Misura dell'accelerazione di gravità con uno smartphone
- Alfonso D'Ambrosio
- 26 feb 2016
- Tempo di lettura: 3 min
L'attività qui presentata descrive una attività svolta dalla mia classe seconda Liceo Scientifico.
L'attività è di tipo povero e può essere facilmente riprodotta con costi esigui.
TITOLO: Caduta libera dei corpi
PROGRAMMI UTILIZZATI
Accelerometro (applicazione Physics Toolbox Suite) uno dei primi sensori introdotti negli smartphone, è anche uno dei più usati, anche se inconsciamente.
L’accelerometro oltre ad essere in grado sia di misurare l’accelerazione statica (ad esempio quando ruotiamo lo smartphone sul posto) che l’accelerazione dinamica (ad esempio quando fissiamo lo smartphone su un’automobile in corsa), è in grado di rilevare la posizione di sé stesso nello spazio circostante e quindi successivamente di orientare il display verticalmente o orizzontalmente.
Ed è proprio per questo che l’accelerometro è utilizzato sia per la navigazione, che per applicare il tilt sensing (ovvero la misurazione dell’inclinazione di un corpo).
ABSTRACT
The motion of an object dropped down is influenced by the presence of air. In fact, the air resisted by a resistance to motion that depends on the object's shape. With a series of experiments that mark the beginning of modern physics, Galileo Galilei (1564-1642) showed that the differences between the drop motions depend only on the air resistance. Indeed when the air resistance is negligible, all bodies fall with the same acceleration g, the said acceleration of gravity. On the earth's surface the acceleration of gravity is g = 9.8 m / s2. In reality, the value of g changes from point to point, because it depends inter alia on the height of the point above sea level and from its latitude. “G” on the Earth's surface is between 9.78 m / s2 and 9.83 m / s2; in the calculations we will use the value of 9.8 m / s2.
MATERIALE
Smartphone provvisto di accelerometro
Metro
Ampia superficie di caduta
SVOLGIMENTO
Abbiamo messo lo smartphone all’altezza di caduta desiderata e l’abbiamo lasciato cadere su una superficie morbida per evitare eventuali danni.
L'accelerometro , a riposo, segna una accelerazione di gravità, nella direzione zeta, verticale, pari a 1g (1 accelerazione di gravità del luogo) .
Durante la caduta l'accelerometro segnerà il valore zero nella direzione zeta. Abbiamo osservato l’andamento del grafico dell'accelerazione zeta registrata dal sensore dello smartphone. Con una semplice proporzione, servendoci di un righello, siamo riusciti a calcolare il tempo di caduta, confrontandolo con un intervallo noto. L'intervallo di tempo può essere anche misurato salvando ed esportando il file in un comodo foglio dati.
CONSIDERAZIONI SULL’ESITO DELL’ESPERIENZA
Se lanciamo in aria il telefono, si verificherà un fenomeno piuttosto singolare.
Nel sistema di riferimento del telefono, essendo il corpo in caduta libera, la componente zeta del'accelerazione di gravità (perpendicolare al piano terrestre) sarà nulla. Possiamo sfruttare questo avvenimento per effettuare un esperimento al fine di misurare l’accelerazione di gravità.
Stabiliamo un’altezza definita, che sarà la nostra altezza di caduta, e lasciamo cadere lo smartphone e registriamo il tracciato.
L'intervallo di tempo in cui tutte le accelerazioni risultano 0 (l'attività si presta anche per introdurre il celebre Principio di Equivalenza di Einstein) ci dà un’informazione sulla durata della caduta e sfruttando la legge del moto per una caduta libera è possibile misurare il valore di g, considerando gli errori di misura.
Durante l'impatto l'accelerometro registrerà delle accelerazioni molto elevato e su questo punto è possibile introdurre il concetto di urto e di impulso.
L'accelerazione di gravità misurata è minore dell'accelerazione di gravità del luogo in quanto occorre tener conto anche degli effetti aerodinamici.
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