Piano inclinato Officine Galileo Firenze.
Nell’inventario generale n° 6 del 1925 a pag 68, n° 2227/126, si legge: “Officine Galileo Firenze. Piano inclinato nuovo modello. ₤ 376”.
Nell’inventario del 1926 al n° 645-2227 si legge di nuovo: “Officine Galileo Firenze. Piano inclinato nuovo modello. ₤ 376”.
Il piano inclinato riveste un ruolo importante nella storia della fisica, visto dapprima come macchina semplice utile per sollevare oggetti pesanti fin dalla più remota antichità, poi da Galileo Galilei come mezzo di indagine sulla caduta dei gravi e, in questo contesto, il suo studio assume un aspetto fondamentale nella storia della fisica.
Galileo infatti, non potendo studiare come cadevano i corpi per l’impossibilità di misurane i tempi di caduta, fece l’ipotesi alquanto azzardata che il moto lungo un piano inclinato segue le stesse leggi del moto di caduta, se si possono trascurare gli attriti.
Il piano inclinato gli permetteva infatti di ottenere piccole accelerazioni con tempi di discesa misurabili col suo orologio ad acqua.
Ma, essendo Galileo il primo ad eseguire un simile esperimento, ignorava altri aspetti cruciali che comportavano errori all’epoca inevitabili. (Vedi sia il disegno di G. Gamow sia il dipinto di G. Bezzuoli del 1841, riportati qui sotto).
Questo esemplare serve principalmente nell’insegnamento della statica ed è costituito da un telaio rettangolare con guide, che può ruotare intorno ad un asse posto all’estremità in basso, permettendo di scegliere l’inclinazione del piano e quindi l’altezza h. All’altra estremità c’è una staffa snodata, provvista di una puleggia, che, opportunamente orientata, permette di ottenere la direzione della forza equilibrante o parallela al piano “l” o parallela alla base “b”.
Al carrellino può essere appesa una massa aggiuntiva.
Nel caso della direzione della forza F parallela al piano “l” si può mostrare come varia la componente parallela al piano inclinato del peso dell’oggetto, posto sul piano stesso, al variare dell`angolo α formato da “l” rispetto all’orizzontale. Per fare ciò si procede nel modo seguente: inclinato il piano di un certo angolo α, si sceglie il peso da aggiungere al carrellino a due ruote, a sinistra nella foto, poi si cerca di equilibrare il tutto con alcuni pesetti posti a destra sotto la puleggia. Siccome i pesetti usati normalmente in laboratorio sono tra loro uguali, si ottiene l’equilibrio variando leggermente l’angolo di inclinazione e si prende nota delle grandezze l, h, α. Lasciando invariato il peso complessivo del carrellino, si sceglie un angolo maggiore tentando di nuovo di ottenere l’equilibrio dapprima aumentando il numero dei pesetti sotto la puleggia, poi aggiustando l’angolo, fino a mostrare che vale:
F = P sen α
dove P è il peso sul piattello di destra e F è la componente parallela al piano di cui sopra. Ovvero:
F / P = h / l
dove h è l’altezza e l è la lunghezza del piano.
Nel caso della forza F parallela alla base b si può mostrare che vale:
F = P tang α ovvero: F / P = h / b
con una procedura simile a quella precedentemente descritta.
Questo apparecchio non permette misure quantitative per esperimenti di dinamica o sulla conservazione dell’energia meccanica, poiché non è agevole misurare il tempo di discesa del carrellino durante il moto.
Esso può comunque essere utile per una dimostrazione qualitativa, introduttiva di quegli argomenti, facendo osservare agli allievi il comportamento dei corpi in moto, sia al variare dei pesi sia al variare dell’angolo di inclinazione.
La figura con Galileo è stata tratta da G. Gamow, Biografia della Fisica, EST Mondadori, Milano 1963.
La figura B 244 si trova a pag. 12 del catalogo: Apparecchi per l’Insegnamento della Fisica a cura del prof. R. Magini, Officine Galileo, 1940.
Il piano inclinato è esposto al Museo MITI, su proposta di Fabio Panfili.
Foto di Daniele Maiani, elaborazioni, ricerche e testo di Fabio Panfili.
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