Relazione di laboratorio di fisica 1

Università degli Studi di Trieste Università degli Studi di Trieste FACOLTA' DI INGEGNERIA - LABORATORIO DI FISICA Esercitazione Calcolo del momento d'inerzia di un volano da laboratorio. Schema riassuntivo Data: 21.06.2000 Allievo: Cappelli Alessandro Visto:___________ Il volano Il dispositivo usato nella prova è un piccolo volano da laboratorio costituito di un disco pieno libero di ruotare intorno al proprio asse; per ridurre l'attrito la struttura che sostiene l'asse di rotazione monta dei cuscinetti i quali sono contenuti in un'apposita cassa. Il tutto è sorretto da un'intelaiatura. Il momento di rotazione è generato per mezzo di una massa, `nota a priori', collegata mediante un filo all'asse del volano. Una volta che essa viene lasciata libera di cadere il filo si srotola dall'asse e costringe il volano ad entrare in rotazione. Nonostante i cuscinetti riducano l'attrito essi non lo eliminano completamente per questo il volano dopo aver consumato tutta l'energia accumulata si ferma. Calibro e metro Il calibro e il metro utilizzati avevano costante di lettura rispettivamente pari a 1 / 20 mm e 1 mm; a causa dei forti errori registrati nella misurazione dei tempi le imprecisioni degli strumenti sono state trascurate. Cronometro digitale La prova richiedeva il rilevamento di 2 tempi per cui è stato utilizzato un cronometro digitale in grado di memorizzare e registrare entrambe le misurazioni. Note teoriche La prova consiste nel calcolo del momento assiale di un volano. Per questo si è partiti dalla legge generale: (1) dove Mz è il momento rispetto all'asse `z' e ? è l'accelerazione angolare dell'asse stesso. Dopodiché si è dedotto che a partire dall'istante in cui il filo cominciava a srotolarsi, t1, la velocità angolare del volano aumentava; questa condizione perdurava fino a che il filo non si era completamente srotolato: da quest'istante in poi la velocità del volane decresceva fino ad annullarsi all'istante t2 per effetto dell'attrito. (2) dove Mz è detto momento motore (agisce fino a t1), mentre MA è il momento generato dalle forze di attrito e ha verso opposto al momento motore. Il momento motore Come si può notare osservando le figure C e D il momento dell'asse e la tensione del filo sono dati dalle leggi: (3) (4) Dalle quali sostituendo si ottiene: (5) Momento delle forze d'attrito Per quanto riguarda la seconda parte della prova essa può essere descritta con la seguente legge: (6) MA è chiaramente opposta ad Mz, poiché ?` è la decelerazione dovuta all'attrito. Inoltre si ha che |?'|