Visualizza Versione Completa : Problema forza apparente
Sono rimasto colpito dalle varie discussioni sulla forza apparente, quindi vorrei proporre un semplice problema che dovrebbe riguardare il fulcro della disputa (esiste/non esiste):
Ci sono due Omini all'interno di un autobus:
- Omino A che ha massa 50kg;
- Omino B che ha massa 100kg;
Entrambi gli Omini viaggiano assieme all'autobus a velocità costante di 60km/h (sistema inerziale)
Ogni Omino è appoggiato all'estremità anteriore dell'autobus con un cuscino foam (di quelli che mantengono la forma impressa) per attutire eventuali colpi da frenata.
Improvvisamente l'autobus frena facendo decelerare lo stesso di un tot di m/s^2 (non importa quanto), per questo motivo il sistema di riferimento autobus diventa "NON" inerziale.
Ne consegue che entrambi gli Omini sprofonderanno nei rispettivi cuscini di una certa profondità, ma l'Omino B (100kg) sprofonderà maggiormente rispetto all'Omino A (50kg), supponiamo del doppio, per via della maggiore massa.
Le stessa cosa verrà percepita anche da un osservatore ESTRENO fermo in un sistema di riferimento INERZIALE, e quindi anche lui percepirà visivamente la diversa Forza che fa sprofondare diversamente i due Omini in base alla loro massa.
Questo significa che entrambi gli omini subiranno la stessa accelerazione (contraria alla frenata/decelerazione dell'autobus) ma una Forza diversa proporzionale alla propria massa, nel rispetto del 2° principio della dinamica.
Concludendo la domanda è:
La cosiddetta forza "apparente", si manifesta realmente come una qualunque forza reale, in quanto esistono effetti reali osservati da entrambi i sistemi di riferimento, oppure può essere ritenuta comunque apparente e quindi uno dei due Osservatori può ignorarla e/o non percepirla (nel caso specifico l'osservatore inerziale)?
Grazie.
Stando alla tua domanda, il fatto non è se per l'osservatore esterno esista o non esista, ma come la percepisce; dal suo punto di vista vedrà applicate due forze di spinta ben diverse per poter imprimere la stessa accelerazione sia all'omino da 50kg che a quello da 100kg. Mentre per gli omini serviranno due attriti differenti per frenarli.
Ps.
Provo a spiegarmi in base a come ho inteso una "forza fittizia":
Esiste, certo che esiste, ma varia in base al sistema di riferimento, quella che per me è accelerazione continua per te è forza centrifuga, e per l'altro è staticismo.
Albertus
24-05-2021, 11:44
Concludendo la domanda è:
La cosiddetta forza "apparente", si manifesta realmente come una qualunque forza reale, in quanto esistono effetti reali osservati da entrambi i sistemi di riferimento, oppure può essere ritenuta comunque apparente e quindi uno dei due Osservatori può ignorarla e/o non percepirla (nel caso specifico l'osservatore inerziale)?
vale il solito discorso
un conto è il linguaggio di tutti i giorni un conto è il linguaggio della fisica
Tutti noi abbiamo sperimentato la forza centrifuga o la spinta in automobile o in auto bus in fase di accelerazione
Ci viene naturali chiamarle forze
le leggi della dinamica e in particolare l'equazione F = ma valgono solo per osservatori inerziali
in questo contesto la forza F è la risultante delle sole forze reali
l'equazione può essere estesa anche a sistemi non inerziali a condizione che alla forze reali si aggiungano delle forze fittizie o apparenti
vengo alla domanda
la forza apparente si manifesta realmente come una qualunque forza reale ?
