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Luna park della scienza

Meccanica

Prendiamo qui in rassegna alcuni dei tanti esperimenti di meccanica prodotti durante gli spettacoli. Ciascun esperimento introduce un argomento di Fisica. 

Si inizia con una serie di esperimenti che riguardano il concetto di pressione, che trova in quella atmosferica l'esempio più importante e facilmente accessibile. Riportiamo anche i materiali necessari nell'eventualità voleste riprodurli a casa vostra o in classe. Vi indichiamo anche le situazioni, come da canovaccio, in cui queste esperienze vengono eseguite.

Pressione

Spruzzatore

Spruzzatore con cannuccia (Galileo o Simplicio eseguono questo scherzo su uno spettatore).

Introduzione al concetto di pressione atmosferica.

Occorrente: una cannuccia per bibite, un paio di forbici, un bicchiere d'acqua.

 

Giornale pesante

"Il foglio di giornale pesante come un elefante": eseguito con righello e due fogli di giornale (Simplicio scommette con Galileo che riuscirà certamente a sollevare i fogli di giornale).

Ancora sul concetto di pressione atmosferica (1 Kg ogni centimetro quadrato per cui la forza complessiva è circa 2 tonnellate).

Spiegazione: l'assenza d'aria fra giornale e tavolo fa sì che la pressione atmosferica sovrastante non venga bilanciata.

Occorrente: un righello di legno, un tavolo, 2 fogli di giornale.

Si osservi che l'assenza di aria fra due oggetti ha lo stesso effetto di una colla formidabile fra questi oggetti.

 

Giornale impermeabile

Il giornale "impermeabile" (Simplicio scommette tutto quello che ha che il giornale si bagnerà, non ha mai visto niente che immerso nell'acqua non ne esce bagnato).

Fare una palla con il foglio di giornale e metterla nel bicchiere vuoto in modo che rimanga bloccata all'interno; girare il bicchiere verso il basso e tuffarlo perfettamente in verticale nel pentolino pieno di acqua; lasciarlo così per circa un minuto, poi tirare fuori il bicchiere ed estrarre la carta asciutta.

Spiegazione: l'acqua non è potuta penetrare nel bicchiere vuoto perché in realtà era pieno di aria che, essendo più leggera dell'acqua, è rimasta imprigionata nel bicchiere creando uno scudo o cuscinetto di protezione.

Occorrente: un foglio di giornale, un bicchiere vuoto ed un pentolino (possibilmente trasparente) di acqua.

 

Acqua volante

L'acqua che "non cade" (Galileo scommette con il povero Simplicio che anche se il bicchiere si trova sopra la testa di Simplicio timoroso di bagnarsi -, lui non farà una brutta doccia).

Mettere il cartoncino sul bicchiere dopo averlo riempito di acqua fino all'orlo; premere il cartoncino con la mano in modo che non possano entrare bolle d'aria; capovolgere di scatto il bicchiere togliendo la mano solo dopo averlo capovolto. Il cartoncino rimane al suo posto e l'acqua incredibilmente non esce.

La pressione dell'aria esternamente al bicchiere è maggiore di quella dell'acqua interna; è la pressione dell'aria circostante che fa rimanere l'acqua nel bicchiere.

Occorrente: un foglio di cartoncino ed un bicchiere di acqua.

 

Sui palloncini

"Perché è più faticoso gonfiare un palloncino all'inizio mentre man mano che si gonfia diventa più facile?"

Infilare due palloncini uguali gonfiati in modo diverso ciascuno all'estremità di un tubo in modo che l'aria al loro interno possa spostarsi da una parte all'altra: il palloncino più piccolo ha una pressione interna maggiore per cui si sgonfia, mentre l'altro, con pressione interna minore, e contrariamente a quanto ci si aspetta, si gonfia ulteriormente.

Occorrente: un tubo di diametro sufficiente per infilare alle estremità due palloncini uguali gonfiati in modo diverso.

[Un divertente esperimento di meccanica]

L'esperimento eseguito al Luna Park della Scienza dimostra questo inatteso risultato.

Acqua sospesa

"L'acqua che non cade dalla bottiglia".

