Prepara una scatola da usare come ascensore, ad esempio con del compensato. La scatola deve essere appesa mediante un filo di nylon a una carrucola e a un motore (come quello, per esempio, di un avvitatore)

All’interno dell’ascensore una piccola bilancia abbastanza sensibile (0,01g) e con un tempo di reazione abbastanza piccolo, posizionandovi sopra un oggetto (ad esempio una moneta). Fissa uno smartphone sulla parte superiore della scatola su cui avrai praticato un foro in corrispondenza della fotocamera dello smartphone in modo da inquadrare il display della bilancia.

Fai salire e scendere l’ascensore usando l’avvitatore. Osserva il filmato registrato dallo smartphone. Il peso della moneta è costante?

Se hai a disposizione un vero ascensore puoi rifare l’esperimento li dentro.

Metti nell’ascensore di compensato un secondo smartphone in funzione di accelerometro e/o un Arduino collegato a un accelerometro. Registra i dati durante la salita e la discesa e confronta i risultati.

Grafico dell’accelerometro su smartphone:

L’andamento dell’accelerazione mostra dei picchi di massimo e minimo in corrispondenza della fase di salita ed arresto dell’ascensore. Le oscillazioni intermedie sono dovute alle vibrazioni del sistema nella fase di salita.

Grafico dell’accelerometro di Arduino:

Il grafico relativo all’andamento dell’accelerazione in funzione del tempo prodotto da Arduino può essere di difficile interpretazione. Il rapporto segnale/rumore, infatti, può essere troppo basso e può essere necessario riconfigurare il sensore (consulta la sua documentazione). Per migliorare il rapporto segnale/rumore potresti fare delle medie.

Accelerometro su smartphone in ascensore vero.

Il grafico mostra chiaramente le variazioni dell’accelerazione misurata dall’accelerometro dello smartphone all’interno dell’ascensore vero. Da notare che durante la fase di moto a velocità costante il valore di accelerazione coincide con il valore misurato quando l’ascensore è fermo. Osserviamo inoltre che il rapporto segnale/rapporto è decisamente migliore rispetto ai dati ottenuti all’interno del modellino, perchè le vibrazioni del vero ascensore sono di gran lunga più piccole.

E’ possibile visualizzare le forze apparenti in sistemi di riferimento non inerziali costruendo un modellino di ascensore, filmando una bilancia e posizionando un accelerometro sul modellino stesso.

I risultati ottenuti dell’accelerometro su smartphone sembrano migliori di quelli ottenuti da Arduino. Il motivo è che l’accelerometro di Arduino è molto più sensibile e occorre riconfigurarlo e/o mediare su più misure consecutive: un’occasione per discutere i problemi davanti dall’impiego di strumenti per la misura.