RELAZIONE : ESPERIMENTO RELATIVO ALL'ALLUNGAMENTO DI ELASTICI
3E - A.S. 98/99
Scopo dell'esperienza: ( Tonino - Valentina - Giorgia - Beatrice)
Lo scopo di questo esperimento è quello di scoprire se l'allungamento degli elastici segue la legge che seguono le molle (L=H + k • N) e quindi se si ottiene una retta nel grafico. In un lavoro precedente avevamo visto che per una molla l'allungamento per unità di peso è costante.
Nella formula per la molla H è la lunghezza iniziale della molla (a riposo), K è l'allungamento prodotto dall'unità di peso (ad esempio una graffetta) e N è il peso attaccato alla molla (nel caso delle graffette N è il numero di graffette appese)
Strumenti utilizzati: (Ornella - David - Aurel)
Modalità di esecuzione dell'esperienza (elastico rosso) : ( Claudio - Beatrice - Valeria)
Prima abbiamo messo l'elastico rosso agganciato sulla tavola ed ogni due graffette aggiunte abbiamo segnato la lunghezza raggiunta dall'elastico (la prima volta abbiamo agganciato una sola graffetta perché il gancetto pesa, all'incirca, come una graffetta); abbiamo riportato i dati anche in una tabella sul foglio elettronico (ogni volta che aggiungevi un dato sulla lunghezza dell'elastico il computer segnava già il punto con la coordinata e la linea del grafico).
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Dopo aver attaccato 10 graffette abbiamo fatto un'ipotesi sulla lunghezza che avrebbe avuto l'elastico dopo aver messo altre 10 graffette. Siccome alcuni di noi avevano trovato un valore costante (3 cm) che si era ripetuto per tre volte di seguito, sono andati avanti mantenendo sempre questo intervallo e arrivando così a 40,4 cm. Continuando ad attaccare le graffette (sempre di 2 in 2) abbiamo trovato che la lunghezza era 35 cm, quindi l'ipotesi si è rivelata sbagliata. |
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I risultati non sono venuti né costanti né con un aumento regolare (solo in alcuni tratti): infatti, come si può notare dal grafico, all'inizio cresce poco, poi c'è la fase centrale in cui cresce di più ed alla fine cresce poco perché è arrivato alla fine del suo allungamento. |
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Alcune ipotesi per interpretare i risultati ottenuti coll'elastico rosso: (Daniele - Tonino - Sara)
- Sara : L'allungamento dell'elastico rosso non è regolare; dal grafico si capisce che non è regolare perché all'inizio l'elastico si allungava poco perché ci sono delle resistenze interne che non fanno allungare bene l'elastico.
- Daniele: Le caratteristiche dell'elastico rosso (più piccolo) sono che le molecole sono disordinate; la forza per allungarle subito serve per riordinarle, poi si allunga tanto e facilmente. Alla fine l'elastico ha raggiunto o quasi raggiunto la massima estensione quindi inizia a rallentare e poi si blocca, perché le molecole si sono allontanate il più possibile: se cerchi di allontanarle ancora si dividono e l'elastico si spezza.
- Tonino : All'inizio del grafico vedrai che l'elastico si allunga lentamente perché le sue fibre , che all'inizio sono intrecciate tra loro, si devono allineare. Nella parte intermedia l'elastico si allunga facilmente e di più perché le sue fibre si sono allineate; nella fase finale si allunga di meno perché è arrivato al suo massimo allungamento.
Ripetizione dell'esperimento utilizzando l'elastico marrone, avente il diametro maggiore di quello dell'elastico rosso: (Beatrice - Chiara)
L'elastico 2 (marrone) è più resistente, più spesso ed ha una lunghezza uguale a quello rosso. All'inizio quando aggiungevi graffette non si allungava di molto, ma solo di pochi millimetri alla volta. Aggiungendo sempre più graffette l'elastico si allungava costantemente di pochi millimetri come la molla.
Allora, dato ciò, sono sorte due ipotesi:
a) L'elastico segue la stessa legge della molla (quasi tutta la classe lo pensava)
b) Daniele sostiene che anche per questo elastico la legge è sbagliata : "Non si allunga subito l'elastico perché è ancora nella fase iniziale , quando le molecole si devono allineare. Non si è ancora sistemata la struttura interna , se andassimo avanti diventerebbe come quell'altro."
Verifica delle ipotesi utilizzando come peso rondelle di ferro invece di graffette:
(Chiara - Beatrice - Emanuele - Maria - Daniele
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Dato che avevamo esaurito le graffette le abbiamo tolte e abbiamo messo delle rondelle, stavolta però andando di 1 in 1 perché pesavano di più e abbiamo notato che stava raggiungendo la fase di allungamento; l'elastico poi si è rotto (perché la molletta di ferro l'aveva intaccato) , però eravamo arrivati ad un punto dove si vedeva già che era una curva e tanto bastava per dire che l'ipotesi fatta all'inizio da Daniele e da noi era giusta…
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Con un peso maggiore come quello delle rondelle la resistenza dell'elastico è come se si fosse sciolta: si è allungato in modo non costante. Infatti è accaduto come nell'elastico 1 : subito nella fase iniziale si allungava di pochi millimetri, poi quando le fibre si sono allineate è partito allungandosi di 1 - 3 cm alla volta…Se gli elastici sono meno resistenti raggiungeranno l'ultima fase più in fretta, mentre quelli più resistenti raggiungono l'ultima fase più lentamente (a seconda del peso applicato). Se ad un elastico più resistente metti più peso di quello che metti ad uno sottile arriva prima all'ultima fase. La caratteristica dell'elastico marrone, più grosso come diametro, è che all'inizio ci sono più molecole da riordinare, quindi la massima estensione la raggiunge dopo, con più peso.
[OSSERVAZIONE : Quanto conta la struttura interna del materiale che forma gli elastici? Gli elastici possono essere fatti con materiali diversi…. Ci sono altre variabili in gioco ?]
In conclusione…: (Alessio - Alessandro - Claudio)
Il grafico degli elastici non corrisponde a quello della molla ; la formula che esprime l'allungamento in funzione del peso è differente da quella valida per la molla: l'allungamento prodotto da ogni graffetta non è costante.
L'elastico è diverso dalla molla; per tutti gli elastici si nota un andamento dello stesso tipo nei grafici che visualizzano la variazione della lunghezza in funzione del peso applicato (questo vale per elastici più resistenti o meno resistenti: basta cambiare peso o continuare con lo stesso fino a che l'elastico non si può più allungare).
[Osservazione: Non dimenticare che anche per la molla la formula proposta vale solo per un certo intervallo di peso, prima che la molla sia deformata in modo irreversibile]