Mettere un imbuto in una bottiglia e sigillarlo alla bottiglia con cura (ad esempio con un nastro adesivo; la sigillatura dell'imbuto alla bottiglia deve essere stagna); riempire velocemente la bottiglia in modo che si riempia prima l'imbuto; mettere una mano sull'imbuto pieno d'acqua e premerla contro il bordo e poi rapidamente capovolgere il tutto; tenere chiuso l'imbuto con la mano fino a che l'aria contenuta nella bottiglia sia risalita tutta nella parte alta della bottiglia capovolta; togliere infine la mano (l'acqua rimane nella bottiglia e non cade!). Avete mai visto dell'acqua "ferma'" sopra la vostra testa?

 

Terzo principio di Newton

Volare con un palloncino.

Palloncino che si lascia sgonfiare legato ad una cannuccia infilata su un filo orizzontale. Non appena si lascia sgonfiare il palloncino, la cannuccia inizia a muoversi nella direzione opposta da quella da cui fuoriesce l'aria.

Principio di funzionamento dei razzi e dei Jet.

Esperimento utile anche per capire come da una tensione superficiale si possa generare una propulsione.

 

Inerzia

Et voilà! Stendere un fazzoletto sul bordo di un tavolo; mettere il bicchiere sopra il fazzoletto e con un colpo secco tirare via il fazzoletto.

Il fazzoletto si sfila senza che si versi una goccia dal bicchiere.

Introduzione del concetto di inerzia.

Occorrente: un tavolo (più liscio possibile), un fazzoletto ed un bicchiere d'acqua.

 

Baricentro

Come trovare il baricentro di un bastone (semplicemente utilizzando l'attrito del bastone dovuto al peso sulle dita di chi lo sostiene).

La spiegazione indica come da semplici condizioni di equilibrio si possa dedurre la posizione del baricentro di un corpo.

Occorrente: un semplice bastone da scopa.

 

Equilibrio

Martello, righello e baricentro

Il martello, il righello e l'equilibrio "impossibile".

Chiunque può far stare in piedi un martello appoggiato sulla sua testa di ferro: il martello sta in equilibrio. Ma siete capaci di tenere in bilico sul bordo di un tavolo un righello, cui è stato legato un martello, appoggiando al tavolo solo un'estremità del righello? Il "trucco" consiste nello spostare il baricentro del sistema righello-martello in modo che questo si trovi proprio sul bordo del tavolo o leggermente verso il tavolo (si osservi che il manico del martello deve toccare l'estremità del righello per evitare che il baricentro fuoriesca dal tavolo).

Occorrente: un martello, un righello o una barretta in legno, un cordino o un palloncino che avvolga l'estremità del martello con quella del righello.

[Un momento di didattica divertente al Luna Park della Scienza]

A volte anche un semplice gioco può introdurre un concetto importante in Fisica. La figura mostra questo stravagante equilibrio come realizzato al Luna Park della Scienza.

[Esperimenti e didattica, la scienza divertente al Museo della Scienza]

Due diverse angolazioni di un ancora più bizzarro equilibrio dove addirittura il martello si trova in equilibrio con la barra di legno che poggia su una pallina da ping pong (si osservi che si tratta di una posizione di equilibrio stabile).

 

Equilibrismo impossibile

Ancora un equilibrismo "impossibile": uno stecchino o uno spillo infilzati centralmente su un tappo di sughero e tre forchette infilzate opportunamente sul tappo possono far sì che tutto il sistema resti in equilibrio sulla punta dello spillo su qualsiasi piano di appoggio; regolando la posizione delle forchette è possibile far stare il sistema completamente verticale o anche inclinato lateralmente (è possibile ottenere anche forti inclinazioni di tutto il sistema).

Occorrente: uno spillo, un tappo di sughero e tre forchette.

[Esperimenti di meccanica]

Lo strano equilibrio delle tre forchette sulla punta di uno spillo; il sistema poggia sull'estremità di una matita.

[Esperimento sull'equilibrio]

Se vengono poste in movimento, le forchette rimangono comunque in equilibrio (posizione di equilibrio stabile).

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