25 ott 2016
Alimentare la curiosità: la scienza in bicicletta
La bicicletta nasconde almeno una decina di principi fisici che lavorano contemporaneamente all’insaputa dei bambini. E non solo… È importante aiutare i bambini a familiarizzare con la scienza attraverso un oggetto tanto quotidiano come la bicicletta, ma comunque pieno di sorprese.
La bicicletta è il primo mezzo che fa sognare la libertà di movimento a un bambino. Non c’è nulla di più emozionante di imparare a pedalare in autonomia e scoprire che, una volta capito come si fa a restare in equilibrio, non si scorda più, proprio come dice la saggezza popolare.
Come si fa a liberarsi delle rotelline e correre solo sulle due ruote? Quale magia è questa?
La bicicletta nasconde almeno una decina di principi fisici che lavorano contemporaneamente all’insaputa dei bambini e sarà molto divertente scoprirli tutti, a partire proprio dall’equilibrio in movimento.
Dietro una pedalata
Mentre procede, la bici si mantiene in equilibrio grazie alla combinazione dell’effetto giroscopico e della forza centrifuga. Ogni oggetto che gira (pensa ad esempio a una trottola) tende a spostarsi mantenendo il suo orientamento e nello stesso tempo l’effetto giroscopico - basato sul principio noto come conservazione del momento angolare - contribuisce a mantenere la bicicletta in posizione dritta. È per questo motivo che i bambini devono imparare a pedalare senza esitazione e scoprire da soli che più le ruote girano più è facile mantenere l’equilibrio!
Cosa succede in curva? Questo è il secondo scoglio ma viene in soccorso la forza centrifuga. La forza centrifuga tende a spingere la bicicletta verso l’esterno della curva. Per correggere la traiettoria il piccolo ciclista sarà quindi costretto a inclinarsi per contrastare questa forza con il suo peso e, soprattutto, inclinarsi sempre di più mano a amano che acquisterà sicurezza e aumenterà la velocità.
Come si fa a frenare? Mettere i piedi per terra non è il metodo più ortodosso e nemmeno il più efficace, dal momento che sono stati inventati i freni che nascondono il principio di Pascal.
La legge di Pascal dice che quando si esercita una pressione su un fluido confinato, l’aumento di pressione è trasmesso anche ad ogni punto del contenitore. Quindi, quando si preme il freno, l’olio contenuto nei tubicini che partono dal manubrio viene compresso e spinge dei pistoni che a loro volta stringono il disco. Il disco, grazie alla forza fisica dell’attrito, rallenta la velocità con cui gira la ruota.
Accessori intelligenti
La sicurezza viene prima di tutto, quindi dopo avere imparato a pedalare e frenare senza danno, i tuoi ciclisti in erba dovranno ricordarsi di mettere sempre in funzione le luci quando cala la sera.
Ora si trovano spesso in commercio luci a led che si accendono con un semplice interruttore e sono alimentate da batterie, ma il sistema più classico con cui si mettono in funzione i fanalini di una bicicletta è la dinamo, che si basa sulla legge di Faraday per l’induzione.
Quando la dinamo è a contatto con lo pneumatico e quest’ultimo trasmette il movimento a una bobina di filo elettrico. La bobina gira all’interno di un magnete e questo produce l’elettricità necessaria a tenere accesi i fanalini anteriori e posteriori.
Un altro magnete potrebbe essere presente sulla bicicletta se tuo figlio o tua figlia vorrà sapere a che velocità sta pedalando e ti chiederà in regalo un tachimetro. Il tachimetro, infatti, riceve un impulso da un sensore che viene attivato ogni volta che fa contatto con un magnete posto sulla ruota. Il numero di giri permette di calcolare la distanza percorsa e la velocità.
Oltre al funzionamento classico della bicicletta, ci sono da scoprire anche le differenze tra una bici da corsa e una mountain bike o una bicicletta elettrica. Le due ruote nascondono un mondo di curiosità scientifiche bastevoli a tenere impegnate molte domeniche all’aria aperta.