Caduta libera: la massa cambia la velocità di caduta?
1 · Prevedi
Lascia cadere una palla leggera, una media e una pesante dalla stessa altezza allo stesso istante. Quale tocca terra per prima?
- La palla pesante cade più in fretta e arriva prima.
- Tutte e tre cadono allo stesso ritmo e arrivano insieme.
- La palla leggera cade più in fretta e arriva prima.
2 · Configurazione
- Apri il preset Caduta libera. Vedrai tre palle di dimensioni diverse allineate alla stessa altezza.
- Aggancia la sonda d'altezza alla palla media e verifica che tutte e tre partano alla stessa y.
- Esegui la simulazione e usa cronometro/conta-fotogrammi per misurare la caduta di ciascuna palla.
3 · Raccogli dati
| Massa (kg) | Tempo trascorso (s) | Velocità di caduta (m/s) | Quantità di moto (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | ||
| 3.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 1.00 |
Traccia la velocità di caduta (asse y) contro il tempo (asse x) per tutte e tre le palle sullo stesso grafico.
4 · Analizza
- Confronta le velocità di caduta delle palle leggera, media e pesante allo stesso istante. Cosa noti?
- Con i tuoi dati, calcola l'accelerazione (Δvelocità / Δtempo) per ciascuna sfera. Come si confronta con g = 9.8 m/s²?
5 · Estendi
- Una piuma e una boccia da bowling lasciate cadere nell'aria reale NON arrivano insieme. Quale forza, assente in questa simulazione idealizzata, causa la differenza?
- Gli astronauti sulla Luna lasciarono cadere un martello e una piuma, che arrivarono insieme. Spiega perché la Luna è un posto migliore della Terra per vedere questa dimostrazione con oggetti reali.
La fisica dietro questo esperimento
Quantità di moto
Anche se le tre palle condividono la stessa velocità di caduta in un dato istante, le loro quantità di moto differiscono perché la quantità di moto scala con la massa: per questo la palla pesante farebbe più danni all'impatto pur cadendo non più in fretta.