e proprio e lo fa attraverso l’unica via possibile cioè un foro sotto il disco.

   1. In che modo si può verificare che il gas sta uscendo dal disco? Usando un accendino possiamo osservare che la fiamma si inclini avvicinandolo al foro del disco, questo poiché esce il gas. Ecco allora che si crea una sorta di pellicola di gas tra il disco e il tavolo.

   2. Come si verifica che il disco è “sospeso” sopra il tavolo? Si prende un oggetto sottile, come un foglio di stagnola, e lo si mette sotto al disco. Se in queste condizioni si da una piccola spinta al disco, ossia gli si applica una forza anche poco intensa, si osserva che questo inizia subito a muoversi e che il suo movimento è rettilineo.

3. In che modo nel filmato si verifica che il disco si muove in linea retta? Si posiziona una riga graduata di legno sopra alla tavola e si verifica che il disco a ghiaccio secco, aggiungendo un indicatore sopra di esso, si muove parallelamente alla linea retta. C’è però un altro aspetto importante nel movimento del disco in queste condizioni, e cioè che il suo moto oltre ad essere rettilineo avviene a velocità costante. Per verificarlo si predispone una macchina fotografica, di vecchio tipo, in modo che fissi in un’unica immagine il moto del disco: l’otturatore attraverso cui la luce filtra e impressiona la pellicola all’interno viene mantenuto aperto durante tutto il moto mentre un flash illumina il disco a intervalli di tempo regolari.

4. L’immagine che si ottiene riproduce le posizioni in successione attraverso cui il disco è passato un secondo dopo l’altro.

5. Cosa si nota semplicemente guardando tale immagine:

   Cosa va a misurare il fisico ?

   Il fisico va a misurare la distanza tra i dischi fotografati

   Con quale strumento?

   Utilizza un compasso, impostando l’ apertura sullo spostamento del primo secondo e verificando se la distanza percorsa corrisponde agli altri spostamenti mantenendo la stessa apertura e confrontandola.

   Cosa indica la distanza tra una posizione e quella successiva?

   La distanza tra le posizioni indica lo spostamento compiuto in un secondo

   Quanto misura questa distanza?

   Essa misura 16 cm

6. Quanta strada fa il disco in due secondi? 32 cm E in tre? 48 cm

7. Qual è la velocità del disco? V_d = 16 cm/s

8. Se la spinta iniziale fosse stata più energica cosa sarebbe cambiato nell’immagine fotografata?

   Nell’immagine fotografata ci sarebbe stato uno spostamento maggiore in un secondo, quindi meno apparizioni del disco.

9. Il moto avrebbe continuato ad essere rettilineo? Si.

10. Il moto sarebbe comunque avvenuto a velocità costante? Si.

    Se ad esempio la velocità del disco fosse stata di 22 centimetri al secondo lo spazio tra un disco e il successivo in foto sarebbe stato di 22 cm.

11. Poiché infine l’attrito, seppure fortemente ridotto non è stato del tutto eliminato (cosa che non è mai possibile in realtà), cosa si sarebbe osservato in pratica se il moto del disco avesse potuto svolgersi lungo una tavola enormemente lunga?

    Nel caso di una tavola estremamente lunga, ad un certo punto il disco si sarebbe fermato, poiché l’ attrito non è nullo.

12. Vediamo ora di ricostruire le forze che agiscono sul disco…

    1. Quali forze agiscono orizzontalmente dopo la spinta iniziale?

       Dopo la spinta iniziale, orizzontalmente, agisce soltanto la forza d’ attrito dell’ aria, che possiamo ignorare poiché quasi nulla.

    2. Quali forze agiscono verticalmente tanto prima che dopo la spinta?

       Agiscono la forza dell’anidride carbonica che lo solleva e la forza peso.

    3. Rappresenta tutte le forze che agiscono sul disco subito dopo la spinta.

13. Ultime domande

    1. Se su un corpo agiscono forze che tra loro si bilanciano perfettamente ossia forze la cui risultante è pari a zero allora il corpo mantiene costante la sua velocità.

    2. Se cioè è inizialmente fermo, o come si dice in quiete, resterà fermo

    3. Se invece si trova già in moto a velocità costante allora continuerà a muoversi con la stessa velocità.

Parte due

Posizione (cm)	Istante di tempo (s)	Intervallo di tempo ΔT (s)	spostamento ΔS (cm)	Velocità (ΔS/ΔT)
10	0
24	1	1	14	14cm/s
38	2	1	14	14cm/s
52	3	1	14	14cm/s
66	4	1	14	14cm/s
80	5	1	14	14cm/s
94	6	1	14	14cm/s

1. La velocità è costante, 14cm/s, come previsto.

2. Il valore nella 5a colonna ci da la velocità, da ciò ricaviamo che essa resta costante.

3. Considerando intervalli di tempo di 2 secondi noto che lo spostamento è costante, 28 cm.

4. Considerando intervalli di tempo di 3 secondi noto che lo spostamento è costante, 42 cm.

5. In questo moto tra spostamento ed intervallo di tempo c’è una relazione di proporzionalità diretta.

6. Tra posizione e istante di tempo c’è una relazione di proporzionalità diretta, lo possiamo notare dalla linea retta del grafico.

1. Per trovare lo spostamento del disco in un intervallo di tempo di 8 secondi si deve moltiplicare la velocità per 8 secondi 14 cm/s x 8 s= 112 cm.

2. Per conoscere la posizione del disco a t=8s si deve innanzitutto trovare la legge oraria x = 14t + 10. Risolviamo l’ equazione: x = 14*8 + 10, quindi x = (112 + 10)cm, x= 122cm. Ad otto secondi dall’ inizio il disco sarà a 118 cm dall’ inizio della scala graduata con cui abbiamo misurato la sua posizione.

Andrea Bortolotti