Descrizione

Il piano inclinato è una particolare macchina semplice, costituita da una superficie piana in legno inclinabile rispetto la base di appoggio di un angolo compreso tra 0° e 40°. Per indicare l’inclinazione, è presente un’asta graduata a indicare il valore dell’angolo. All’estremità del piano inclinato è posta una carrucola. Di corredo al piano inclinato troviamo un carrellino con ruote in metallo o lega (68 +/- 2 g ). La base e la superficie piana sono dotate di una scala di misura a quadrettini alternati posta a lato: ciascun quadrettino corrisponde a 1 centimetro. È possibile integrare il piano inclinato con: dinamometri, molle, pesi e blocchi di legno.

Storia

Il principale contributo allo studio del piano inclinato fu dato da Galileo Galilei, che ne costruì di vario tipo. Essi erano costituiti da barrette di budello poste lungo dei canali rettilinei scavati all’interno del piano, nei quali aveva fatto rotolare alcune palle al fine di misurare la loro velocità. Facendo diversi esperimenti, Galileo elaborò la seguente legge: la distanza percorsa da un corpo in caduta libera dipende dal quadrato del tempo durante il quale viene accelerato. Lo scienziato scoprì inoltre che questa legge era valida indipendentemente dall'angolo di inclinazione del piano, e concluse che la medesima legge che valeva per l'accelerazione dei corpi che scendevano lungo piani inclinati, si applicava non solo a corpi in caduta libera, ma anche a qualsiasi corpo soggetto ad accelerazione, sia che si muovesse verso l'alto sia verso il basso. Galileo fu il primo a rendersi conto che la variabile indipendente da osservare non era lo spazio, bensì il tempo. Galileo cominciò a usare i piani inclinati quando stava ancora pensando che i corpi in caduta libera e anche le palle che rotolavano avessero un moto uniforme. Una volta che Galileo ebbe progettato questo scenario, esso poté essere replicato da altri per verificare i propri risultati sperimentali. Galileo, secondo la ricostruzione congetturale dell’astronomo e astrofisico Donald Drake, correggeva poi la posizione delle sbarrette di budello in modo che una palla liberata nella parte più alta del piano inclinato colpisse le sbarrette con un tempo regolare, che per le canzoni dell'epoca era poco più di un secondo per battuta. Una volta che Galileo, grazie al suo orecchio musicale, aveva individuato le posizioni corrispondenti a intervalli di tempo abbastanza esatti, tutto quel che doveva fare era misurare le distanze fra le sbarrette. Queste diventavano sempre maggiori quanto più la palla acquistava velocità, illustrando la progressione 1, 3, 5, 7, … e permettendogli di comporre l'esperimento più complesso descritto nei discorsi e ricostruito da Settle.

Autori:
Davide Serafinelli, Ludovica Moscato, Giulia Paoletti