Picchio

Il picchio che scende è un giocattolo che illustra il principio di conservazione dell’energia. Scendendo dal palo e picchiando alacremente, consuma la propria energia potenziale per mantenere il moto oscillatorio

“Caricando” il picchio, la molla si allunga, e, lasciatala andare, questa mette in movimento il picchio di moto oscillatorio. Ad un certo momento l’anello si pone parallelamente rispetto all’asta. In quel istante il picchio scivola in basso, continuando nel contempo il suo moto oscillatorio. L’inerzia del picchio provoca il piegamento della molla nel senso opposto e tutto il ciclo si ripete, fino al momento in cui il picchio raggiunge la base dell’asta.

In questo giocattolo, l’energia potenziale legata all’altezza, immagazzinata all’inizio, viene consumata gradualmente, convertendosi alternativamente in energia cinetica del picchio ed in energia potenziale della molla. Nel bilancio finale, la scorta iniziale di energia potenziale, a causa dell’attrito tra anello ed asta, si trasforma in calore.

Perché il picchio si muove di moto uniforme, nonostante in realtà sia in caduta?

Abbiamo a che fare con il fenomeno dinamico della perdita (dissipazione) dell’energia. In un ciclo, la quantità addizionale di energia cinetica del picchio, ottenuta a spesa della sua energia potenziale, si converte totalmente in lavoro contro le forze d’attrito (dell’anello contro l’asta, attrito interno della molla, oscillazioni della base etc.), cioè in calore.

In più, il picchio, opportunamente bilanciato, ha la propria velocità caratteristica di discesa. In un singolo ciclo, più rapidamente il picchio scivola in basso, più forti sono lo scossone alla molla, l’oscillazione del picchio e la pressione sull’anello. L’attrito aumenta, perciò nel ciclo successivo la velocità è minore.

Ovviamente un picchio mal realizzato, oppure messo in moto male, scende senza beccare.