La Meccanica classica, formalizzata da Newton nel 1687 attraverso il calcolo numerico e l’analisi matematica, si è sviluppata sulla base di osservazioni relative a fenomeni e ad esperimenti progettati tra il '600 e il '700. Nel laboratorio si trovano alcuni strumenti presenti nei gabinetti scientifici dell’epoca che, per quanto riguarda la meccanica, sono i seguenti:
Il piano inclinato è costituito da :un carrello posto su un piano e fissato a capo da una funicella che passa nella carrucola posta all'estremità del piano stesso; all'altro capo della funicella sono agganciati dei pesetti.
Dopo aver fissato a piacere un'inclinazione, bisogna regolare i pesetti fino a quando la forza che essi esercitano è sufficiente a mantenere il carrello in equilibrio, senza che scivoli lungo il piano.
Usando il piano inclinato si mostra che la forza equilibrante, nulla quando il piano è orizzontale, aumenta all'aumentare dell'angolo di inclinazione del piano.
MATERIALE:
tavola
2 fili
2 carrucole
peso
PROCEDIMENTO
Disporre la tavola verticalmente e fissare un punto H in un capo del primo filo,
far passare il primo filo nella gola di una carrucola G e appendere nel capo opposto del primo filo un peso F.
La carrucola G, può essere trasportata da un secondo filo, che passa attraverso una seconda carrucola, fissata nel punto I.
I punti G,F,I (rappresentati accanto) costituiscono i vertici di un quadrato
All'avanzare della carrucola G lungo la guida, si accorcia il tratto GF, quindi il peso F viene sollevato in direzione verticale FG mentre contemporaneamente esso prosegue anche nel suo moto orizzontale.
L'effetto della composizione simultanea di questi 2 moti, orizzontale e verticale, si manifesta con una traiettoria obliqua che coincide con la diagonale del quadrato.
Il paradosso meccanico è esperimento basato su un corpo formato da due coni di legno aventi le basi in comune, collocato all'estremità inferiore di due guide disposte a V e inclinate in modo tale che il vertice V risulti più basso e dove il corpo è libero di scorrere.
Il corpo lasciato libero sembra risalire spontaneamente lungo le guide.
In realtà il baricentro del corpo non sale ma scende, per la geometria del sistema.
Ripetendo la stessa esperienza con un cilindro si vede come esso si muova in verso opposto.
Questo "paradosso meccanico" è dovuto all'influenza delle forze in gioco e alla forma delle guide. Mentre il baricentro del doppio cono si abbassa, il suo movimento appare controintuitivo: sembra seguire una traiettoria che lo porta a una posizione più alta, contraddicendo le leggi fisiche classiche.
Questo comportamento invita a riflettere sulla natura delle forze e sull'equilibrio nei sistemi meccanici.
PROCEDIMENTO:
si fa scorrere una pallina lungo il canalino curvo AB
la progressiva diminuzione dell'inclinazione del canalino porta la pallina a muoversi su una traiettoria orizzontale fino al punto B
Dal punto B in poi, invece, il moto della pallina è libero, produce una traiettoria curva, dimostrabile essere una parabola, che è il risultato di 2 moti:
1) moto orizzontale di traslazione con velocità costante
2)moto verticale di caduta, con velocità che cresce proporzionalmente al tempo, per effetto della forza di gravità.