Esperimenti scientifici per bambini: portiamo un palloncino a elio in automobile

Esperimenti scientifici per bambini: portiamo un palloncino a elio in automobile.

La prima legge della dinamica di Newton, detta anche principio d’inerzia o legge di Galileo afferma che “un corpo mantiene il proprio stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, finché una forza non agisce su di esso”.

Pensiamo a quando viaggiamo in automobile: quando l’auto accelera ci sentiamo spinti all’indietro, mentre una frenata improvvisa ci farebbe volare in avanti, se non avessimo le cinture di sicurezza allacciate.

Questo esperimento dimostra il diverso comportamento che può avere un pendolo o un pallone gonfiato con aria, e un pallone gonfiato ad elio all’interno di un’automobile che accelera e rallenta.
Vedremo che il pendolo o il pallone gonfiato ad aria si comportano in modo del tutto prevedibile, cioè oscillano all’indietro quando si accelera e in avanti quando si rallenta. Il palloncino ad elio, invece, non risponde alla legge di Newton sul moto, ma risponde invece al principio di Archimede, essendo l’elio più leggero dell’aria.

Materiale:
– un pendolo o un palloncino
– corda, forbici, nastro adesivo
– automobile
– palloncini
– bombola di elio

Esperimento:
– fissiamo un palloncino gonfiato con aria (o un pendolo) al tettuccio dell’automobile. Osserviamo che quando l’auto è ferma l’oggetto pende verso il basso
– quando l’auto accelera in avanti, l’oggetto oscilla all’indietro:

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– quando l’auto rallenta, l’oggetto oscilla in avanti

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– ora gonfiamo un palloncino con la bombola di elio:

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– fissiamo sul fondo dell’auto il palloncino e osserviamo che va verso l’alto:

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– quando l’auto accelera in avanti, il palloncino a elio oscilla in avanti:

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– quando l’auto rallenta, il palloncino ad elio oscilla all’indietro:

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Come afferma il principio di Newton, tutti i corpi tendono a rimanere fermi se sono fermi o in movimento se sono in movimento, se una forza non agisce su di loro in modo diverso. Quando l’automobile parte, l’aria contenuta nell’auto, che era ferma, tende a restare ferma, finché la forza data dal movimento dell’auto non agisce su di essa. Quando l’auto accelera in avanti, la densità dell’aria aumenta verso la parte posteriore dell’automobile, quindi la pressione nella parte posteriore dell’auto aumenta. Il pallone a elio, quindi, galleggia sull’aria più densa e si sposta in avanti.

Quello che succede al palloncino gonfiato con elio è simile a quello che avviene ad una bolla d’aria all’interno di un barattolo pieno d’acqua. Infatti l’elio è più leggero dell’aria, e l’aria è più leggera dell’acqua.
Se teniamo il barattolo in orizzon
tale, la bolla d’aria sale verso l’alto (come il palloncino d’elio), se noi incliniamo il barattolo l’acqua si sposta e spostandosi sposta la bolla d’aria. Questo avviene nel barattolo tenuto in orizzontale in automobile:

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Quando si accelera il palloncino va in avanti perchè l’aria contenuta nell’auto si sposta all’indietro. Quando si rallenta il palloncino va indietro perchè l’aria contenuta nell’auto va in avanti.

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Allo stesso modo il palloncino va a sinistra se l’auto curva a sinistra, e va a destra se l’auto curva a destra:

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Qui il video completo (anche con sottotitoli in italiano): Youtube. Per altri link simili vai all’elenco di link in fondo all’articolo.

Riferimenti nel web e link utili:

Science superschool una serie di esperimenti con applicazioni matematiche sul principio di Archimede (in inglese)
Education.com gli effetti della temperatura sui gas (in inglese)
How things fly un sito dedicato a tutto ciò che ha a che fare col volo (in inglese)
The homeschool scientist semplici esperimenti coi palloncini gonfiati con elio (in inglese)
Quatr.us ancora esperimenti (in inglese)
Wikipedia sul principio di Archimede (in italiano)
Youtube elio e bolle di sapone
Youtube cosa succede ad un palloncino con elio in automobile (guarda anche qui e qui)
English lakes il viaggio misterioso di un pupazzo e un palloncino a elio (in inglese)
All science fair projects esperimenti coi palloncini a elio (in inglese)
Youtube il palloncino-razzo di Toys from trash

Sono Maria Marino. Mi occupo di pedagogia, didattica, arte e manualità. Lapappadolce è il sito che scrivo come insegnante e mamma, per contribuire nel mio piccolo a rendere più accessibili a tutti i bambini, a scuola o a casa, la didattica Montessori, la pedagogia Waldorf, e tutte le pratiche educative che ho imparato con loro e in cui credo.