Moto Lungo Un Piano Inclinato E Grafici

L’attività qui proposta ha per scopo di far osservare agli alunni il moto di un corpo lungo un piano inclinato e di rappresentarlo in un grafico.

E' fondamentale far partecipare concretamente i ragazzi alla progettazione dell’esperimento: dalla costruzione del piano inclinato alle diverse fasi del procedimento.

Esperimento. Osserviamo il moto di una pallina lungo un piano inclinato. 

Materiale.  Due righe; una pallina; un orologio con contasecondi; plastilina; nastro adesivo; alcuni libri per ottenere diverse inclinazioni del piano inclinato.

Procedimento. 1. Unire ad angolo retto le due righe, con il nastro adesivo. 2. Appoggiare  le due righe, così unite, su di un libro e fissarle mediante un po’ di plastilina, come in figura. 3. Misurare l’altezza (h) e la lunghezza (l) dei righelli e riportare i valori ottenuti in una tabella.

4. Mettere la pallina nella parte superiore dei due righelli (il nostro piano inclinato) e tenersi pronti a far partire il contasecondi. 5. Lasciare scivolare giù la pallina senza spingerla e far scattare il contasecondi. Registrare il tempo impiegato dalla pallina a percorrere l’intero piano inclinato. 6. Ripetere altre due volte il punto 5 e registrare ogni volta il tempo. Calcolare la media dei tre valori ottenuti e riportarli nella tabella, nella terza colonna. 7. Sistemare un altro libro sotto il piano inclinato al fine di aumentarne la pendenza e ripetere quanto già svolto ai punti 5 e 6. Riportare nella tabella il nuovo tempo medio e la nuova altezza (h). 8. Aggiungere un terzo libro sotto il piano inclinato e procedere come prima. 9. Ripetere le fasi dal punto 4 al  punto8, aggiungendo più libri e variando di conseguenza più volte l’altezza (h).

Attenzione! Poiché la pallina scivola velocemente, non è facile sincronizzare il VIA e lo STOP, anche collaborando con un compagno. Si può facilitare il compito, utilizzando un percorso più lungo (superiore ai 2 metri) e non eccessivamente inclinato.

10. Riportare i valori della tabella su di un grafico che mette in relazione l’altezza (h) del piano inclinato con il tempo medio impiegato dalla pallina a percorrerlo. Che tipo di curva avete ottenuto?

Riflettiamo. I risultati dell’esperimento indicano che un aumento dell’inclinazione del piano abbrevia il tempo necessario a percorrerlo. Tale diversità si nota anche nella velocità con cui la pallina percorre il piano inclinato: all’aumentare dell’inclinazione, aumenta anche la velocità.
Per  effettuare  un confronto tra inclinazione del piano e velocità, si può calcolare la velocità media dai dati della tabella. Si otterranno diverse velocità medie a seconda dell’inclinazione.

Suggerimento! Se la classe lo consente, si potrebbe verificare (utilizzando il piano inclinato realizzato) che lo spazio percorso dalla pallina, che cade, è proporzionale al quadrato del tempo di caduta, cioè l’accelerazione è costante (moto uniformemente accelerato). E’, però, necessario che l’inclinazione del piano sia minima e  che la pallina inizi la sua corsa partendo da differenti punti lungo il piano inclinato; ad esempio, partendo ogni volta da un punto che dista dal precedente 10 cm. Calcolando ogni volta il tempo impiegato dalla  pallina per raggiungere la base, si può tracciare un grafico lunghezza/tempo, ottenendo una curva particolare!