Fisica 1 - Il laboratorio di Gianni Mastropaolo

Cannonate (con Scratch)

2022-11-07T18:00:53+00:00

Per rappresentare in altro modo quanto accade a proposito dell'attrazione gravitazionale terrestre e della caduta dei gravi in genere, si possono costruire dei progetti di Scratch che prendono in considerazione delle cannonate o comunque delle situazioni nelle quali un oggetto, un proiettile, viene lanciato o "sparato" a velocità in diverse direzioni per vedere cosa accade, specialmente con velocità molto elevate, in presenza della sola gravità.

Non è una animazione ma una simulazione che calcola la posizione usando esclusivamente l'espressione della legge della gravità di Newton.

L'artificio della cannonata ha solo una valenza suggestiva in quanto i ragionamenti che ne conseguono sono indipendenti dalla causa che ha portato il proiettile a trovarsi in quella data posizione, velocità e direzione: l'evoluzione della traiettoria dipende solo dalla posizione, dalla velocità, dalla direzione e dalla gravità, non dalla causa che l'ha prodotta.

Ovviamente si tratta di simulazioni matematiche ottenute come al solito integrando spostamenti calcolati su brevi intervalli di tempo (nota 1).

Coalescenza con Scratch

2023-10-21T06:44:21+00:00

Per coalescenza si intende quel fenomeno che interessa due gocce d'acqua quando si avvicinano e diventano una goccia sola.

In astronomia in astrofisica il termine si usa quando due corpi celesti arrivano a gravitare così vicini da fondersi in un solo oggetto. Se ne è parlato quando sono state rilevate le perturbazioni gravitazionali date dall'unione di due stelle di neutroni nel 2017 (Scienze).

Riprendendo il progetto di Scratch che è utilizza le equazioni della gravità universale di Newton per ricostruire le traiettorie di tre corpi gravitanti, viene realizzato il progetto "coalescenza" nel quale vengono posti due corpi celesti, due stelle, che ruotano strettamente una intorno all'altra ed un terzo oggetto che orbita un po' distante intorno al sistema binario.

ESS: Moti centrali e orbite

2016-04-09T10:49:01+00:00

Con questa applicazione viene simulato il comportamento di un satellite che si trova nel campo gravitazionale della Terra.

Con i dati numerici che si desumono dall'evoluzione delle orbite si possono verificare le leggi di Keplero o si può simulare il comportamento di un bolide che si viene a trovare nel campo gravitazionale terrestre disegnandone la traiettoria.

La simulazione è stata realizzata con Scratch, utilizza il metodo dell'integrazione numerica e permette di vedere cosa accade quando un grave, il Satellite, si trova in una posizione ed una velocità iniziali date.

Isocronismo del pendolo con Scratch

2024-02-29T11:27:04+00:00

Tanto per cominciare le oscillazioni del pendolo non sono isocrone!

È possibile ricostruire una simulazione del funzionamento del pendolo usando Scratch ed eseguire misurazioni del periodo per diverse ampiezze di oscillazione per scoprire che la durata del periodo dipende dall'ampiezza (nota 1).

Si tratta di costruire uno sprite di forma adatta e scrivere l'equazione delle dinamica del moto rotatorio:

{jatex}\tau=I*\ddot{\theta}{/jatex}

che è un'equazione differenziale del secondo ordine.

Successivamente si reiterano integrazioni dell'accelerazione, della velocità e della posizione con il trascorrere del tempo.

Il moto che ne risulta è oscillante con periodo dato in prima approssimazione da una formula ricavata per piccole ampiezze di oscillazione:

{jatex}T_0\simeq 2\pi*\sqrt\frac{l}{g}{/jatex}.

La caduta libera

2022-09-21T15:07:15+00:00

Con questo articolo sulla caduta dei gravi intendo affrontare una questione che riguarda il comportamento relativo di corpi in caduta libera.

È stato appositamente costruito il progetto di Scratch "gravi in caduta libera" nel quale si simula la caduta di un grave implementando la legge del moto uniformemente accelerato con il metodo numerico con l'aggiunta di animazioni per meglio rappresentare la situazione sperimentale.

Si sa che un grave, un corpo dotato di massa, cioè tutti i corpi materiali, se si trovano in un campo gravitazionale accelerano verso il centro di attrazione e se non ci sono attriti od ostacoli raggiungono velocità elevatissime.

La gravitazione di tre corpi

2023-07-02T03:28:06+00:00

Simulazione del comportamento di tre corpi attratti gravitazionalemente-

La rifrazione con un robot anfibio

2022-09-14T06:31:51+00:00

Nel sito "MBTS-club" si indaga sul fenomeno della rifrazione facendo muovere un robot che deve raggiungere un bagnante in acqua il più in fretta possibile.

Il robot può avanzare ad alta velocità sulla spiaggia ed a velocità ridotta quando è in acqua per cui è necessario trovare il punto ideale di ingresso per minimizzare il tempo di intervento per il soccorso.

Lanciare missili (con Scratch)

2023-01-31T10:12:05+00:00

Lanciare missili con Scratch e anche farli atterrare.

Non è una animazione ma una simulazione ottenuta calcolando i parametri del volo usando esclusivamente l'espressione della legge della gravità di Newton e le leggi della dinamica.

Con il progetto di Scratch "Missili" si sperimentano situazioni in cui un missile viene lanciato in verticale utilizzando dei motori a razzo tenendo conto dell'attrito in atmosfera, della variazione della gravità g con la quota e della diminuzione della massa del missile dovuta al consumo di propellente.

Si possono fare anche considerazioni sulle sollecitazioni che subisce un astronauta che si trova dentro il missile e sulla caduta libera.

Moto dei gravi nel vuoto e in aria con Scratch

2022-10-06T12:17:39+00:00

Invece di un'animazione, come alcune usate per l'articolo "La caduta libera", si possono realizzare con Scratch delle simulazioni che permettono di effettuare esperimenti e misurazioni su eventi riprodotti utilizzando il calcolo numerico.
Con il progetto di Scratch "caduta in aria" si può ricostruire ll moto un grave a in prossimità della superficie terrestre e vedere cosa accade nel caso ci sia il vuoto per confrontarlo con un moto più realistico in presenza di aria con diversi coefficienti di attrito.

Palla che rimbalza

2021-03-21T14:17:18+00:00

Costruire un progetto che fa vedere una palla che rimbalza non è molto difficile .

Si tratta di simulare il moto con la reiterazione di uno spostamento.

Lo spotamento viene calcolato come prodotto della velocita per l'intervallo di tempo che in questo esperimento vale 1.

Ad ogni iterazione la velocità viene modificata di una quantità costante, il risultato è un moto uniformemente accelerato.

Poichè la velocità iniziale è rivolta verso l'alto e l'accelerazione è negativa si ha un moto di salita rallentata e di discesa accelerata che è quello della caduta dei gravi.