Calcolo dell'energia meccanica nella oscillazione di una molla
Un filmato della Associazione per l'Insegnamento della Fisica rappresenta le oscillazioni di una molla con 300 fotogrammi al secondo. Il nome del filmato è oscillo.MOV (24 MB)
Analizzando il filmato con il Tracker si possono analizzare come variano le energie potenziale gravitazionale, potenziale elastica, cinetica e totale al variare del tempo.
I dati elaborati dal Tracker prendendo un fotogramma ogni quattro sono riportati nel seguente file di foglio elettronico : oscillaz_vel.xls
La massa dell'oggetto che oscilla è 0,871 kg e la costante elastica è 16 N/m.
Energia potenziale gravitazionale m g h
Il riferimento cartesiano è scelto in modo che la y iniziale corrisponda all'allungamento zero della molla. I valori della y non sono sempre positivi e perciò per calcolare l'energia potenziale gravitazionale è necessario aggiungere un valore costante (ad es. 0,6 m) al valore corrente della y in modo tale che la quota h risulti sempre positiva . Questa energia può essere calcolata da una quota zero arbitraria.
Energia potenziale e elastica 1/2 k allungamento2
Per calcolare l'energia potenziale elastica basta considerare il primo valore della y come il valore corrispondente all'allungamento zero e quindi bisogna elevare al quadrato la differenza fra il valore corrente di y e il suo primo valore e questo sarà l'allungamento al quadrato.
Energia cinetica 1/2 m v2
Calcolare l'energia cinetica è facile quando si dispone della velocità.
Energia totale
La somma delle tre energie precedentemente illustrate fornisce l'energia totale meccanica che teoricamente dovrebbe restare costante al variare del tempo. Si può calcolare la media dell'energia totale e il relativo scarto quadratico medio facendo il rapporto s.q.m. / media.