Moto circolare uniforme e forza centripeta

1 · Prevedi

Una palla su un'asta orbita attorno a un perno centrale fisso a velocità costante. Se aumenti la velocità orbitale tenendo lo stesso raggio, il tempo per un giro completo (il periodo) aumenta, diminuisce o resta uguale?

• Il periodo aumenta (più tempo per giro).
• Il periodo resta uguale (la velocità non lo influenza).
• Il periodo diminuisce (meno tempo per giro).

2 · Configurazione

1. Apri il preset Moto circolare. Annota la lunghezza dell'asta (il raggio dell'orbita) e la massa della palla, e verifica che la gravità sia spenta: da sola, l'asta fornisce la forza che curva il percorso.
2. Verifica che la sonda di velocità sia agganciata alla palla e aggiungi un Timer per cronometrare un giro completo.
3. Per ogni prova qui sotto imposta massa, lunghezza dell'asta (raggio) e velocità tangenziale iniziale, poi premi Play e cronometra un giro completo.

3 · Raccogli dati

Grafico del periodo T (asse y) contro r/v (asse x) per le tre prove. Descrivi la forma della linea.

4 · Analizza

1. Per una prova, mostra i passaggi con cui calcoli il periodo dal raggio e dalla velocità che hai impostato (T = 2πr/v) e confrontalo con la lettura del Timer nella simulazione.
2. Nelle tue tre prove, come cambia il periodo aumentando la velocità a raggio fisso? E aumentando il raggio a velocità fissa? Spiega entrambe usando T = 2πr/v.

5 · Estendi

1. Questo preset spegne la gravità perché il moto sia genuinamente uniforme. Se la gravità fosse riattivata e l'asta tracciasse comunque un cerchio orizzontale, la velocità resterebbe costante per tutto il giro? Perché sì o no?
2. Un oggetto in orbita reale (come una palla su uno spago fatta roteare a mano) perde un po' di energia per resistenza dell'aria e perno a ogni giro. Ti aspetti che il suo periodo resti perfettamente costante su molti giri, o che derivi — e in quale direzione?

La fisica dietro questo esperimento

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