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Forum INDIRE 2002

Messaggio: Alfredo Attardi
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MONGOLFIERE

Contribuisco alla pubblicizzazione dei preziosi libri del professore Andrea Frova, utilissimi per l’azione didattica quotidiana, mutuando da uno di essi ("La fisica sotto il naso") un’esperienza che ho spesso condotto in aula (costretto in scuole prive di laboratorio a cercare esperienze realizzabili con materiale povero). Essa ha, nella mia esperienza, sempre risposto positivamente, sia sotto il piano dell’ interesse/partecipazione/curiosità degli alunni, che in relazione al consolidamento degli argomenti ivi contenuti.

Si prepara un traliccio incollando delle cannucce per bibita fatte di paglia o di plastica, scegliendo, per comodità di calcoli da sviluppare, la forma cubica. Si riveste poi, usando meno colla possibile per non appesantire il tutto, il traliccio con carta velina lasciando un’apertura nella base. Al centro di tale apertura si sospende con dei sottili fili metallici un cestello di retina metallica (tipo colino da tè) e in esso si colloca un blocchetto di meta o altro combustibile solido.

La nostra mongolfiera in miniatura è pronta: non resta che dar fuoco alla meta e attendere che, in ossequio al principio di Archimede, si libri nell’aria.

Fin qui l’aspetto "ingegneristico"/qualitativo del fenomeno, ma l’esperienza si presta molto bene anche a speculazioni di carattere quantitativo, potendosi, con estrema semplicità, fare qualche calcolo.

Cannucce di 40 cm forniscono un volume del cubo di 64 litri che corrisponde ad un peso d’aria di circa 82g. Questo è il valore della spinta archimedea agente sulla mongolfiera. Supponiamo che questa pesi circa 100g (ritenendo di aver contenuto i restanti pesi entro i 18g). Riscaldando l’aria la sua pressione dovrebbe aumentare, ma ciò non avviene perché essa sfoga attraverso l’apertura sulla base del cubo. Come conseguenza la densità dell’aria contenuta nel cubo diminuisce in misura inversamente proporzionale alla temperatura assoluta. Pochi minuti di accensione sono sufficienti per produrre un incremento di temperatura dell’aria di circa 82K, comportando una riduzione di peso dell’aria interna da 82 a 64g. Ora il peso complessivo della mongolfiera sarà di 64+18=82g. Da questo momento la spinta di Archimede, rimasta ovviamente invariata perché tale è restato il volume di aria spostato dalla mongolfiera, comincia a prevalere sul peso e il veicolo si solleva.

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19-05-2002 23:34


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