Negativo
Se ti interessi di relatività avrai sicuramente letto il seguente esempio
un astronave parte con un'accelerazione costante pari a g = 9.81 m/sec^2
Gli astronauti all'interno dell'astronave sentono il proprio peso (quasi) come quando erano sulla terra anche se l'astronave si trova nello spazio profondo
Passano generazioni, la memoria svanisce, i pronipoti degli astronauti credono che per qualche motivo il pavimento dell'astronave ha il potere di attirare a se tutti gli oggetti dell'astronave....finche arriva un Einstein che gli spiega come stanno le cose
qual'è la differenza tra forze reali e apparenti
a) le forze reali imprimono accelerazioni diverse a oggetti di massa diversa
b) le forze fittizie imprimono la stessa accelerazione a oggetti di massa diversa
Stando alla tua domanda, il fatto non è se per l'osservatore esterno esista o non esista, ma come la percepisce; dal suo punto di vista vedrà applicate due forze di spinta ben diverse per poter imprimere la stessa accelerazione sia all'omino da 50kg che a quello da 100kg. Mentre per gli omini serviranno due attriti differenti per frenarli.
Ps.
Provo a spiegarmi in base a come ho inteso una "forza fittizia":
Esiste, certo che esiste, ma varia in base al sistema di riferimento, quella che per me è accelerazione continua per te è forza centrifuga, e per l'altro è staticismo.
Quale attrito diverso intendi? sono i medesimi cuscini che si oppongono alla frenata, e la reazione è la stessa sia per l'osservatore non inerziale che per quello inerziale.
Se la forza fittizia esiste, ma secondo te varia, in cosa nello specifico "varia" , se entrambi i sistemi vedono la stessa cosa? l'esempio è fatto apposta per evidenziare proprio questo aspetto.
Comunque grazie per la risposta.
Red Hanuman
24-05-2021, 17:55
Sono rimasto colpito dalle varie discussioni sulla forza apparente, quindi vorrei proporre un semplice problema che dovrebbe riguardare il fulcro della disputa (esiste/non esiste):
Ci sono due Omini all'interno di un autobus:
- Omino A che ha massa 50kg;
- Omino B che ha massa 100kg;
Entrambi gli Omini viaggiano assieme all'autobus a velocità costante di 60km/h (sistema inerziale)
Ogni Omino è appoggiato all'estremità anteriore dell'autobus con un cuscino foam (di quelli che mantengono la forma impressa) per attutire eventuali colpi da frenata.
Improvvisamente l'autobus frena facendo decelerare lo stesso di un tot di m/s^2 (non importa quanto), per questo motivo il sistema di riferimento autobus diventa "NON" inerziale.
Ne consegue che entrambi gli Omini sprofonderanno nei rispettivi cuscini di una certa profondità, ma l'Omino B (100kg) sprofonderà maggiormente rispetto all'Omino A (50kg), supponiamo del doppio, per via della maggiore massa.
Mmm... A me risulta che, se l'autobus frena, gli omini si sentono spinti in avanti... A meno che non mi ricordi male...:whistling::sneaky:;)
Le stessa cosa verrà percepita anche da un osservatore ESTRENO fermo in un sistema di riferimento INERZIALE, e quindi anche lui percepirà visivamente la diversa Forza che fa sprofondare diversamente i due Omini in base alla loro massa.
Sicuro? A me risulta che l'osservatore esterno in un sistema inerziale non percepisce alcuna forza agente sui due omini, che tendono ad andare in avanti per via del principio d'inerzia. L'osservatore esterno nel sistema inerziale potrà spiegare tutto in termini di interazioni fisiche (principalmente l'attrito che agisce sui freni e sugli altri corpi in conseguenza) e di inerzia. Non ha bisogno di altro...
Questo significa che entrambi gli omini subiranno la stessa accelerazione (contraria alla frenata/decelerazione dell'autobus) ma una Forza diversa proporzionale alla propria massa, nel rispetto del 2° principio della dinamica.
Concludendo la domanda è:
La cosiddetta forza "apparente", si manifesta realmente come una qualunque forza reale, in quanto esistono effetti reali osservati da entrambi i sistemi di riferimento, oppure può essere ritenuta comunque apparente e quindi uno dei due Osservatori può ignorarla e/o non percepirla (nel caso specifico l'osservatore inerziale)?
Grazie.
