L’idea della produzione di questo lavoro è nata  nell’ottobre-novembre 2000 in occasione dello studio della dinamica dei corpi rigidi.

Stavo trattando i momenti d’inerzia e in un primo momento pensavo di fornire agli alunni della mia classe (una quarta del Liceo Scientifico /Indirizzo PNI) solo le formule, limitandomi ad illustrarle solo per i corpi più semplici (massa puntiforme, anello omogeneo, cilindro cavo); la presenza nel gruppo-classe di alcuni elementi promettenti che spesso si impegnano in lavori di buona qualità, anche al di là del lavoro di routine, mi ha invece spinto sulla strada dell’approfondimento del tema. E’ nata la necessità che si fornissero maggiori conoscenze agli allievi sull’origine delle formule dei momenti d’inerzia per i corpi rigidi ideali con i quali hanno a che fare frequentemente.

Dall’altro lato, il desiderio di verificare in qualche modo le leggi studiate risolvendo dei problemi concreti, mi ha suggerito in un primo momento di affrontare lo studio del moto di una barretta vincolata in un suo estremo, che può ruotare in un piano verticale. Dopo aver osservato il risultato teorico sulla notevole accelerazione tangenziale con cui inizia a muoversi l’estremo libero della barretta (a=1,5g) è venuta spontanea l’idea di realizzare un’esperienza in laboratorio nel tentativo di rilevare le diverse velocità di caduta di una moneta (in caduta libera) e dell’estremo libero della barretta. Da quel momento ci si è messi all’opera.

Gli allievi erano sempre più interessati e poiché in laboratorio potevamo disporre di una barretta tutto sommato  abbastanza corta (solo 43 cm), per poter evidenziare lo scarto previsto teoricamente tra le velocità, due ragazzi si sono armati di telecamera per “riprendere” il fenomeno. Quando sono state elaborate le immagini, il risultato è stato soddisfacente ed al rallentatore si vede abbastanza bene il ritardo della moneta.

Successivamente è continuata la trattazione della dinamica rotazionale per i corpi rotondi ed anche in questo caso l’interesse degli studenti è andato via via crescendo, tanto che ho deciso di chiedere la collaborazione alla Collega di laboratorio affinché si impegnasse a reperire  una sfera, un cilindro pieno e un cilindro cavo omogenei, aventi tutti la stessa massa  e lo stesso raggio.

A questo punto ho potuto constatare un forte spirito di collaborazione tra i colleghi ed una notevole interazione sinergica con  gli allievi.

Il Collega Vitale Frassanito, docente anch’egli di Matematica e Fisica nello stesso Istituto, non appena appresa la necessità del reperimento dei corpi rotondi si è prodigato direttamente nella fabbricazione degli stessi, fornendoci esemplari di ottima qualità. Alcuni allievi hanno preparato altro materiale per realizzare l’esperienza, la Collega di Laboratorio Clara Alfarano ha curato, come suo solito, con grande scrupolo, l’evolversi delle diverse fasi e….finalmente ha preso corpo l’esperienza del rotolamento dei corpi sul piano inclinato.

Sembrerà strano, ma il dover verificare se le previsioni teoriche vengono rispettate nella realtà, crea un certa attesa, e…. se poi non si ottiene quello che si è previsto? Non si può pretendere che già la prima volta si ottengano risultati soddisfacenti: una delle attrattive della ricerca sperimentale è proprio qui, rieseguire l’esperienza, controllare i parametri, osservare attentamente per scoprire cosa ancora sfugge. Nel nostro caso avevamo trascurato la presenza di qualche “nodo” nel legno dei corpi. Ormai la cosa era fatta, si trattava di neutralizzare in qualche modo quelle presenze indesiderate. Un paio di accorgimenti messi in atto dalla nostra esperta Collega  di laboratorio ha permesso di realizzare l’esperienza e ottenere i risultati che sono presentati in questo modesto lavoro.

Onde offrire al lettore spunti di riflessione, qui  si riportano alcuni problemi svolti sulla dinamica rotazionale e sul principio di conservazione del momento angolare. Si tratta di lavori che ho sviluppato nel corso dell’attività didattica.

Nel lavoro sono contenute alcune  schede di approfondimento sul calcolo dei momenti d’inerzia per  alcuni corpi rigidi, riportate come applicazione del calcolo integrale, a beneficio di chi fosse interessato.

Nel concludere  sento di dover esprimere un ringraziamento

·        ai miei allievi che con il loro interesse mi hanno stimolato ad impegnarmi in questo lavoro;

·        alla Collega Clara Alfarano, non solo per la collaborazione in quanto responsabile dell’attività del laboratorio di Fisica, ma anche perché è stata disponibile a riorganizzare in tempi diversi le esperienze onde consentirmi di osservare meglio i risultati;

·        al Collega Vitale Frassanito per l’immediata disponibilità a collaborare e per la passione con cui ha preparato i corpi rotondi utilizzati nell’esperienza.

Un ringraziamento particolare agli allievi Antonio Zippo, Giovanni Baglivo e Giorgio Zippo per l’impegno profuso nell’organizzazione delle esperienze, per la cura delle riprese filmate e per l’elaborazione dei fotogrammi.

Tricase, 21 Marzo 2001

                                                                                                     Luigi Lecci

La presente versione del lavoro, oltre a presentarsi fruibile in formato web, è stata arricchita con la risoluzione di  ulteriori problemi applicativi.  Devo precisare che molti dei testi dei problemi qui risolti sono tratti, o comunque ispirati, a  prove d'esame di Fisica relative a corsi tenuti presso l'Università degli Studi di Lecce nelle diverse facoltà scientifiche. Mi scuso per non aver potuto riportare i riferimenti precisi alle suddette tracce.
Infine, sebbene abbia cercato di  prestare la massima attenzione ad evitare errori di diverso genere nella composizione del lavoro, sono convinto che non manchino sviste e per questo ringrazio anticipatamente chi me le segnalerà.

Montesano Salentino, 4 dicembre 2003

Luigi Lecci