Esperimento sul moto parabolico

Materiale: un tubo di plastica rigido (che servirà da cerbottana), un’elettrocalamita, un alimentatore di corrente continua da 0 a 20 V, una sferetta di ferro, una biglia di vetro, cavetti elettrici di collegamento, due supporti con aste, carta stagnola, due fili conduttori con morsetti, un interruttore;

Scopo: mostrare che in un moto parabolico di un grave i moti orizzontale e verticale sono fra loro indipendenti e che il tempo di caduta verticale equivale al tempo di spostamento orizzontale;

Procedimento: montare il tubo in direzione orizzontale su uno dei due supporti; agganciare l’elettrocalamita all’altro supporto, regolando le altezze e la direzione della cerbottana in modo da mirare alla posizione che occuperà la pallina agganciata all’elettrocalamita. Fissare con dello scotch i fili con morsetto alle estremità del tubo, agganciare a questi ultimi una striscia di carta stagnola, in modo che copra il foro d’uscita della cerbottana.

La struttura dell’apparecchiatura è riassunta nella seguente figura:

Agganciare la pallina di metallo all’elettrocalamita e usare l’altra come “proiettile” nella cerbottana.

Prima di procedere con l’esperienza vera e propria occorre “calibrare” l’asta della cerbottana in orizzontale e in verticale per ottenere l’allineamento con la sferetta metallica.

Quando la pallina proiettile rompe la carta stagnola interrompe il circuito e determina la caduta della sferetta sostenuta dall’elettrocalamita. Le due palline iniziano allora allo stesso istante il loro moto di caduta verticale. La differenza tra le due è che la pallina proiettile, possedendo anche una velocità iniziale orizzontale, descrive un moto parabolico.

Le palline si scontrano in un punto che si trova sulla verticale in corrispondenza dell’elettrocalamita. Questo dimostra che lo spostamento verso il basso della pallina metallica è lo stesso di quello della pallina proiettile, nel medesimo intervallo di tempo. Inoltre il tempo impiegato dalla sferetta metallica per cadere lungo la verticale è lo stesso impiegato dalla sfera proiettile per percorrere il tratto orizzontale che corrisponde alla distanza tra elettrocalamita e punto di uscita dalla cerbottana.

A conferma dell’urto avvenuto, in molti casi la pallina di vetro si rompe.