Adesso ne parliamo.;)
Red Hanuman
24-05-2021, 18:27
Allora... Queste discussioni sulle forze fittizie o inerziali hanno un po' stufato...
Parliamoci chiaro: le forze fittizie o apparenti sono inserite in sistemi non inerziali per spiegare effetti misurabili che, in assenza, sono inspiegabili.
In ultima istanza sono tutte forze che non presuppongono una interazione fisica di qualche genere e che sorgono, per così dire "dal nulla".
Sono anche forze legate alla massa, perchè dovute a qualche tipo di accelerazione (F= m*a) e le distinguiamo in forze di accelerazione, forze di Coriolis e forze centrifughe.
In questo senso, anche la gravità può essere intesa come una forza fittizia, in quanto nella RG è dovuta alla curvatura dello spazio - tempo e non ad una interazione tra le masse.
Prova ne sia che non possiamo matematicamente distinguere la gravità dagli effetti di una accelerazione (vedi esperimento dell'ascensore di Einstein (https://it.wikipedia.org/wiki/Principio_di_equivalenza#L'ascensore_di_Einstein)) .
Duque, le forze apparenti sono necessarie nei sistemi non inerziali per spiegare quanto accade, mentre sono assolutamente superflue nei sistemi inerziali.
Se ne deduce che, essendo tutte le altre forze dovute a interazioni tra i corpi ed esistenti indipendentemente dal sistema di riferimento scelto, le forze fittizie sono perfettamente distinguibili dalle forze reali e sono fittizie in senso proprio.;)
Intanto ti ringrazio Red,
Mmm... A me risulta che, se l'autobus frena, gli omini si sentono spinti in avanti... A meno che non mi ricordi male...:whistling::sneaky:;)
Sì infatti ho scritto che sono posizionati davanti (estremità anteriore dell'autobus), possiamo immaginarli affianco al guidatore, come posizione.
Sicuro? A me risulta che l'osservatore esterno in un sistema inerziale non percepisce alcuna forza agente sui due omini, che tendono ad andare in avanti per via del principio d'inerzia. L'osservatore esterno nel sistema inerziale potrà spiegare tutto in termini di interazioni fisiche (principalmente l'attrito che agisce sui freni e sugli altri corpi in conseguenza) e di inerzia. Non ha bisogno di altro...
Dovrebbe essere così, ma gli effetti delle forze in gioco sono visivamente percepite da entrambi gli osservatori, cioè la diversa profondità impressa nei due cuscini, proprio per via del principio d'inerzia applicata ai due Omini.
Adesso ne parliamo.;)
Ok, siamo qui per questo.
Allora... Queste discussioni sulle forze fittizie o inerziali hanno un po' stufato...
Parliamoci chiaro: le forze fittizie o apparenti sono inserite in sistemi non inerziali per spiegare effetti misurabili che, in assenza, sono inspiegabili.
In ultima istanza sono tutte forze che non presuppongono una interazione fisica di qualche genere e che sorgono, per così dire "dal nulla".
Sono anche forze legate alla massa, perchè dovute a qualche tipo di accelerazione (F= m*a) e le distinguiamo in forze di accelerazione, forze di Coriolis e forze centrifughe.
In questo senso, anche la gravità può essere intesa come una forza fittizia, in quanto nella RG è dovuta alla curvatura dello spazio - tempo e non ad una interazione tra le masse.
Prova ne sia che non possiamo matematicamente distinguere la gravità dagli effetti di una accelerazione (vedi esperimento dell'ascensore di Einstein (https://it.wikipedia.org/wiki/Principio_di_equivalenza#L'ascensore_di_Einstein)) .
Duque, le forze apparenti sono necessarie nei sistemi non inerziali per spiegare quanto accade, mentre sono assolutamente superflue nei sistemi inerziali.
Se ne deduce che, essendo tutte le altre forze dovute a interazioni tra i corpi ed esistenti indipendentemente dal sistema di riferimento scelto, le forze fittizie sono perfettamente distinguibili dalle forze reali e sono fittizie in senso proprio.;)
E' tutto corretto, ma se hai capito bene l'esempio che ho fatto, mi riferivo ad un ulteriore aspetto che riguarda proprio il principio di inerzia.
Visto dall'Osservatore Inerziale (esterno), i cuscini applicheranno la medesima forza (che alla fine è la forza di frenata) ai due Omini, i quali per il 3° principio della dinamica, reagiranno con la propria forza d'inerzia sprofondando diversamente nei cuscini, in base alla propria massa.
Ecco perchè bisogna distinguere le forze apparenti da quelle inerziali, per la stessa ragione, la forza centrifuga, è prima di tutto una forza inerziale (dal punto di vista che ho appena esposto), e tutto ciò accade a prescindere dal sistema di riferimento.
Provo a spiegarmi in base a come ho inteso una "forza fittizia":
Esiste, certo che esiste, ma varia in base al sistema di riferimento, quella che per me è accelerazione continua per te è forza centrifuga, e per l'altro è staticismo.
Se ne deduce che, essendo tutte le altre forze dovute a interazioni tra i corpi ed esistenti indipendentemente dal sistema di riferimento scelto, le forze fittizie sono perfettamente distinguibili dalle forze reali e sono fittizie in senso proprio.;)
Ok, avevo inteso male...:whistling:
Albertus
24-05-2021, 20:15
turik
ci sono due palle A e B
A è ferma, B è in moto alla velocità V in direzione di A
la massa di A è molto maggiore della massa di B
B rimbalza indietro mentre A rimane praticamente ferma
E' il principio di conservazione della quantità di moto
Le massa dell'uomo di 100 kg e dell'uomo di 50 sono maggiori della massa dei cuscini
Quindi i cuscini si deformano e gli uomini no
Il cuscino a contatto dell'uomo di 100 kg si deformerà di più di quello dell'uomo di 50 kg
non c'è bisogno di evocare nessuna forza apparente o inerziale
sostituisci sadicamente ai cuscini due incudini, poi vediamo chi si deforma :)
la conservazione della quantità di moto rispetta i principi di inerzia, soprattutto il 3° principio della dinamica, non cambia nulla.
Albertus
24-05-2021, 22:24
insomma ribadisco quanto già detto
la fisica si fa con le equazioni , la fisica non si può fare a parole , altrimenti si fa una confusione terribile e si discute all'infinito rimanendo ognuno delle proprie idee
Non è questione di fare polemiche, agli stessi termini possiamo dare significati un poco diversi
Se a un tizio sceso dall'ottovolante con lo stomaco sotto sopra gli dicessimo :
"Ti senti male ?, strano, la forza centrifuga è solo immaginaria "
mi rimangio tutto la forza centrifuga è reale ;)
vuoi descrivere il comportamento dinamico di un sistema ?
Note le posizioni e le velocità iniziali vuoi trovare le posizioni e le velocitò finali ?
ok, allora:
se scegli un sistema di riferimento inerziale nelle equazioni di moto devi includere solo le forze reali
se scegli un sistema di riferimento non inerziale devi includere le forze reali e le forze fittizie
Quest'ultime si chiamano anche "apparenti" in quanto "appaiono" solo nelle equazioni dinamiche riferite a sistemi non inerziali
Se vogliamo rimanere sul piano fisico_filosofico la domanda seria è un'altra
Per quale ragione le equazioni della meccanica cambiano passando da un sistema di riferimento all'altro ?
Le leggi della natura non dovrebbero essere indipendenti dai sistemi di riferimento che sono una costruzione mentale dell'uomo ?
Questa è la domanda che si posero sin dall'inizio grandi scienziati incluso lo stesso Newton e che ebbe una risposta solo 300 anni dopo con Einstein
A me risulta che l'osservatore esterno in un sistema inerziale non percepisce alcuna forza agente sui due omini, che tendono ad andare in avanti per via del principio d'inerzia. L'osservatore esterno nel sistema inerziale potrà spiegare tutto in termini di interazioni fisiche (principalmente l'attrito che agisce sui freni e sugli altri corpi in conseguenza) e di inerzia. Non ha bisogno di altro...
