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Legge di Hooke

Scuola secondaria di primo gradoFisicaEquilibrio statico di una molla ideale, g = 9,8 N/kg

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Informazioni su questo esperimento

Appendi una massa a una molla ideale e misura quanto si allunga. Registra una serie di punti forza-allungamento, poi modifica la rigidezza della molla per confrontare le pendenze. Il disegno della molla mostra le posizioni di equilibrio, non il movimento mentre la massa si assesta.

Obiettivi di apprendimento

  • Metti in relazione il peso sospeso con l’allungamento della molla in equilibrio
  • Determina la rigidezza della molla dalla pendenza di un grafico della forza in funzione dell’allungamento
  • Calcola l’energia immagazzinata in una molla allungata

Come si usa

  1. 1Mantieni la rigidezza a 20 N/m. Inizia con una massa pari a zero e registra il punto.
  2. 2Aumenta la massa a 0,50, 1,00 e 1,50 kg, registrando ogni volta la forza e l’allungamento.
  3. 3Calcola la forza divisa per l’allungamento per ogni punto con massa diversa da zero. Confronta il risultato con la rigidezza selezionata.
  4. 4Mantieni i punti registrati, aumenta la rigidezza e confronta la nuova retta con le misurazioni originali.

Il modello

In equilibrio, la forza della molla bilancia il peso della massa sospesa
Allungamento misurato a partire dalla lunghezza della molla scarica
Energia potenziale elastica rispetto alla molla scarica

Ipotesi

  • La molla è priva di massa e obbedisce a una legge della forza lineare per tutti gli allungamenti mostrati. Le molle reali hanno un intervallo elastico limitato.
  • Ogni stato visualizzato è in equilibrio statico; le oscillazioni e lo smorzamento non sono simulati.
  • La massa sospesa è considerata un carico puntiforme e la gravità è uniforme, pari a 9,8 N/kg.

Provalo in classe

  1. Q1Quale allungamento dovrebbe produrre una massa di 1 kg con una rigidezza di 20 N/m?
  2. Q2Se la rigidezza raddoppia a massa costante, cosa succede all’allungamento e all’energia immagazzinata?
  3. Q3In che modo una curva sperimentale forza-allungamento non lineare potrebbe rivelare i limiti di questo modello?

Domande frequenti

Una molla più rigida produce un grafico più ripido?

Sì. La forza è riportata sull’asse verticale e l’allungamento su quello orizzontale, quindi la pendenza è la rigidezza k in N/m.

Perché la molla simulata può allungarsi così tanto?

Questo è un modello lineare ideale senza limite elastico. Una molla reale può deformarsi permanentemente o rompersi prima di raggiungere grandi allungamenti.