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L'obiettivo di questo hackathon è sviluppare metodi e tecniche di analisi avanzate per ridurre alcune incertezze sistematiche delle esperienze dei laboratori di Fisica del primo e secondo anno, utilizzando strumenti di acquisizione dati programmabili come Arduino e Raspberry Pi.
Misura della viscosità della Glicerina
Misura della viscosità della Glicerina
Contesto: la viscosità della glicerina dipende dalla temperatura alla quale si trova il liquido.
Sfida: utilizzando sensori dedicati si misureranno le condizioni ambientali, mentre la velocità di caduta delle sferette metalliche sarà misurata utilizzando telecamere allineate con la scala graduata del cilindro contenente la glicerina.
Risultato: durante l'hackathon a partire da Rapberry PI, sensori e telecamere si costruirà l'apparato di misura e si poteranno a termine le misurazioni con il sistema sviluppato.
Misura di g tramite la caduta libera di sferette metalliche
Misura di g tramite la caduta libera di sferette metalliche
Contesto: la misura del tempo di caduta di una sferetta d'acciaio risente criticamente dalla precisione con la quale se ne determinano i tempi di partenza e di arrivo.
Sfida: programmando il rilascio della sferetta tramite un elettro-attuatore magnetico si può programmare il tempo di avvio della misura, mentre una o più fotocellule possono essere utilizzate per una misura precisa dei tempi di transito della sferetta.
Risultato: progettare e realizzare l'apparato sperimentale disegnando il supporto per la sferetta che potrà essere stampato in 3D. Ottimizzare l'utilizzo della strumentazione e del software in modo da minimizzare l'errore sulla misura della costante di accelerazione gravitazionale g.
Oscillazioni smorzate e forzate
Oscillazioni smorzate e forzate
Contesto: una massa fissata ad una molla costituisce un pendolo il cui moto è descritto da un moto armonico. Il variare dell’ampiezza dell’oscillazione in funzione della frequenza della forzante mette in evidenza il fenomeno della risonanza.
Sfida: il setup consiste in una molla agganciata ad un supporto, un peso e un sonar posizionato alla base del supporto. L’obiettivo è la caratterizzazione delle oscillazioni del sistema. Se l’oscillazione è sollecitata da una forzante, sarà possibile ricavare la curva di risonanza caratteristica del sistema al variare della frequenza della forzante. Lo scan di frequenze, l'acquisizione e l'analisi dei dati potranno essere completamente automatizzati.
Risultato: effettuare la caratterizzazione del sistema molla-massa e ottimizzare il setup in modo da minimizzare il rumore nel segnale acquisito dal sonar.
Misura di G tramite bilancia di Cavendish
Misura di G tramite bilancia di Cavendish
Contesto: La bilancia di torsione di Cavendish consente di misurare la forza di attrazione gravitazionale tra due masse e di ricavare il valore della costante di Gravitazione Universale G.
Sfida: realizzare un software di analisi video per ricostruire in tempo reale la posizione del laser riflesso dalla bilancia di Cavendish su uno schermo inquadrato da una telecamera.
Risultato: misura accurata di G e riduzione delle incertezze di misura.
Misura di g tramite piano inclinato
Misura di g tramite piano inclinato
Contesto: La misura della costante di accelerazione gravitazionale g può essere fatta tramite lo studio del moto di un carrello lungo un piano inclinato.
Sfida: L'accelerazione del carrello si può misurare determinando il tempo di transito del carrello in posizioni specifiche con fotocellule posizionate lungo il binario. Nell'intento di minimizzare le incertezze di misura, il progetto includerà il disegno e la stampa 3D dei supporti per le fotocellule e la realizzazione del meccanismo di sgancio del carrello.
Risultato: ottimizzare l'apparato sperimentale in modo da rendere le misure riproducibili minimizzando così l'errore sulla stima di g.
Il moto di un pendolo semplice
Il moto di un pendolo semplice
Contesto: Studio delle oscillazioni di un pendolo per ottenere una misura della costante di accelerazione gravitazionale g.
Sfida: una sfera appesa ad un filo a sua volta fissato in modo da obbligarla ad oscillare lungo un asse costituisce un pendolo semplice, il cui moto è di tipo armonico lungo l'asse di oscillazione con pulsazione determinata dalla costante di accelerazione gravitazionale g. Si sviluppa un sistema di acquisizione della posizione della sfera in real-time utilizzando una telecamera per studiare il moto della sfera.
Risultato: Ottimizzare l'apparato sperimentale per osservare il moto di oscillazione del pendolo con la videocamera. Sviluppare il programma di acquisizione della posizione della videocamera in real-time. Analizzare i dati per misurare g.
Giroscopio
Contesto: messa in funzionamento di un giroscopio da utilizzare nel laboratorio didattico del primo anno per verificare la legge di conservazione del momento angolare.
Sfida: verificare il funzionamento del giroscopio e ideare esperimenti basati sulla conservazione del momento angolare con il materiale a disposizione.
Risultato: ideare esperimenti per verificare la legge di conservazione del momento angolare.
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