Quali sono i fattori che influenzano il moto di caduta in aria?
Qual è il moto di un corpo in caduta libera?
Lo studio del moto in aria ha affascinato gli uomini sin dai tempi antichi, Aristotele affermava che tutti i corpi cadono con velocità costante in aria e che la velocità dipende dal peso dei corpi. Si è dovuto attendere Galileo Galilei che con i suoi celebri esperimenti sul piano inclinato ha capito che il moto in caduta libera, trascurando la resistenza dell’aria, è uniformemente accelerato.
Ci siamo già occupati nella nostra rubrica di laboratorio povero del moto in caduta libera, misurando l’accelerazione di gravità. In questa fase vogliamo soffermarci sulla frase “trascurando la resistenza dell’aria"!!
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Già, in fondo non viviamo nel vuoto, l’atmosfera ci circonda, influenza la nostra vita e il nostro moto (come ben sanno gli ingegneri della formula 1).
Per determinare quali sono i fattori che influenzano il moto di caduta in aria, abbiamo lo stesso problema di Galilei: il moto ha dei tempi troppo piccoli per poter essere misurati con la strumentazione di un laboratorio scolastico.
Per aumentare l’effetto della resistenza dell’aria, allora, ci procuriamo un mezzo fortemente “viscoso”. Insomma simuliamo il moto di caduta dei corpi in un fluido il cui “attrito” sia molto evidente!
Ci occupiamo oggi del moto di caduta di un corpo in un mezzo viscoso!
Quale sarà il moto di caduta?
Prima di sperimentare possiamo ragionare: a tutti sarà capitato, andando in autostrada, da bambini, di mettere la mano fuori dal finestrino; ci accorgiamo che la mano viene “spinta” all’indietro in misura tanto maggiore quanto maggiore è la velocità (nel vuoto questa cosa non accadrebbe). Questa sorta di vento è dovuta all’aria e all’effetto del nostro moto relativamente ad essa.
L’aria è composta da tante particelle e man mano che ci muoviamo , più velocemente, il numero di urti al secondi aumenta: tale fenomeno ha l’effetto di “rallentare il moto” (il linguaggio non è tecnico volutamente!). Tale forza che si oppone al moto la possiamo chiamare forza di attrito viscoso, essa aumenta man mano che aumenta la velocità! Pertanto è lecito aspettarsi che se la nostra velocità raggiungerà un certo valore limite allora la forza di attrito del mezzo sarà uguale ed opposta alla forza responsabile del movimento (in caduta libera il peso).
Da quel momento in poi il corpo cadrà in aria a velocità costante, quasi planando (questa cosa, come spiego ai miei alunni, la sanno bene i gatti … ma magari ve la racconterò un’altra volta! ).
Per il nostro esperimento di laboratorio bastano pochi mezzi , facilmente reperibili, pertanto potremmo affrontare questa nuova esperienza sul Laboratorio Povero dei fluidi viscosi.
In allegato la descrizione dell'esperimento
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 viscosità psn.pdf | [ ] |