Magia con Newton

Concetti di base

Fisica	Forze	Gravità	Peso

Introduzione

Ogni giorno sperimentiamo in natura ogni tipo di forze, movimenti, accelerazioni. Ma molte volte non ne siamo consapevoli e non ci rendiamo conto di come funzionano. In questo esperimento verificheremo il funzionamento di base delle forze con questo curioso equilibrio.

Base scientifica

L'esperimento si basa sull'equilibrio delle forze postulato da Newton. La bottiglia rimarrà in equilibrio sul bordo del tavolo grazie al fatto che compenseremo la forza verticale discendente con un'altra verticale ascendente. In questo modo si soddisfa la prima legge di Newton che afferma che un corpo è in equilibrio quando la somma di tutte le forze che agiscono su di esso è nulla.

Materiali

• Una bottiglia piena d'acqua
• Tre stecchi di legno piatti
• Una corda o spago
• Una superficie su cui effettuare l'equilibrio, nel mio caso il bordo di un tavolo
• Un peso per sostenere il sistema nel passaggio intermedio

Preparazione

Prima prepariamo il sistema

1. Indossiamo gli occhiali di sicurezza
2. Legiamo lo spago al tappo della bottiglia
3. Fissiamo con un peso il primo stecco in modo che sporga di circa un terzo dal bordo del tavolo
4. Appendiamo lo spago legato alla bottiglia allo stecco

Procedura

Ora iniziamo con la parte reale dell'esperimento, dove creeremo l'equilibrio delle forze

1. Posizioniamo il secondo stecco in orizzontale in modo che sia sostenuto tra le due parti dello spago. Dobbiamo posizionarlo a una piccola distanza dal primo stecco.
2. Posizioniamo il terzo stecco in tensione tra la punta del primo stecco che sporge dal tavolo e il punto medio del secondo stecco in orizzontale. Questo passaggio è il più complicato, possiamo provare e regolare il secondo stecco fino a quando non riusciamo a farli sostenere da soli.
3. Fai una previsione! Si sosterrà da solo se togliamo il peso che assicura tutto?
4. Ora possiamo rimuovere lentamente il peso che sosteneva il primo stecco e vedere che il sistema rimane in equilibrio senza l'aiuto di forze esterne.

Osservazione e risultati

Come vediamo, il sistema rimane in equilibrio sul bordo del tavolo senza altro aiuto che i tre stecchi utilizzati. La logica ci dice che questo non dovrebbe essere così poiché non c'è nulla che fissi il primo stecco al tavolo e nulla che sostenga la bottiglia da sotto. Ma ciò che abbiamo ottenuto aggiungendo gli altri due stecchi è riconfigurare la forza, chiamata anche tensione, che attraversa lo spago a causa del peso della bottiglia. Questa tensione era inizialmente verticale discendente. Aggiungendo lo stecco orizzontale, deviamo parte della forza verso questo piano e infine, aggiungendo l'ultimo stecco, siamo in grado di restituire questa tensione che abbiamo deviato dallo spago verso il primo stecco. In questo modo siamo riusciti ad applicare una forza equivalente sullo stecco, potremmo dire che abbiamo contrastato il peso della bottiglia con gli stecchi.

È ora di riordinare!

Assicurati di lasciare tutto pulito e ordinato una volta terminato l'esperimento. L'acqua (con o senza colorante) puoi buttarla nello scarico e le bottiglie metterle nel contenitore per i rifiuti. Rimetti a posto gli strumenti e gli altri utensili che hai utilizzato.

Supervisione di un adulto e la sicurezza è la cosa più importante

• Segui attentamente le istruzioni dell'esperimento.
• È consigliabile che un adulto supervisioni l'esecuzione dello stesso, aiutando nell'uso di materiali o utensili potenzialmente pericolosi se non utilizzati correttamente.
• Allo stesso modo, un adulto deve determinare se l'esperimento da realizzare è appropriato per l'età dello studente che parteciperà all'attività.
• Fare esperimenti scientifici a casa è un modo divertente per apprendere la parte pratica della scienza, ma può richiedere di adottare misure di precauzione aggiuntive e/o disordinare o sporcare l'area di lavoro.