La fisica spiegata

Spinte e urti, altalene, magneti e aurore, caldo e freddo, e perché il GPS ha bisogno di Einstein, in parole semplici.

Spinte e urti

  • Bambini

Le cose continuano a fare quello che fanno finché qualcosa non le spinge. Una cosa pesante è più difficile da accelerare di una leggera. Quando due carrelli si urtano, la spinta che uno perde l’altro la guadagna.

Verifica: Se un carrello grande urta uno piccolo fermo, quale va più veloce dopo?

Il piccolo: in un urto elastico, un carrello da 2 kg a 3 m/s lancia uno da 1 kg a 4 m/s.

Altalene e pendoli

  • Bambini

Un pendolo lungo 1 m impiega circa 2 secondi per andare e tornare, qualunque sia il suo peso. I pendoli più lunghi oscillano più lentamente: per questo i vecchi orologi li usavano per segnare il tempo.

Verifica: Un’altalena più pesante va più veloce?

No. Solo la lunghezza (e la gravità) fissa il tempo, finché le oscillazioni sono piccole.

La resistenza dell’aria

  • Ragazzi

Una palla lanciata a 40 m/s (144 km/h) arriverebbe a circa 153 m senz’aria. Con l’aria che la frena arriva solo a circa 94 m. La resistenza cresce col quadrato della velocità: gli oggetti veloci la sentono molto di più.

Verifica: Con l’aria, 45° è ancora l’angolo migliore per lanciare lontano?

No: per questa palla l’angolo migliore è circa 41°, un po’ più basso.

I magneti e le aurore

  • Ragazzi

Il Sole soffia un vento di particelle cariche a circa 400 km/s. Il campo magnetico terrestre le fa girare a spirale lungo le sue linee verso i poli, dove colpiscono l’alta atmosfera e la fanno brillare: l’aurora.

Verifica: Perché le aurore si vedono soprattutto vicino ai poli?

Lì le linee del campo magnetico terrestre scendono nell’atmosfera e guidano dentro le particelle.

Perché il GPS ha bisogno di Einstein

  • Corso post-diploma

I satelliti GPS portano orologi atomici. Poiché sono in alto, dove la gravità è più debole, quegli orologi guadagnano circa 46 microsecondi al giorno; poiché vanno veloci, ne perdono circa 7. Il guadagno netto di circa 38 microsecondi al giorno aggiungerebbe circa 12 km di errore di posizione ogni giorno senza correzione.

Verifica: Quale effetto vince per il GPS: velocità o gravità?

La gravità: in totale gli orologi vanno avanti, quindi vengono regolati un po’ lenti prima del lancio.

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