Ti piace andare in altalena? Spingi, spingi…

Fig. 1

A quale bambino non piace dondolarsi su un’altalena?

Essere in grado di spingersi sempre più in alto rappresenta una grande conquista e un irrinunciabile senso di libertà!

Ma se volessimo analizzare con “occhio da fisico” questo gioco dovremmo conoscere la teoria sulle oscillazioni forzate.

Sappiamo, dall’esperienza, che tutti gli oscillatori reali sono destinati a smorzarsi e di conseguenza a fermarsi. Un bambino piccolo per dondolare sull’altalena ha bisogno di un nonno, un adulto che fornisca la spinta giusta!

Poi crescendo e diventando più consapevole del proprio corpo, il bimbo comprende che muovendo braccia, gambe, busto, capo in sintonia con l’oscillazione dell’altalena può dondolarsi da solo e quindi mette a riposo il nonno lasciandolo seduto su una panchina.

Cosa significa l’espressione “muovere in sintonia”?

Per mantenere le oscillazioni alla loro massima ampiezza occorre applicare una forza eccitatrice che contrasti lo smorzamento dell’oscillazione dovuto alla presenza degli attriti.

Data la natura oscillatoria del moto, la forza eccitatrice non è costante, ma varia nel tempo e deve seguire l’effetto delle forze smorzanti: quando l’attrito è grande deve essere grande, sarà di piccola intensità se l’attrito è trascurabile.

La forza esterna rifornisce di energia meccanica “fresca” il sistema oscillante, in cui, a ogni periodo, si perde una frazione dell’energia meccanica totale a disposizione.

In questo caso 𝛀 rappresenta la pulsazione della forza esterna, diversa dalle due pulsazioni 𝛚 e 𝛚₀ che rappresentano, rispettivamente, la pulsazione finale del sistema e quella assoluta del sistema in condizioni ideali, ovvero senza resistenze e forze eccitatrici.

Lo scopo della forza esterna eccitatrice è quello di “simulare” le oscillazioni libere dell’altalena, in una condizione ideale di moto armonico.

Riflettendo sul comportamento del bambino in altalena, la strategia che impara per non fermarsi è effettuare movimenti periodici con il corpo e con le gambe, dondolandosi con la stessa frequenza “naturale” dell’altalena stessa.

Ecco perché è importante che l’azione sia coerente e in sintonia con il moto dell’oscillatore armonico. In caso contrario, anziché sostenere e amplificare il moto, si può generare un moto disordinato e caotico.

Concludendo: la prossima volta che osserverete un bambino, che sta imparando a dondolarsi da solo, prestate attenzione al suo sorriso e agli occhi gioiosi: sono quelli di un essere umano che ha capito come vincere gli attriti!