Si tratta di un dispositivo molto semplice e molto usato nei laboratori didattici: un telaio in acciaio (o anche di ghisa, ottone o legno) di forma pressoché triangolare, con tre piedi per l’appoggio su tavolo che monta un volano con manovella, una puleggia e una cinghia. Il movimento rotatorio della puleggia è dovuto a una trasmissione a cinghia e il rapporto tra il volano e la puleggia di questo esemplare della ditta Didattica Amatori è di 15:1, ovvero ogni giro del volano corrisponde a 15 giri della puleggia. Alla puleggia è accoppiato un giunto cavo di 10 mm di diametro nel quale può essere inserito il pignone cilindrico di tutti gli strumenti a corredo di tale apparecchio. Una vite a pressione consente di bloccare saldamente il pignone metallico. Sostanzialmente è un apparato meccanico che serve ad imprimere manualmente una rotazione continua e pressoché costante a certi strumenti. Può essere utilizzato sia in orizzontale che in verticale, utilizzando la morsa presente sulla struttura portante e viene adoperato ad esempio per esperimenti quali: modello del pendolo di Foucault, regolatore centrifugo di Watt, anelli elastici per la mostrare lo schiacciamento polare terrestre, disco di Newton, dinamometro a molla per la misura della forza centrifuga, apparecchio con due sfere scorrevoli per esperimenti sulla forza centrifuga, vaso di vetro per centrifugazione con due liquidi di diverso peso specifico (ad es. acqua e mercurio), macchina centrifuga con due tubi a V.

Macchina di rotazione della ditta Amatori, Immagine da Lab2Go

Macchina di rotazione con accessori della ditta Amatori, Immagine da Lab2Go

Due masse soggette a forze centrifughe, immagine da Lab2Go

Modello del pendolo di Foucault, immagine da Lab2Go

Disco di Newton, immagine da Lab2Go

Modello di regolatore di Watt, immagine da Lab2Go

• Regolatore centrifugo, con cui è possibile osservare il funzionamento della valvola automatica nelle macchine a vapore. Il regolatore di Watt serviva a mantenere costante il numero di giri della macchina a vapore agendo sul flusso del vapore. Quando il numero di giri della macchina scendeva per un carico eccessivo, le due sfere si abbassavano e facevano aumentare il flusso del vapore, aprendo una valvola a farfalla così da far aumentare il numero di giri del motore; viceversa, quando il numero di giri aumentava troppo, le due sfere si alzavano e il flusso di vapore veniva ridotto.

• Disco di Newton, con cui Newton mostrò come la luce sia “bianca” in quanto combinazione dei “sette colori” dell'arcobaleno. Ma prima aveva scomposto la luce “bianca” con un prisma e aveva mostrato, con un prisma posto in successione, che ognuno dei “colori” non era scomponibile in altri colori.

• Pendolo di Foucault, il dispositivo serve per dare una dimostrazione rapida del principio su cui si basa il pendolo di Foucault: un pendolo messo in movimento non partecipa alla rotazione del sistema di riferimento in cui è posto, per il principio della conservazione del momento della quantità di moto. Però, dopo un po' di giri, il filo di sospensione si torce e trasmette la rotazione al pendolo, compromettendo la dimostrazione.

• Anelli elastici, che dimostrano lo schiacciamento polare della Terra. Il dispositivo è costituito da due nastri di acciaio incrociati, foggiati a cerchio, uniti sulla sommità ad un anello che può scorrere sull`alberino centrale, mentre l`anello sottostante è fisso. Quando il sistema è a riposo ricorda una forma sferica, ma non appena esso viene posto in rotazione si schiaccia, assumendo l`aspetto di un ellissoide la cui confusa visione è dovuta alla persistenza delle immagini sulla retina. All`aumentare della velocità di rotazione, lo schiacciamento ai poli diventa sempre più accentuato e si suole attribuire questo fenomeno alle cosiddette forze centrifughe. Per chi considera il fenomeno da un punto di vista esterno invece, i nastri si deformano finché non sono capaci di sviluppare la forza elastica centripeta necessaria a mantenere gli elementi di essi sulle loro traiettorie circolari, poiché essi tenderebbero a sfuggire lungo la tangente alla traiettoria, per inerzia.

• Apparecchio con due sfere scorrevoli per esperimenti sulla forza centrifuga, simula, ma solo all'equilibrio, un sistema rotante come quello Terra - Luna, poiché le due sfere hanno masse diverse. Questa configurazione si ottiene per tentativi cercando di far coincidere il centro di massa delle due sfere con il centro di rotazione, in modo tale che le due forze “centrifughe” siano uguali e opposte. Altrimenti, con l'aumentare del numero di giri, le due sfere vengono proiettate o da una parte o dall'altra. Per chi considera il fenomeno da un punto di vista esterno invece, i nastri si deformano finché non sono capaci di sviluppare la forza elastica centripeta necessaria a mantenere gli elementi di essi sulle loro traiettorie circolari, poiché essi tenderebbero a sfuggire lungo la tangente alla traiettoria, per inerzia.

• Dinamometro per forza centrifuga, composto da una sfera metallica forata collegata mediante un tubo che scorre all'esterno di un'astina, ad un dinamometro a molla. Mettendo in rotazione l'apparecchio, la sfera si sposta verso l'esterno allungando la molla in misura sempre maggiore a mano a mano che aumenta il numero di giri e quindi la forza centrifuga.
  

Abbiamo aggiunto per completare:

Tubi inclinati a V, https://www.istitutomontani.edu.it/museovirtuale/macchina_centrifuga127/

Vaso di vetro con due liquidi, https://www.istitutomontani.edu.it/museovirtuale/vaso_di267/

• Due tubi inclinati a V
  

In un tubo vi è una sferetta di acciaio e nell'altro una di materiale leggero che era verniciata di rosso, ma ora è scolorita. I due tubi vengono quasi riempiti di acqua. Prima della prova si fa osservare che la sferetta di acciaio giace sul fondo di un tubo, mentre nell'altro tubo la sfera leggera galleggia in alto, come del resto ci si aspetta. Si avvia dunque la macchina aumentando gradatamente il numero di giri fino a che si ode uno schiocco: la sferetta di acciaio ha urtato la parte superiore del tubo, per l'effetto delle cosiddette forze centrifughe, cioè è “affondata” verso l'alto. Ma ciò che sorprende è il comportamento della sferetta leggera che “galleggia” sulla superficie d'acqua, ma verso il fondo con l'acqua che la sovrasta.

• Vaso di vetro con acqua e mercurio
  

Quando l’ampolla è ferma, l’acqua galleggia sul mercurio e le loro superfici sono piatte. Questo aspetto si mantiene per inerzia all’inizio della rotazione, ma in pochissimo tempo le pareti di vetro comunicano il loro moto di rotazione ai liquidi, le cui superfici assumono la tipica forma del paraboloide, quando ogni loro punto ruota attorno all’asse con la stessa velocità angolare. Il mercurio ruota sul fondo, mentre l’acqua ruota continuando a galleggiare su di esso. La forma panciuta delle pareti del vaso serve però a creare un fenomeno meno usuale. All’aumentare della velocità di rotazione infatti i due liquidi tendono a salire lungo le pareti, portandosi fino all’equatore del vaso; qui il mercurio forma un anello a contatto del vetro, o meglio una striscia argentea. Sopra e sotto la quale si distinguono due fasce d'acqua. Se inizialmente l'acqua è stata colorata il fenomeno è più suggestivo.