In rotazione

Nel laboratorio temporaneo associato alla mostra EXTREME | alla ricerca delle particelle propongo di sperimentare quali relazioni ci sono fra gli "attori" della rotazione: dopotutto negli acceleratori circolari come LHC bisogna fare in modo che le particelle viaggino su una traiettoria curva. Un video del CERN mostra che i protoni non vengono iniettati direttamente in LHC ma passano prima attraverso altri acceleratori circolari (più piccoli) che ne aumentano gradualmente l'energia. Perchè LHC è così grande?

Questo è il nostro apparato sperimentale, formato da:
_una pallina di gommapiuma appesantita con un dado metallico di una ventina di grammi inserito al suo interno,
_un peso costituito da un sacchetto di sabbia: ce ne sono a disposizione da 50 e da 100 grammi, e se ne possono usare più di uno contemporaneamente
_un cordino che lega la pallina al peso passando in un imbuto (nella pallina il cordino è legato al dado): tradizionalmente usavo un tubetto di pvc ma ho avuto paura che a lungo andare il cordino si sarebbe rovinato strisciando sul bordo del tubetto, che per quanto lo levighi rimane comunque sottile, il bordo dell'imbuto è invece più spesso e liscio.

Il partecipante fa ruotare la pallina tenendo in mano l'imbuto, lasciando libero il cordino e facendo in modo che il peso rimanga appeso, cioè non salga fino a battere contro il tubetto dell'imbuto, cioè non arrivi "a fine corsa".

E' possibile trovare situazioni di equilibrio, in cui il peso resta appeso liberamente alla stessa altezza mentre mantengo costante la velocità di rotazione e il raggio. I partecipanti scoprono rapidamente che ci sono relazioni fra velocità di rotazione, raggio della traiettoria e peso: per esempio, bisogna mettere un peso molto grande quando si ruota velocemente con un raggio piccolo, mentre ne basta uno minore con la stessa velocità di rotazione se il raggio è più grande.
Anche se molto semplice il dispositivo aiuta effettivamente a capire.