Le avventure del carrello volante
scopo: Vedere .
materiale necessario: alcuni oggetti di peso nettamente diffrente come una piuma e un dischetto di metallo. Un tubo a vuoto. un carrello a cuscino d'aria (vedi figura oltre)
Siamo partiti dal visualizzare il moto di caduta di diversi oggetti in natura - ad esempio, una piuma e un dischetto di metallo:
traiettoria e tempi di arrivo al suolo risultano completamente diversi.
Questo è coerente con le nostre aspettative, tratte dalla vita di tutti i giorni;
se poi ci domandiamo perché i due corpi cadano in modo diverso, la risposta cui tipicamente i ragazzi arrivano è:
“perché i due corpi hanno pesi diversi”.
Una prova può aiutare a verificare se questa è effettivamente la giusta causa del diverso comportamento:
prendiamo un tubo contenente i due oggetti prima descritti e ne togliamo tutta l’aria:
ora il comportamento è completamente diverso da prima, e la piuma cade contemporaneamente al disco di metallo;
non è dunque il peso il responsabile del diverso modo di cadere, ma l’aria, la cui resistenza (detta attrito)
agisce in modo diverso su piuma e disco. Abbiamo dunque capito che l’aria è una componente indispensabile per capire
il moto di un oggetto; essa può infatti creare attrito e rendere più complesso e lento il movimento di corpi leggeri.
L’aria può però avere anche un effetto opposto: ridurre cioè l’attrito causato dallo scorrere a contatto con un piano (per quanto esso appaia liscio),
frapponendo un sottile strato d’aria tra il fondo dell’oggetto in moto e il piano su cui scivola; è questo il principio del funzionamento del carrello a cuscino d’aria:
Abbiamo visto che, spinto da un piccolo peso esso rimane del tutto inerte se tra carrello e piano non c’è nulla:
ma scorre liberamente in presenza dell’aria.
Questo ci ha consentito di osservare due tipi di movimento: quello del carrello trascinato dal peso
(un moto nel quale notavamo un continuo aumento di velocità), e quello ottenuto fermando il peso e lasciando il carrello muoversi
liberamente: a differenza delle attese, l’oggetto continua a correre e non sembra fermarsi;
tale comportamento viene confermato usando una fotocellula che registra il moto del carrello e, tramite computer,
ne invia un’immagine sulla parete, mostrandoci un grafico delle spazio percorso dal carrello a confronto con il tempo che sta passando:
tale grafico è una retta, e questo ci segnala la diretta proporzionalità tra spazio percorso e tempo impiegato:
stiamo osservando un moto detto uniforme.
Tale moto si verifica, è il caso di sottolinearlo, quando l’attrito è stato eliminato, e nessun peso trascina più il carrello:
se queste condizioni continuassero sulla rotaia, il nostro carrello non si fermerebbe più e continuerebbe a viaggiare su una retta
a velocità costante.
