Efficienza di un motore - generatore

Area : FISICA
A.s. 2000-2001

Scuola: Liceo Scientifico 'Leonardo da Vinci'-Treviso

Autori dell'esperimento: classe 3 B P.N.I.

Schede a cura di Bona Fabio - Lucchese Michele – Pavan Marco - Rocco Lorenzo

Insegnante: Luisa Bari

L’energia fornita dal motorino elettrico è pari alla variazione di energia potenziale gravitazionale della massa che sale?
Il generatore produce energia pari alla variazione di energia potenziale gravitazionale della massa che scende?
Considerando alcune macchine fatte dall’uomo e progettate allo scopo di trasformare l’energia da una forma all’altra, l’energia che otteniamo dalla macchina nella forma voluta è chiamata energia in uscita.
Naturalmente vorremmo che l’energia in uscita fosse uguale in quantità all’energia di entrata, che è l’energia che forniamo alla macchina.
Ma quando una macchina è usata per trasformare l’energia, l’energia utilizzabile in uscita è sempre minore di quella di alimentazione.
Per conoscere in che relazione stanno l’energia in uscita e quella in entrata definiamo il rendimento di una macchina come rapporto tra l’energia utilizzabile in uscita e l’energia in entrata.
Rendimento = Energia utilizzabile in uscita/Energia in entrata

Cosa fare

• Predisporre il computer e l’interfaccia per effettuare la registrazione dei dati.
• Controllare che il commutatore sul motorino sia abbassato e quindi spento e che la massa appesa sia a terra.
• Fare clic su “REC” per dare inizio alla registrazione dei dati.
• Portare il commutatore sul motorino in posizione “on” (alzato) e lasciare che il motore sollevi la massa fino all’esaurimento del filo.
• Quando la massa arriva alla massima altezza portare il commutatore in posizione “off” (abbassato), lasciando che la massa cada lentamente e che tocchi terra.
• Fare clic su “STOP”.
  

Cosa osservare

Si creano due grafici come i seguenti:

Ein (J) = I * Dt * V

Eout (J) = (V*Dt)²/ (R*Dt)

W (J) = M*G*H

Il rendimento (e) del motore elettrico è il rapporto tra la variazione di energia potenziale gravitazionale (W) e l’energia elettrica da esso utilizzata (Ein) per alzare la massa e si esprime in percentuale.

e = W / Ein * 100 (%)

Il rendimento del generatore è invece il rapporto tra l’energia elettrica prodotta (Eout) e la variazione di energia potenziale gravitazionale (W), si esprime anche questo in percentuale:

e = Eout / W * 100 (%)

Grafico che rappresenta i rendimenti:

Effettuando più misurazioni con masse differenti dal grafico si nota che il motore ha generalmente un rendimento superiore rispetto a quello del generatore quando le masse considerate sono relativamente piccole, mentre in presenza di masse più consistenti la tendenza è che il generatore supera in efficienza il motore, oltre la massa di 1,2 kg non si può andare..

Come si può osservare il rendimento, sia del motore che del generatore, non è mai pari al 100%, e non supera il 30%. Questo perché vi sono altre trasformazioni di energia durante l’esperimento, in entrambi infatti parte dell’energia in entrata si trasforma in energia interna (calore).