Esperimenti con le lattine

Le lattine e l’equilibrio

Una lattina “in movimento” costituisce una questione interessante. Immaginiamo che una lattina si trovi ad esempio su un tavolo soggetto a scossoni, come sul nostro tavolino in un viaggio aereo o ferroviario, o pensiamo ad un barista prova a far scivolare una lattina lungo il bancone.

La stabilità delle lattine su di un tavolo può essere misurata attraverso l’energia che occorre ad inclinarle dalla posizione normale fino al punto in cui il baricentro si trova sulla verticale del bordo che è a contatto col tavolo. Ma le lattine piene sono o no più stabili di quelle vuote? Esiste forse un particolare livello del liquido in una lattina per il quale la sua stabilità è massima?

E’ intuibile che una lattina piena è più stabile di una vuota; per quanto il baricentro si trovi sempre a metà della sua altezza la lattina piena contiene la massa supplementare del liquido e quindi occorre più energia per inclinarla fino a farla rovesciare. Se proviamo a svuotare la lattina il suo baricentro si abbassa finché il liquido all’interno non lo raggiunge; da questo momento in poi il baricentro comincia a risalire. Ci sono però altri due fattori che influenzano la stabilità: uno di questi è che la massa del liquido si riduce man mano che la lattina viene svuotata e l’altro è che quando la lattina viene inclinata il liquido al suo interno si distribuisce mantenendo la sua superficie orizzontale. Considerati questi fattori, si è trovato che la massima stabilità per una lattina si raggiunge quando il livello del liquido al suo interno è un po’ più grande del raggio della lattina. A voi sperimentarlo!

Il moto rettilineo uniforme di una lattina

Riempiamo una lattina per circa 1/3 con glicerina o sciroppo o detersivo per piatti ( vanno bene anche i colori ad olio). Ovviamente la lattina va chiusa , con un tappo di gomma o con una lamina autoadesiva o ancora con un pezzo di plastica o di latta fissato col silicone. Facciamo scivolare la lattina lungo un piano inclinato e vedremo che, dopo un breve percorso di pochi centimetri, il suo moto procede con velocità costante.

E’ interessante confrontare il moto accelerato di una seconda lattina piena del suo liquido con quello della lattina “trattata”. La viscosità del liquido nella lattina è responsabile di questo moto rettilineo; il fluido infatti aderisce alla parete interna della lattina rallentandola. Segniamo sul piano inclinato delle tacche a distanze uguali l’una dall’altra e misuriamo il tempo impiegato dalla lattina per calcolare la velocità con cui la lattina scende dal piano. La velocità di discesa dipende dal tipo di fluido utilizzato e dalla sua quantità : maggiore è la viscosità e minore la quantità di liquido al suo interno , minore sarà la velocità.

Lattine a dieta

Riempiamo una lattina da bibite per un quinto della sua altezza con acqua, portiamo ad ebollizione il contenuto del recipiente su un fornello da laboratorio. Quando l’acqua sarà quasi totalmente evaporata, prendiamo la lattina e la capovolgiamo rapidamente all’ interno di un recipiente contenente acqua raffreddata con dei cubetti di ghiaccio. Il vapore contenuto nella lattina si condenserà immediatamente, creando una depressione all’interno del recipiente stesso. La lattina, dunque, si schiaccerà da sola più o meno all’altezza del suo centro, compressa dalla pressione atmosferica.

In questo esperimento si presentano diversi fenomeni: il riscaldamento dell’acqua fino all’ebollizione; lo spostamento dell’aria da parte del vapore;-la condensazione del vapore e la creazione del vuoto;lo schiacciamento della lattina ad opera della pressione atmosferica.

Scritto da Elena Stante

Laureata in Matematica nel 1981 presso l’Università degli Studi di Bari, dal 1987 insegna Matematica e Fisica presso il Liceo Ginnasio Aristosseno di Taranto .

Ha partecipato ai progetti ESPB, LabTec, IMoFi con il CIRD di Udine e a vari concorsi nazionali e collabora, con la nomina di Vice Direttore, alla rivista online Euclide, giornale di matematica per i giovani.

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