LA CADUTA LIBERA
La forza di gravità è, tra le forze fondamentali, quella più “sperimentabile”, perchè ha a che fare con esperienze, come la caduta dei gravi, con cui facciamo i conti tutti i giorni.
Nella pratica didattica, la misura della costante di accelerazione di gravità g è di solito legata al pendolo, perchè questa esperienza permette una misura più precisa.
La caduta libera è uno degli esperimenti concettualmente più trattati dai libri di teso e dagli insegnanti a lezione. Nella pratica, però è anche l'esperienza meno eseguita dal vero: questo perchè essendo g molto grande, i tempi di caduta normalmente simulabili in un laboratorio o in una classe sono brevi, dell'ordine della decina di centesimi. Questo fa sì che la misura in sè sia una esperienza a grosso rischio di fallimento, e quindi di scoraggiamento. Forse per questo, la caduta libera non è così spesso sperimentata realmente, mentre invece entra in modo profondo sia nella discussione teorica, sian anche, per esempio, nelle lezioni di filosofia. Per far sì che l'esperienza sia proficua è necessario o disporre di strumenti precisi (fotocellule,...) o di distanze di caduta grandi. L'architettura dell'università fornisce la possibilità di realizzare concretamente misure di caduta libera utilizzando spazi molto grandi (20 metri circa di caduta totale).
Lo scopo principale dell'esperienza è quello di misurare tempi di caduta libera di vari oggetti (dalla pallina da golf alla pallina di polistirolo) sia utilizzando un cronometro sia utilizzando un sistema di rilevamento con fotocellule. I ragazzi si posizionano su tutti i piani della scala in gruppi di 4­5 persone per piano e, nella prima fase dell'esperienza prenderanno i tempi di caduta. Un gruppo a turno avrà il compito di lanciare gli oggetti dall'alto e un gruppo a turno avrà il compito di raccogliere gli oggetti e riportarli in alto.
La seconda parte dell'esperienza consisterà nell'analisi dei dati tramite il computer: verranno calcolati medie, errori statistici e la costante tramite interpolazione.
I dati saranno raccolti e si accumuleranno con il susseguersi delle esperienze in un database. In questo modo si crea un insieme statisticamente rilevante da cui dovrebbe essere possibile misurare g con un errore inizialmente del 10% per poi scendere con l'accumularsi dei dati.
Dall'analisi del database sarà possibile introdurre concetti di teoria degli errori, confrontando, per esempio i dati che vengono dal rilevamento manuale con quelli che vengono dal rilevamento automatico con le fotocellule, oppure confrontando l'errore statistico dei dati raccolti durante la sessione sperimentale con l'errore statistico della raccolta dei dati che piano piano si accumulano.
In secondo luogo sarà possibile confrontare il comportamento di oggetti diversi (la pallina di polistorolo con quella da golf), soprattutto in relazione all'azione che ha l'attrito dell'aria durante la caduta: quando diventa significativo? In questo senso, ogni classe avrà anche la possibilità di portare propri oggetti (che dovranno essere catalogati con una misura di peso, dimensioni,...) di cui misurare i tempi di caduta.
