3B Scientific Gyroscope - Manual (Page 11)

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mediante una corda; i due cuscinetti a sfera garantisco-
no una rotazione di lunga durata e pressoché priva di
attrito. La struttura aperta del giroscopio permette di os-
servare in modo ottimale i fenomeni giroscopici.
Scala: da – 45° a +45°
Divisione scala: 1°
Disco circolare: 250 mm Ø
Peso del disco: 1.500 g
Peso dei contrappesi: 50 g, 1.400 g
Peso totale: 4.650 g
2.2 Accessori per giroscopio
Il set di accessori per il giroscopio U52006 è costituito da
un disco circolare e un contrappeso supplementari. Ser-
ve per dimostrare l’annullamento dei fenomeni girosco-
pici causato da due dischi contrapposti che ruotano allo
stesso numero di giri.
3. Teoria
Con il termine giroscopio si intende un corpo rigido che
ruota attorno ad un asse fissato in un punto fisso. Se sul
giroscopio non agiscono momenti torcenti esterni, l’asse
rotante (contemporaneamente all’asse del momento ci-
netico) mantiene la propria posizione nello spazio. Se
sull’asse interviene una forza esterna, il momento tor-
cente modifica il momento cinetico. L’asse si sposta late-
ralmente. Il giroscopio si muove in direzione verticale
rispetto all’asse del corpo e alla forza incidente. Questo
movimento viene denominato precessione. Se un giro-
scopio che ruota ad un basso numero di giri riceve un
urto contrario al suo asse di rotazione, questo momento
torcente innesca un ulteriore movimento di rotazione. Il
giroscopio compie movimenti basculanti, chiamati nu-
tazione. Generalmente, questi movimenti si sovrappon-
gono.
4. Utilizzo
•
Posizionare il piede di supporto 5 su un piano di
lavoro piatto e stabile.
•
Inserire e fissare l’asta del supporto 6 nel piede.
•
Inserire l’asse del giroscopio 2 nel supporto.
•
Allineare orizzontalmente l’apparecchio con la livella
bm .
•
Infilare il disco circolare 1 e i contrappesi 7 , 8
sull’asse. Bloccare il disco circolare con l’anello elasti-
co. Mettere in equilibrio il giroscopio. Eseguire la re-
golazione di precisione con la vite di registro
9 .
•
Avviare la rotazione dell’apparecchio manualmente
o con la corda avvolta sul tamburo
3 .
5. Esempi di esperimenti
Per l’esecuzione degli esperimenti sono inoltre necessari
i seguenti apparecchi:
•
U11901 Cronometro meccanico con addizione per la
misurazione della frequenza di precessione e nuta-
zione
•
U15002 Asta di supporto e U13250 Doppio manicotto
per il fissaggio del giroscopio
•
U18020 Fotocellula e U21005 Contatore digitale per la
misurazione del tempo di rotazione del disco circola-
re
5.1 Determinazione del momento d’inerziaIdel
disco circolare
•
Montare il giroscopio come indicato nella Fig. 1 e
metterlo in equilibrio.
•
Viene esercitato un determinato momento torcente
D sul disco circolare. Viene misurata l’accelerazione
angolare d
ω
/dt incidente. Ossia:
d D
dt I
ω =
•
Avvolgere la corda sul tamburo di avvolgimento, ap-
pendere un peso all’estremità della corda e lasciarlo
cadere.
•
Per il momento torcente D vale la regola D = mgr
(m = massa del peso in accelerazione e r = raggio del
tamburo di avvolgimento).
•
Per determinare l’accelerazione angolare viene misu-
rato il tempo
∆
t partendo dallo sblocco del disco fino
alla caduta del peso sul pavimento.
•
Quindi determinare immediatamente la velocità an-
golare
ω
E
. A tale proposito, misurare la durata di un
giro del disco con la fotocellula. Prima dell’esperi-
mento, incollare una striscia di carta morbida sul bor-
do del disco circolare.
•
Il momento d’inerzia I viene calcolato come segue:
d
dt t
ω ω =
∆
E
D t
I =
∆
ω
E
5.2 Precessione
•
Obiettivo dell’esperimento è la dimostrazione della
precessione e l’analisi del rapporto tra durata di pre-
cessione e frequenza di rotazione del disco.
•
Montare il giroscopio come indicato nella Fig. 2 e
metterlo in equilibrio.
•
Appendere il peso supplementare all’asse.
Fig.1: Determinazione del momento d’inerzia del disco circolare