Obiettivo: studiare la relazione che lega la variazione del tempo di oscillazione di un pendolo semplice al variare del numero di oscillazioni
Prerequisiti: dopo la prima serie di misure abbiamo fatto un'indagine sui fattori da cui dipende il periodo di un pendolo e abbiamo riportato i risultati in questa pagina
Materiali: asta di sostegno, morsetti di fissaggio, astina di sospensione, filo, massa
strumento | portata | sensibilità |
cordella metrica | 5,000m | 0,001m |
cronometro | 0,01s |
Schema dell'apparato sperimentale:
Esecuzione delle misure: spostato il pendolo su uno dei due estremi a 20cm dal punto di riposo e lasciato libero di oscillare, sono stati misurati per 5 volte i tempi impiegati a compiere una oscillazion ecompleta.
Quindi si è ripetuta l'operazione e si sono misurati per 5 volte i tempi impiegati a compiere due oscillazioni... e così via sempre con serie di 5 misure per tre oscillazioni, per quattro oscillazioni ...fino a misurare per 5 volte i tempi impiegati a compiere 10 oscillazioni.
I raccolti sono quelli raccolti nella seguente
Tabella:
n (numero oscillazioni) |
t (s) | Tm (s) | EaTm (s) | ErTm | K | Erk |
1 |
2,33 2,42 2,31 2,28 2,46 |
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2 |
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3 |
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4 |
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5 |
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6 |
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7 |
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8 |
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9 |
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10 |
23,58 23,62 23,40 23,36 23,45 |
Legenda:
n numero di oscillazioni
t tempo misurato
Tm tempo medio
EaTm errore assoluto sul tempo medio
ErTm errore relativo del tempo medio
K: pendenza della semiretta: Tm/n
ErK errore relativo di k
Eak errore assoluto di k
Formule usate e esempio di calcolo:
Per ciascun n, cioè per ciascun gruppo di cinque misure
Tm si ottiene facendo la media delle cinque misure relative ad un certo n
cioè: Tm= (t1+t2+t3+t4+t5)/5
EaTm si ottiene calcolando la semidispersione massima delle cinque misure
cioè: EaTm = (tmax-tmin)/2
ErTm si ottiene facendo il rapporto fra errore assoluto e valore medio
cioè: ErTm = EaTm/Tm
K si ottiene facendo il rapporto fra Tm e n
cioè: K = Tm/n
Grafico:
Come si esegue il grafico:
Nel nostro caso la variabile dipendente è il tempo di oscillazione che dipende dal numero di oscillazioni che misuriamo, secondo l'espressione matematica T = f(n)
nel nostro caso n varia da 0 a 10 e quindi avendo a disposizione 400mm si può scegliere come scala sull'asse orizzontale:
40mm:1 (quindi n=2 starà a 80mm, n=3 sarà a 120mm e così via)
per l'asse verticale su cui rappresenteremo il tempo di oscillazione osserviamo che T varia da un minimo di 0,1s (che è l'errore assoluto di Tm) al massimo di 23,4s che è il Tm corrispondente a 10 oscillazioni.
allora proviamo ad assegnare al valore minimo di T l'intervallo più piccolo del foglio, cioè 1mm e proviamo provvisoriamente ad adottare questa scala:
1mm:0,1s e adesso vediamo se con questa scala riusciamo a rappresentare anche il valore massimo di Tm che è 23,4s, esequendo la proporzione:
1mm:0,1s = Xmm:23,4s da cui si ottiene che X vale 234mm, quindi anche il valore più grande di Tm è dentro al foglio (abbiamo a disposizione 270mm)
Quindi possiamo procedere a rappresenatre le dieci coppie di valori trovati di Tm in funzione di n-
Nota che con queste scente di scale potremo mostrare in grafico anche il valore dell'incertezza di ciascun Tm visto che 0,1s si rappresentano con 1mm
Conclusioni: