La gravità c'è ma non si vede - Scientificast

La gravità c’è ma non si vede

Guardate la fotografia in alto e provate a rispondere a una domanda: “Perché sulla ISS le cose e le persone fluttuano?” Se sapete già la risposta provate a porre questa domanda a un buon numero di vostri amici. Ora, a meno che non abbiate molti amici appassionati di scienza, la maggior parte delle risposte suonerà circa così: “Perché non c’è la forza di gravità” o più ottimisticamente “Perché la gravità è poca”. Bene, queste risposte sono sbagliate.
La Stazione Spaziale Internazionale si trova a circa 400 chilometri di distanza dalla superficie terrestre, ben oltre l’atmosfera, e orbita intorno al nostro pianeta a più di 27 mila chilometri all’ora, compiendo 15 giri della Terra ogni giorno terrestre. A questa distanza la forza di attrazione gravitazionale è ridotta di poco più del 10% rispetto a quella sulla superficie della Terra, decisamente troppo poco per rendere le cose prive di peso. Quindi perché gli oggetti e le persone fluttuano sulla ISS, e perché quest’ultima non precipita sul nostro pianeta? Per capirlo vediamo cosa significa esattamente che un oggetto “orbita intorno al nostro pianeta”. Se lanciate un oggetto da una certa altezza, o con una certa angolazione, e gli imprimete una velocità iniziale, questo compirà una traiettoria parabolica che si concluderà quando tocca il suolo. La gittata del lancio sarà tanto più lunga quanto sarà alta la velocità iniziale. Ora immaginate di sparare un oggetto da così in alto e così veloce da fargli compiere l’intero giro della Terra e farlo tornare al punto di partenza prima di toccare il suolo. Complimenti, avete appena messo in orbita un corpo. Proprio con questo esempio nel 1687 Isaac Newton spiega come la forza responsabile della caduta dei corpi sulla Terra sia la stessa che tiene la Luna in orbita attorno al pianeta. Il nostro satellite, e tutti gli altri oggetti lanciati nello spazio negli anni seguenti, non sono nient’altro che corpi in caduta libera che non raggiungono mai il suolo.

Spostiamo quindi la nostra attenzione su cosa accade a un corpo in caduta libera. Per farlo ricorreremo ad un altro esperimento, questa volta più facile da mettere in pratica. Mettete una bilancia (del genere a molla, come le bilance pesapersone, non a due bracci) in un ascensore, ponetegli sopra un oggetto e prendete nota della misura del peso. Ora premete un pulsante di un piano superiore e appena l’ascensore inizierà a muoversi controllate come si comporta la bilancia: dovrebbe indicare un peso maggiore. Ciò è dovuto al fatto che l’accelerazione dell’ascensore, per un osservatore interno all’ascensore stesso, si somma a quella di gravità facendo sembrare l’oggetto più pesante. Ripetiamo ora l’esperimento facendo però scendere l’ascensore: il risultato sarà che la bilancia indicherà un peso inferiore poiché l’accelerazione in questo caso si sottrae e l’oggetto sembrerà più leggero. A questo punto verrebbe da chiedersi quale sia l’accelerazione necessaria a far sembrare l’oggetto privo di peso. La risposta è 9,81 m/s^2, proprio l’accelerazione di gravità: l’ascensore e i corpi al suo interno dovrebbero essere in caduta libera. Se non sapessimo di essere in un ascensore che precipita sembrerebbe quindi di trovarsi in un posto privo di gravità.

Abbiamo detto che la Stazione Spaziale Internazionale e i suoi occupanti orbitano intorno alla Terra, il che vuol dire che, come tutti i corpi orbitanti, sono in caduta libera e un corpo che cade è come se fosse privo di peso; questo fenomeno è detto microgravità. Ecco infine la risposta alla domanda iniziale.

Ad essere precisi sulla ISS c’è un piccolo residuo di gravità. Questo è dovuto ad alcuni attriti con ciò che rimane dell’atmosfera terrestre, ma anche alla struttura stessa della stazione: la ISS, infatti, è composta da più moduli che hanno delle piccole oscillazioni gli uni rispetto agli altri. L’effetto complessivo di tutte queste perturbazioni è una gravità di circa un milionesimo di quella terrestre.

Non bisogna però recarsi necessariamente nello spazio per sperimentare la microgravità. Gli astronauti per addestrarsi usano quelli che vengono simpaticamente chiamati “Vomit Comet”. Si tratta di aerei che compiono un volo parabolico al fine di simulare l’assenza di peso. Iniziano a salire e ad accelerare per una trentina di secondi, dopo di che si spengono i motori, l’aereo continua a salire per poi precipitare, i passeggeri a questo punto si ritrovano a fluttuare essendo in caduta libera. Dopo una caduta di una ventina di secondi, i motori vengono riaccesi prima di schiantarsi al suolo, facendo tornare tutti con i piedi per terra.

 

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Author: Giorgio Garlaschelli

Share This Post On