Rotaia a cuscino d'aria
Data pubblicazione: 12-mar-2011 8.52.59
Nel laboratorio di fisica del Sisto V c'è una bella rotaia a cuscino d'aria. La caratteristica di questo apparato è che elimina l'attrito con la superficie.In quasi tutti i fenomeni fisici quotidiani, l'attrito è importantissimo. Questo fatto ha confuso i fisici per secoli! I greci ad esempio, erano convinti che per mantenere in moto un oggetto a velocità costante sia necessario fornirgli una forza costante. Questo sbaglio è più che giustificabile; ad esempio anche nella nostra esperienza quotidiana, per mantenere la velocità della nostra automobile a 100 km/h dobbiamo far funzionare il motore, e lo stesso discorso possiamo farlo per tantissimi altri fenomeni, dal moto dei fluidi a quello della corrente elettrica. Questo comportamento è sempre causato dall'attrito.
Fortunatamente, verso la metà del 1600, Galileo Galilei intuì che l'attrito aveva accecato i fisici precedenti, e che per scoprire le vere cause del moto bisognava cercare di eliminarlo. E' proprio a questo che servono il pendolo e la rotaia a cuscino d'aria: sono sistemi in cui l'attrito è così basso da permetterci di vedere le cause del moto.
La legge d'inerzia.
Mezzo secolo dopo Galileo, è stato Newton a formulare le leggi che regolano il moto degli oggetti fisici, dando forma agli studi di numerosi scienziati precedenti, tra cui lo stesso Galileo e Cartesio.
La prima delle leggi di Newton, il principio d'inerzia, è straordinariamente semplice e può essere espressa in un linguaggio poco matematico:
Un corpo permane nel suo stato di moto se non è soggetto ad una forza esterna.
In altre parole, un corpo mantiene la propria velocità se nessuno lo disturba. Quindi per verificare la cosa dobbiamo cercare un sistema fisico sul quale non agiscono forze, in particolare non agisce l'attrito.
Mentre Galileo fece uno sforzo concettuale per ignorare l'attrito nel moto di caduta degli oggetti, nel piano inclinato o nel pendolo, Newton ebbe un'intuizione rivoluzionaria: anche i pianeti si muovono soggetti alle stesse leggi che sperimetiamo sulla terra, e il moto dei pianeti non è frenato dall'attrito. Nel mondo cattolico, ma anche in quello protestante, suonava quasi come una bestemmia.
La prima esperienza è servita per verificare se la velocità di un vagoncino varia o meno man mano che
il carrellino avanza. Il vagoncino era lanciato da una fionda fatta con un elastico.
Abbiamo variato la posizione delle fotocellule lungo la rotaia e costruito una tabella con la distanza tra le due fotocellule e il tempo per coprire questa distanza. Il rapporto tra queste due quantità è la velocità, e abbiamo verificato che in effetti è costante.