Testo
Perché la Luna non cade? Un bambino chiede: “Se la gravità attira la Luna verso la Terra, perché la Luna non ci cade addosso?”. Rispondi in termini qualitativi usando il concetto di caduta continua di Newton e la velocità orbitale. Perché la stessa cosa non vale per una mela?
Soluzione
La Luna cade davvero. La Luna cade eccome verso la Terra: la gravità la attira in continuazione e la sua traiettoria si incurva costantemente verso il pianeta. La chiave è che la Luna possiede anche una grande velocità tangenziale, perpendicolare alla direzione della caduta.
L’esperimento della montagna di Newton. Immagina un cannone su una montagna altissima. Con poca velocità la palla ricade poco lontano; aumentando la velocità cade sempre più lontano. A una velocità sufficiente, la superficie terrestre “si curva via” sotto la palla alla stessa rapidità con cui questa cade: la palla continua a cadere ma non tocca mai il suolo, e gira attorno alla Terra. Questo è esattamente un’orbita: caduta libera permanente. La gravità qui gioca il ruolo di forza centripeta che mantiene il moto circolare.
Perché la mela no? La Luna ha la velocità tangenziale “giusta” (circa ) per mancare sempre la Terra mentre cade. Una mela lasciata cadere ha velocità tangenziale praticamente nulla: la sua traiettoria di caduta è quasi verticale e interseca subito il suolo. Stessa legge di gravità, stesso “cadere”, ma condizioni iniziali diverse.
Collegamenti
Argomenti: Gravitazione Concetti: Orbite · Moto circolare uniforme · Forza centripeta · Legge di gravitazione universale