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Con questo articolo sulla caduta dei gravi intendo affrontare una questione che riguarda il comportamento relativo di corpi in caduta libera.cadutaGravi1

È stato appositamente costruito il progetto di Scratch "gravi in caduta libera" nel quale si simula la caduta di un grave nel quale è stata implementata 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 velocitàelevatissime.

Nell'esperienza quotidiana osserviamo sempre che un corpo lasciato libero cade, cioé viene accelerato verso il centro della Terra e si ferma pure, dato che prima o poi incontra il suolo o una superficie capace di produrre quella forza necessaria a controbilanciare la forza peso data dall'accelerazione di gravità

Quando si tiene in mano un uovo constatiamo che non cade eppure è nel campo gravitazionale e da esso viene accelerato e in effetti si sa che ha un peso.

Perché non cade?

Non è sbagliato dire che l'accelerazione gravitazionale applicata all'uovo viene percepita dal fatto che per sostenere l'uovo dobbiamo applicare una forza verso l'alto per contrastare il peso che lo attira verso il basso.

In questo modo, dato che le due forze sono uguali e contrapposte, si ha una risultante nulla e l'uovo sta fermo (primo principio della dinamica).

Se la mano smettesse di sostenere l'uovo allora vedremmo l'uovo cadere e spiaccicarsi al suolo (è inutile provare con un esperimento reale, fidatevi).

Cosa accade se la mano che sostiene l'uovo viene allontanata verso il basso più rapidamente dell'accelerazione gravitazionale?

Succede che l'uovo non è più sostenuto e cade "quasi" (nota 1) liberamente accelerando (bella scoperta!).

Cosa succede se la mano si abbassa con la stessa accelerazione gravitazionale?

L'uovo cade liberamente lo stesso e sulla mano non ne sentiamo il peso: si sfiorano ma l'uovo non "pesa" sulla mano.

Per meglio comprendere quanto cerco di spiegare ho prodotto questo video video1 animato utilizzando un progetto di Scratch.

Se la mano (la bilancia del video) si abbassa con la stessa accelerazione gravitazionale allora l'uovo non esercita più alcuna forza sulla mano (sulla bilancia).

Si possono fare considerazioni più precise sulla caduta dei gravi ricorrendo a simulazioni realizzate con Scratch.

In particolare la bilancia mentre cade insieme all'uovo non ne rileva il peso per il fatto che entrambi sono in caduta libera.

L'uovo cade perchè non ha nulla che glielo impedisca per cui non è appoggiato sul piatto della bilancia anche se lo sfiora e dal suo canto la bilancia sfugge al contatto con l'uovo cadendo con la stessa accelerazione e così non ne misura il peso

Cadendo insieme l'uovo e la bilancia si muovono liberamente uno rispetto all'altro: fluttuano uno rispetto all'altro.
È quanto accade agli occupanti in una navicella spaziale: tutti gli oggetti fluttuano al suo interno senza che ci sia una direzione di attrazione perchè stanno tutti cadendo liberamente.

Ah, dimenticavo: un oggetto in orbita è in caduta libera esattamente come l'uovo lasciato andare. 

Il satellite cade sempre senza mai riuscire a colpire il suolo perchè viaggia così veloce che l'oggetto che lo attrae dal suo punto di vista "si sposta sempre di lato".

Note

Nota 1: In realtà c'è già un poco di attrito nell'aria, ma questo non impedisce di proseguire il ragionamento potendo immaginare comunque cosa accadrebbe in assenza di aria..

 

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