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fisica:esperimenti_a_casa:telo_gravitazionale

LAB2GO Scienza

Il telo gravitazionale

Descrizione Poiché i pianeti percorrono orbite ellittiche intorno al Sole, vuol dire che su di essi deve agire una forza; la stessa cosa avviene per i satelliti che ruotano attorno al proprio pianeta (come nel caso della Luna). Secondo la leggenda, nel XVII secolo d.C., mentre stava sotto un albero a osservare la Luna, Newton fu colpito da una mela che gli cadde in testa e ipotizzò che la forza di gravità presente sulla Terra fosse la stessa che permetteva alla Luna di orbitare intorno al nostro pianeta. Fu così che arrivò a formulare la legge di gravitazione universale, secondo cui due corpi di massa rispettivamente $m$ e $M$ posti a distanza $r$, si attraggono con una forza che, in modulo, vale: $$\left|\overrightarrow{F}_{g}\right|=G\frac{mM}{r^{2}}$$ Tale forza, detta forza gravitazionale, valida per tutti i corpi dotati di massa è sempre attrattiva e uguale per le due masse che si attraggono.

Figure 1: Forza gravitazionale tra due corpi

dove $G=6,67\cdot10^{-11}\frac{Nm^{2}}{kg^{2}}$ è detta costante di gravitazione universale. Con la scoperta della legge di gravitazione universale sorse il problema di come tale forza potesse agire anche se i corpi non sono a contatto tra loro. La spiegazione a tale problema, fu data con l’introduzione del concetto di campo gravitazionale, ovvero, una zona di spazio nella quale si avverte l’azione della forza gravitazionale di un sistema fisico. La rappresentazione utilizzata per spiegare il campo gravitazionale è il telo gravitazionale, ovvero telo elastico su cui poggiamo una sfera di massa $M$; tale massa provoca l’avvallamento del telo per cui, ponendo una seconda sferetta di massa $m<M$ sul telo questa seguirà l’avvallamento dirigendosi verso la prima. Quindi una massa $m$ risente del campo gravitazionale dovuto alla massa $M$.

Nel video seguente, telo gravitazionale fatto a mano da Fausto Casaburo, borsistà Lab2Go a.a. 2019/20

Strumenti

Strumenti necessari Descrizione
Tessuto elastico Ad es. una cuffia per piscina
Ciotola Per fare da supporto al tessuto
Elastici Per mantenere il tessuto legato alla ciotola
Una massa sferica grande $M$ La massa di cui vogliamo vedere gli effetti gravitazionali
Una massa sferica piccola $m$La massa di prova

Realizzazione

  • Ricoprire la ciotola col tessuto elastico e fermare il tessuto con gli elastici
  • Poggiàre la massa $M$ in un punto qualsiasi del nostro telo gravitazionale
  • Poggiare la massa $m$ in punti diversi del telo e osservare come, a seconda della distanza tra $m$ e $M$, la massa $m$ risentirà o meno del “campo gravitazionale” prodotto da $M$.

Suggerimenti

E' possibile ripetere l'esperienza variando la massa $M$ (ad es. una massa maggiore) e osservando come cambiano gli effetti prodotti negli stessi punti del telo.

Sitografia

Link Descrizione
Forza gravitazionale Wikipedia
Campo gravitazionale YouMath

Schede didattiche

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fisica/esperimenti_a_casa/telo_gravitazionale.txt · Ultima modifica: 2020/11/18 13:06 (modifica esterna)