Il moto di caduta libera

 Unità 7 IL MOTO DEI CORPI ›› 2 Tipi di moto

IL MOTO DI CADUTA LIBERA

Un esempio importante di moto uniformemente accelerato è quello di caduta libera dei corpi.
Un corpo che cade, infatti, è attratto verso il centro della Terra dalla forza di gravità: se si trascura la resistenza dell’aria, questa forza fa sì che l’accelerazione che il corpo subisce sia costante. Tale accelerazione, detta accelerazione di gravità e indicata con la lettera g, è pari a 9,8 m/s2 ed è la stessa per tutti i corpi che cadono sulla Terra, indipendentemente dalla loro massa.

In assenza di aria, cioè nel vuoto, un corpo che cade aumenta la propria velocità di 9,8 metri al secondo: la sua velocità può essere calcolata moltiplicando g per il tempo trascorso dall’inizio della caduta, espresso in secondi: v = g × t .


Accelerazione di gravità

    SCIENZE +     Attrito provvidenziale

L’accelerazione di gravità che subisce un corpo che cade e non si trova nel vuoto viene contrastata da una forza, chiamata attrito, che si sviluppa per la resistenza che l’aria, o meglio l’atmosfera, oppone alla caduta del corpo. Con l’aumentare della velocità di caduta, anche l’attrito aumenta e, se il corpo in caduta ha una superficie tale da sviluppare sufficiente attrito, a un certo punto può annullare l’accelerazione di gravità e fare in modo che la velocità di caduta resti costante. È questo il principio applicato nella costruzione e nell’utilizzo dei paracadute.

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SPERIMENTIAMO ›› LA CADUTA LIBERA

OCCORRENTE

Un sasso; un metro; un cronometro; un foglio di carta da pacchi; scotch; un pennarello; un cuscino o un altro oggetto per attutire la caduta al suolo.

TEMPO NECESSARIO

30 minuti.

COME PROCEDERE

Fissiamo al muro la carta da pacchi con lo scotch, misuriamo con il metro 50, 100 e 150 cm e segniamo con il pennarello in corrispondenza di questi valori delle tacche ben visibili. Alternandoci con i compagni, facciamo ora cadere il sasso da ciascuna altezza, cronometrando il tempo di caduta e annotando i valori registrati (poniamo un cuscino, o un altro oggetto adatto, nel punto di caduta in modo da attutire il colpo sul pavimento). Ripetiamo più volte l’esperienza, per calcolare poi la media dei valori ottenuti (poiché questi valori saranno molto bassi è molto probabile che si compiano degli errori nel misurarli: eseguendo più tentativi e calcolando la media eventuali errori verranno in qualche misura compensati). Realizziamo infine un grafico con i valori ottenuti, indicando il tempo di caduta sull’asse delle ascisse e l’altezza sull’asse delle ordinate. Se le misurazioni sono state sufficientemente accurate, possiamo osservare che tempo e spazio non sono direttamente proporzionali: il tempo impiegato, per esempio, non triplica portando l’altezza da 50 a 150 cm. Il moto di caduta libera è infatti un moto uniformemente accelerato, in cui spazio e tempo non sono direttamente proporzionali, perché al passare del tempo la velocità aumenta in maniera crescente, e con essa lo spazio percorso.

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SPERIMENTIAMO ›› MASSA E ACCELERAZIONE DI GRAVITÀ

OCCORRENTE

Un libro; un foglio.

TEMPO NECESSARIO

10 minuti.

COME PROCEDERE

Prendiamo in una mano un foglio di carta di dimensioni inferiori a quelle delle pagine del libro, e nell’altra il libro, e lasciamoli cadere nello stesso momento.
Mettiamo poi il foglio sopra la copertina del libro e lasciamo cadere il libro.
Osserviamo che nel primo caso il libro cade prima del foglio, perché la resistenza dell’aria ha rallentato in modo diverso i due corpi, a seconda della massa di ciascuno. Nel secondo caso invece i due oggetti sono caduti insieme, perché il libro ha vinto la resistenza dell’aria e ha “protetto” da essa il foglio, che in questo modo non è stato rallentato più del libro. Poiché la massa del foglio è rimasta costante, abbiamo avuto una prova che l’accelerazione di gravità non dipende da essa.

  Uso le domande guida  

  • In quale modo variano spazio e tempo nel moto rettilineo uniforme?

  • Che cos’è un moto vario?

  • Quando un moto è uniformemente accelerato?

  • Qual è l’accelerazione di un corpo in caduta libera?

Scienze evviva! - volume A
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