Un caffè col fisico

Coffee Break “Chez Jasmine”: Galileo e la caduta dei corpi

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Buon Venerdì e buon pomeriggio dalla caffetteria “Chez Jasmine”.

Prima di partire, un piccolo invito ai lettori: siccome questa rubrica, che appare ogni due settimane, sempre al Venerdì, è dedicata ai fenomeni fisici di cui abbiamo esperienza tutti i giorni, siete liberissimi di indicarmi dei fenomeni a cui siete interessati e di cui vorreste una spiegazione: mi impegno volentieri a tentare di darvi risposta!

L’argomento di oggi è sicuramente legato all’esperienza quotidiana, visto che mi è venuto in mente quando il cucchiaino in bilico sul tavolo è caduto facendo un rumore terribile, si sono girati tutti.

E a noi che ce ne importa?

Eh, probabilmente niente, ma ci sono alcuni fatti interessanti riguardanti la caduta dei corpi sotto l’effetto della gravità e per risalire ai primi studi sistematici di tale fenomeno fisico bisogna andare ai veri primordi della fisica, ai tempi di Galileo.

Galileo, tra le altre cose, è famoso perché a suo tempo si divertiva a lanciare palline (non dico palle che poi suona male) di varia dimensione e peso dalla torre di Pisa, per misurare il loro tempo di caduta.

gravitation

Questa storia degli esperimenti alla torre di Pisa di Galileo non ha in realtà nessun riscontro nei suoi appunti, ma fù più volte citata nei racconti biografici del suo discepolo (oggi si chiamerebbe studente di dottorato), Vincenzo Viviani.

Ad ogni modo, lo sapete perché gli oggetti cadono? Penso di sì, ma giusto per fissare le idee: tutti gli oggetti che possiedono massa si attraggono tra loro con un intensità che aumenta con l’avvicinarsi dei corpi e a seconda della massa che posseggono i due corpi.

Questa è una legge universale, vale, o almeno lo assumiamo (ricordate il principio cosmologico?), in tutto l’Universo.

Quindi in particolare vale qui sulla nostra amata (non da tutti ahimè) Terra. Il fenomeno degli oggetti che cadono è dunque in realtà un’attrazione reciproca tra l’oggetto, diciamo una pallina di 1 kg, e la Terra.

Siccome la Terra pesa molto, ma molto di più della pallina, circa 6 milioni di miliardi di miliardi di volte più pesante (6 seguito da 24 zeri) allora gli effetti si vedono solo sulla pallina.

Veniamo alla seguente domanda, che Galileo stesso si era posto a suo tempo, quando la legge di gravitazione universale era ben lontana dall’essere formulata.

Se prendiamo due palline di peso differente, diciamo 1 kg e 100 kg e le lasciamo cadere dalla finestra di casa nostra (occhio alla gente sotto) , quale arriva prima tra le due?

La risposta che ci viene subito è: quella più pesante, ma è sbagliato! Arrivano insieme!

Non dire baggianate, se tiro dalla finestra una piuma e una lavatrice mica arrivano di sotto insieme…

No infatti, ma non per via della gravità, ma per il diverso attrito con l’aria!

Il tempo di caduta libera di due corpi non dipende dal peso di questi. Infatti, nel caso non ci sia nessun attrito con l’aria, diciamo in uno spazio completamente vuoto, l’equazione del tempo di caduta è semplicemente

tempo = Radice quadrata di due volte la distanza da terra diviso l’accelerazione di gravità sulla Terra (pari a circa 10 metri al secondo quadrato).

Quindi, nel caso di cui parlavo sopra, il tempo sarebbe 1 secondo per entrambe, se la nostra finestra si trova a 5 metri da terra.

Falling_ball

Semplice no?

Ciò che complica le cose è ovviamente l’attrito con l’aria: qui entra in gioco la forma dell’oggetto. Un oggetto molto esteso offre molta più resistenza di una pallina di pochi centimetri di diametro. Inoltre, nel caso della piuma, se l’oggetto è estremamente leggero anche la brezza più leggera è in grado di deviarne la caduta, rallentandola.

Beh insomma, il mio punto della pausa caffè di oggi era di farvi render conto che alcune cose che diamo per scontate non sono poi così banali e che molte volte diamo delle spiegazioni dei fenomeni che osserviamo ogni giorno che partono da presupposti sbagliati, come per l’esempio degli oggetti che cadono: siccome spesso oggetti di grande massa sono anche di grandi dimensioni, il nostro cervello ha assunto che i loro tempi di caduta brevi dipendano dal loro peso, non dalla loro forma.

Ecco, questo è quanto per oggi.

Alla prossima!

 

 

 

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