Esperimento sull’attrito di una corda

Come è strutturato l’esperimento?

Gli studenti analizzano l’attrito tra una corda e una barra. L’esperimento è diviso in tre parti:

1. Determinazione delle forze e del coefficiente d‘attrito con massimo attrito statico
2. Determinazione delle forze e del coefficiente d‘attrito con attrito dinamico
3. Determinazione delle forze con attrito dinamico in funzione dell’angolo di avvolgimento e del coefficiente di attrito dinamico

Cosa imparano gli studenti?

• Imparano e applicano la legge di Euler-Eytelwein
• Imparano come mai bastano pochi giri attorno ad una bitta per tenere ferma un grosso battello
• Imparano a costruire, eseguire ed interpretare un esperimento di fisica

Potete motivare i vostri studenti, perché

• è sorprendente
• spiega un fenomeno quotidiano
• si scopre una legge fisica grazie a semplici intuizioni

Che materiale serve per l’esperimento?

• Spago
• 2 dinamometri (sensibilità 0 – 3 N, 0 – 10 N)

Attenzione: la scala del dinamometro deve essere tarata in base alla posizione di utilizzo (verticale verso l’alto, verticale verso il basso, orizzontale, etc). Questo si effettua girando la vite di regolazione.

• Materiale di sostegno: Supporto da tavolo, sbarra di supporto, guaina, Sbarra di supporto per la misurazione dell’attrito
• Carta millimetrata
• Bollitore, recipiente per acqua (con acqua), bilancia
• Pesi
• Tovaglioli di carta

Per chi è ideale l’esperimento?

L’esperimento è ideale per classi che svolgeranno la maturità tra due anni. Gli studenti devono conoscere le funzioni esponenziali. Il fenomeno può essere capito anche da allievi più giovani.

Quanto dura l’esperimento?

Circa 150 minuti. Chi vuole trovare la soluzione completa avrà bisogno più tempo.

Download Esperimento

L’esperimento può essere facilmente esteso, per esempio:

• Testare sbarre di diversi diametri. Il fattore sorprendente è che l’effetto dipende solo dall’angolo di avvolgimento.
• Discutere esempio di impiego. Per esempio, i freni delle biciclette non oliati o arrugginiti. Qui lo spreco delle forze aumento molto velocemente, e l’effetto frenante è ridotto.

Chi l’ha inventato?

L’idea viene dalla Olimpiadi Asiatiche di Fisica 2012. L’esperimento è stato rivisitato Markus Meier.

Dove trovo la soluzione?

Sul sito internet delle Olimpiadi della Fisica: http://swisspho.ch/it/exams

A proposito degli autori

Barbara studia matematica nel master al Politecnico di Zurigo. Ha potuto partecipare alle Olimpiadi Internazionali di Fisica nel 2014 in Kazakistan, e da allora aiuta nell’organizzazione delle Olimpiadi della Fisica traducendo e correggendo gli esami, ha inoltre già accompagnato la delegazione svizzera alla competizione internazionale.

Markus ha studiato fisica al Politecnico di Zurigo dove era anche coinvolto nella promozione della fisica. Da dieci anni collabora alle Olimpiadi della Fisica e ha già accompagnato tre delegazioni alle Olimpiadi Internazionali. Come docente di fisica alla Alten Kantonsschule Aarau si è impegnato per la preparazione degli studenti per le olimpiadi. Dall’estate 2018 è ora pensionato.

Traduzione

Michele Dolfi