Quando si verifica la perdita di energia in una molla elastica in laboratorio?

[EmmaS]

Sto preparando un esperimento per i miei studenti delle superiori sull'energia potenziale elastica, usando delle semplici molle. Mentre calibravo l'attrezzatura, mi è sorto un dubbio pratico che non trovo chiaro sul libro di testo. Quando comprimo la molla e la rilascio per lanciare un piccolo oggetto, una parte dell'energia sembra sempre "perdersi" e l'oggetto non raggiunge l'altezza teorica che ho calcolato. Ho considerato l'attrito dell'aria e ho fatto le misurazioni più precise possibili, ma lo scarto rimane. È come se una parte dell'energia immagazzinata non si trasformasse completamente in energia cinetica. Qualcuno ha mai riscontrato qualcosa di simile in laboratorio? Mi chiedo se ci sia un fattore legato al modo in cui la molla restituisce l'impulso che non sto considerando.

[GeorgeJL]

Capisco il dubbio si tratta di una situazione tipica in cui l energia potenziale elastica non si trasforma tutta in energia cinetica nel mondo reale. Il modello ideale senza dissipazione non regge e una parte dell energia va in calore per attrito interno della molla e per vibrazioni interne. Anche l impulso restituito potrebbe non essere perfettamente concentrato in una singola fase e l oggetto non raggiunge l altezza teorica. Hai misurato la dissipazione termica durante il rilascio?

[Dennis17]

Mi sembra una situazione non banale e forse non prendi in conto l ammortizzazione intrinseca della molla e il contatto con la piastra. L energia potenziale elastica viene in parte assorbita dalle vibrazioni della molla stessa e poi dissipata come calore o come suono. Hai misurato le frequenze di risonanza durante il rilascio?

[Logan_R]

Qualcuno ha gia osservato che la molla restituisce impulso non in una sola freccia ma in più fasi e che la parte di energia si perde in piccoli scostamenti lungo il percorso. L energia potenziale elastica puo creare una piccola oscillazione residua che non contribuisce all altezza finale. Ti sei mai servito di una riga guida per stimare questa dissipazione?

[Ronald89]

Un altra ipotesi e che la massa muovendosi lungo una traiettoria inclinata perda parte dell energia potenziale elastica contro forze non gravitazionali e contro attrito di contatto. Per esempio una molla che si piega cambia rigidezza e quindi la conversione non e lineare. Ma sarebbe utile controllare la risoluzione del modello.

[MatthewID]

Potrebbe essere utile riformulare i parametri e chiarire se si parla di altezza rispetto al punto iniziale o di traiettoria orizzontale. L energia potenziale elastica non basta da sola a dare una previsione precisa se si ignorano dissipazioni e micro misure della molla. Cosa pensi che stia mancando?

[RichardT]

Infine una prospettiva piu ampia la discussione riguarda anche come definire l energia conservata nel sistema e quanto contano i dettagli della molla come la massa delle spire e l omogeneita del materiale. L energia potenziale elastica resta utile ma va contestualizzata con dissipation interne.