Caduta sulla Luna: la massa cambia la velocità di caduta libera?
1 · Prevedi
Sulla Luna, una palla da 1 kg e una da 6 kg sono rilasciate insieme dalla stessa altezza, nel vuoto senza resistenza dell'aria. Quale accelera di più cadendo?
- La palla pesante (6 kg) accelera di più
- Le due palle accelerano esattamente allo stesso ritmo
- La palla leggera (1 kg) accelera di più
2 · Configurazione
- Apri il preset Moon Drop. Nota le due sfere: una leggera (1 kg) e una pesante (6 kg), rilasciate insieme sotto la gravità lunare (g = 1.6 m/s²).
- Seleziona a turno ciascuna palla e impostane la massa nel pannello Proprietà secondo la colonna Massa della tabella prima di ogni esecuzione.
- Rilascia le palle, metti in pausa al tempo della colonna Tempo e leggi la velocità di caduta (vy) dalla sonda.
3 · Raccogli dati
| Massa (m) (kg) | Tempo trascorso (t) (s) | Velocità (vy) (m/s) | Quantità di moto (p) (kg·m/s) |
|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 1.00 | ||
| 6.00 | 2.00 |
Traccia vy (asse y) contro la massa (asse x) con le righe 1 e 2. Poi vy contro il tempo con le righe 2 e 3. Che forma ha ciascun grafico, e cosa ti dice sulla caduta libera lunare?
4 · Analizza
- Usando i tuoi valori registrati di vy e massa, calcola la quantità di moto p = mv per ogni riga. Mostra i passaggi.
- Confronta le righe 1 e 2 (stesso tempo, massa diversa) e le righe 2 e 3 (stessa massa, tempo diverso). Cosa ti dice ciascun confronto sulla dipendenza della velocità da massa e tempo?
5 · Estendi
- Spiega, usando F = ma e peso = mg, perché una sfera più pesante non cade più in fretta sulla Luna — anche se la gravità la tira con più forza.
- Se questo stesso esperimento fosse fatto sulla Terra facendo cadere una piuma e una boccia attraverso l'aria, la tua tabella avrebbe lo stesso aspetto? Perché sì o no?
La fisica dietro questo esperimento
Quantità di moto
La quantità di moto p = mv combina massa e velocità di un oggetto in un'unica grandezza — anche se le sfere leggera e pesante condividono la stessa velocità di caduta a un dato istante, la sfera più pesante trasporta molta più quantità di moto.
Energia cinetica
KE = ½mv² cresce con il quadrato della velocità e direttamente con la massa — quindi due sfere che colpiscono il terreno alla stessa velocità trasportano comunque quantità di energia cinetica molto diverse se le loro masse differiscono.