Come giocare a Tiro alla fune delle cariche
- Scegli una prova e leggi sulla scheda le cariche e le loro posizioni.
- Usa F = k·q₁·q₂ ÷ r² per ogni coppia, con le cariche in C e r in m, e somma le forze con il loro verso.
- Scrivi la tua previsione e premi Avvia. Una perlina si avvicina; i dinamometri segnano le forze.
- Confronta il dinamometro con la tua linea arancione, o guarda se la terza perlina resta ferma.
Forze tra cariche
La legge di Coulomb dà la forza tra due cariche puntiformi: F = k·q₁·q₂ ÷ r², con k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C². Le cariche dello stesso segno si respingono e quelle di segno opposto si attraggono, e le due forze sono sempre uguali e opposte, come dice la terza legge di Newton. Quando ci sono più di due cariche, ogni coppia agisce come se le altre non ci fossero, e le forze su una carica si sommano come vettori; su una retta, ciò significa sommare con i segni. Una terza carica tra due cariche dello stesso segno non sente forza dove le due spinte si annullano, un punto più vicino alla carica minore perché la forza diminuisce con il quadrato della distanza. La stessa legge, su scala atomica, tiene gli elettroni attorno ai nuclei e lega le molecole.
Un modello di apprendimento mirato
Le perline sono cariche puntiformi su un'asta dritta senza attrito. La perlina mobile viene avvicinata in modo costante per 2 s, così lentamente che i dinamometri segnano la forza elettrica in ogni istante, e poi viene tenuta ferma per 1 s. Nella prova di equilibrio, la terza perlina viene trattenuta nel tuo punto e lasciata a 2 s: conta come in equilibrio entro il 2 % dal punto di equilibrio, dove un po' di attrito la trattiene; altrimenti viene spinta, e il moto è disegnato per 1 s come illustrazione, non come simulazione. Le frecce mostrano la forza totale su ogni perlina a una scala fissa per ogni prova. Le risposte entro il 2 % sono giuste.