Perchè se si lascia cadere un grave dalla torre di Pisa, questo cade ai suoi piedi secondo la verticale, mentre la terra gli gira comunque sotto, mentre sta cadendo? Perchè, invece il pendolo lasciato libero di compiere piccole oscillazioni sembra cambiare progressivamente il piano sul quale oscilla? Il piano infatti sembra ruotare, mentre invece è il pavimento di riferimento con tutta la terra che ruota. Quindi nel primo caso il grave è insensibile al moto di rotazione della terra, nel secondo caso invece il pendolo è sensibile: che cosa differenzia il grave dal pendolo?
Eliana Regg
8 ottobre 2004
Dal punto di vista della Terra è come dice chi ha posto la domanda:
un osservatore solidale con la Terra vede il grave cadere verticalmente, mentre il piano di un pendolo cambia durante il giorno. Se però ci poniamo al di fuori della Terra, vedremo che il grave cadendo non si muove solo verticalmente, ma compie anche uno spostamento nella stessa direzione della Terra, perché quando è partito si muoveva con lei. Visto dal di fuori della Terra invece il pendolo mantiene il suo piano d'oscillazione, mentre la Terra gira.
Questo se il pendolo può oscillare liberamente; se invece il perno è rigido, il pendolo viene trascinato dal perno e il piano d'oscillazione continua a rimanere fisso rispetto alla Terra. Dove sta dunque la differenza nei due moti?
Consideriamo le forze che agiscono sui corpi in movimento (trascurando gli attriti). Nel primo caso il grave è attirato dalla Terra (agisce solo una forza: la forza–peso). Questa forza non incide sul moto orizzontale, il suo moto è quindi la combinazione del moto di caduta e del moto della Terra. Un esempio analogo è quello di una pallina lasciata cadere mentre si corre, essa cade ai nostri piedi e non dove erano i nostri piedi al momento in cui la abbiamo lasciata. Nel pendolo invece oltre alla forza-peso agisce anche la fune, che lo tira verso il perno. Durante tutta l'oscillazione questa forza agisce nella direzione del filo, rimanendo sempre sul piano di oscillazione che aveva quando ha iniziato ad oscillare. Il moto risulta dall'azione di due forze di cui è diretta verso il basso e l'altra mantiene il moto nel piano di oscillazione iniziale. Ecco la differenza!
Giorgio Häusermann
Responsabile per la formazione pedagogica, Alta Scuola Pedagogica, Locarno, Svizzera