Paracadute, sentirsi leggeri

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Lancio col paracadute, sentirsi leggeri. Il peso è pari al prodotto della massa. Ogni corpo che si muove a velocità costante e sempre nello stesso verso non ha accelerazione.
di Michele Zarrella 

Paracadute, sentirsi leggeri L’esperienza del lancio col paracadute, sentirsi leggeri. Albert Einstein mentre immaginava la sua teoria della Relatività generale seppe che un operaio era caduto dall’impalcatura ma che non aveva subìto grossi danni. Einstein andò a trovarlo e gli chiese quale fosse stata la sensazione che avesse provato durante la caduta. E lui rispose che la sensazione più strana che avesse provato era stata la perdita di peso. Disse: “Mi sono sentito leggero, come se il mio peso non lo avessi avuto più”.

Questa frase diede conferma a Einstein quanto stava teorizzando e gli comprovò l’equivalenza fra campo gravitazionale e accelerazione. Quindi affermò: “Il campo gravitazionale e l’accelerazione sono la stessa cosa.” E sostenne che il peso esiste solo se esiste un campo gravitazionale o un’accelerazione. Era noto che il peso è pari al prodotto della massa (che è una proprietà intrinseca del corpo stesso e che possiamo approssimare al numero di atomi che lo formano) per l’accelerazione, ma nessuno prima aveva dimostrato l’eguaglianza fra accelerazione e forza di gravità. Oggi – a conferma visiva – possiamo vedere gli astronauti nella Stazione Spaziale Internazionale (ISS) a circa 400 km dalla Terra “galleggiano” senza peso, perché sonno lontani dall’influenza del campo gravitazionale terrestre che lì è praticamente nullo e si muovono a velocità pressoché costante cioè senza accelerazione. (Ogni corpo che si muove a velocità costante e sempre nello stesso verso non ha accelerazione. Tecnicamente si dice che si muove in un sistema inerziale. Quando il verso cambia o la velocità aumenta o diminuisce si ha accelerazione positiva o negativa. Infatti in auto quando si fa una curva si viene spinti nel verso opposto a quello della curva o se si accelera si viene spinti verso lo schienale e quando si frena si viene spinti in avanti col rischio di battere la testa contro il parabrezza se non si ha la cintura allacciata e l’airbag inserito.)

Ma quando gli astronauti partono per la loro missione l’accelerazione del razzo vettore porta il loro peso dovuto alla sola forza di gravità ad aumentare notevolmente pressati come sono nel verso del moto opposto a quello della forza di gravità. Quindi se nel campo gravitazionale terrestre pesano 70 chili nella fase di accelerazione verso lo spazio possono essere schiacciati sui sedili anche con una forza-peso che può raggiungere i 300 chili. È bene notare che la massa dell’astronauta non cambia, ma l’accelerazione sì e quindi il peso. Il problema di questo aumento del peso diventa significativo anche per i piloti di Formula 1 che nelle curve subiscono una aumento del peso della propria testa che può raggiungere anche 4 o 5 volte il peso “normale”.

Ma perché gli astronauti quando sono nel cielo a 400 km di distanza non hanno peso e quando sono a Terra hanno un peso? Perché quando sono sulla Terra sono – e tutti siamo – immersi nel campo gravitazionale della Terra e quindi abbiamo un peso che è dato dalla nostra massa per la forza di gravità che sulla Terra è 9,8 m/s2. 

La “strana” sensazione dell’operaio caduto e quella di chi lancia da un aereo è non sentire più il proprio peso. Poiché si scende con una accelerazione pari a quella della forza di gravità, ciò significa che la velocità aumenterà di 9,8 metri ogni secondo: al primo secondo sarà 9,8 m/s dopo due secondi sarà 18,6 m/s dopo tre 29,4 e così via. Chi si è buttato ha la netta e vera sensazione di non avere più il proprio peso. Quando poi si apre il paracadute l’accelerazione verso il basso diminuisce e non è più pari a quella della forza di gravità e allora si sente il peso del proprio corpo ma in maniera attenuata (minore) dovuta alla differenza fra il valore della forza di gravità e quella dell’accelerazione di discesa. Infine quando si mette piede a Terra si ritorna al peso “normale”.

Paracadute, sentirsi leggeri. Questa sensazione, in maniera ridottissima, si avverte anche in ascensore. Quando l’ascensore parte per la salita si sente aumentare il proprio peso perché l’accelerazione dell’ascensore si va a sommare a quella della forza di gravità. Quando parte per la discesa, invece, si sente il peso del proprio corpo diminuire, quasi come un vuoto. In entrambi i casi il tutto finisce quanto l’ascensore va a regime: a quel punto la velocità è costante (non c’è accelerazione) e non esiste più il fenomeno. Il contrario avviene in entrambi le fasi di arresto: in salita il peso che si sente è minore, mentre in discesa è maggiore.

È la stessa sensazione che hanno i bambini quando i loro papà li lanciano in aria e poi li prendono fra le braccia. Quando salgono il loro peso aumenta, poi c’è un punto in cui si fermano e quindi ridiscendono. Quando scendono i bambini non sentono più il proprio peso e questa breve sensazione li fa sorridere.

 

  di Michele Zarrella
     (23/11/2019)

 

 

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