Era proprio quello che intendevo dire, l'osservatore esterno deve considerare anche l'inerzia dei due omini, cosa che l'osservatore "non inerziale" percepirà come una forza apparente.
Allora siamo in sintonia.
la forza centrifuga, è prima di tutto una forza inerziale (dal punto di vista che ho appena esposto), e tutto ciò accade a prescindere dal sistema di riferimento.
Questa però non l'ho capita...:thinking:
Se l'omino a terra sta osservando l'altro omino attaccato ad una corda ed in moto rotatorio, vede l'inerzia agire in modo tangente rispetto al moto; l'omino attaccato alla corda vede invece una forza(centrifuga) che agisce in maniera contraria rispetto a quella del fulcro(centripeta) a cui è ancorato.
Albertus
25-05-2021, 08:11
mi sembra che si tenda a far le cose più difficili di quel che sono
una palla è in moto rotatorio appesa ad un cavo
tracciamo il vettore velocità tangente alla cerchio ad un certo istante
tracciamo un altro vettore un tempuscolo dopo
facciamo la differenza dei due vettori
otterremo un vettore non nullo diretto verso il centro di rotazione
c'è stata una variazione di velocità quindi un accelerazione quindi deve esistere una forza
questa forza è la trazione che il cavo trasmette alla palla
Un estensimetro ci confermerebbe che il cavo è in tensione
mettiamoci da un punto di vista di un osservatore in moto rotatorio insieme alla palla
questo osservatore vedrebbe la palla ferma ma il cavo è in tensione anche per lui
l'osservatore rotante ne deduce quindi che esiste una forza centrifuga che si oppone alla trazione del cavo mantenendo la palla ferma
ovviamente questa forza è fittizia l'unica forza reale è quella trasmessa dal cavo alla palla
Questa però non l'ho capita...:thinking:
Se l'omino a terra sta osservando l'altro omino attaccato ad una corda ed in moto rotatorio, vede l'inerzia agire in modo tangente rispetto al moto; l'omino attaccato alla corda vede invece una forza(centrifuga) che agisce in maniera contraria rispetto a quella del fulcro(centripeta) a cui è ancorato.
L'osservatore a terra, vede l'inerzia agire in modo contrario alla forza che tiene l'omino attaccato al centro di rotazione, non tangente al moto, esattamente come l'omino che ruota e sente la forza centrifuga, quindi non cambia nulla a prescindere dei due sistemi di riferimento.
mi sembra che si tenda a far le cose più difficili di quel che sono
Riformulo.
Sono a spasso sulla jeep con Daisy ed a un certo lei sterza a sinistra; io che non mi son messo la cintura vengo sbalzato fuori a destra del veicolo, con moto esattamente opposto al centro del raggio della curva itrapresa. Un "guardone" esterno potrebbe pensare che il moto che dovrei avere, una volta sbalzato, sia di inerzia con il moto rettilineo che avevo prima di intraprendere la curva e tangente al moto dell'auto.
tutto ciò accade a prescindere dal sistema di riferimento è qui che mi viene il tarlo...:thinking:
Ps
Come esempio avrei anche potuto essere con Bud Spencer(R.I.P.) sul suo dune buggy ma esiste una forza fittizia ma molto reale che mi ha spinto sulla jeep...:biggrin:
Pps
Avevo anche capito il concetto esposto da Albertus, dove l'osservatore esterno(che non fa di professione il guardone:biggrin:) può calcolare il mio moto inerziale nel momento della curva in cui vengo catapultato dal veicolo, tenendo però conto della forza centripeta, in questo caso l'attrito dei pneumatici al terreno. Però la battuta ci stava...:whistling:
Riformulo.
Sono a spasso sulla jeep con Daisy ed a un certo lei sterza a sinistra; io che non mi son messo la cintura vengo sbalzato fuori a destra del veicolo, con moto esattamente opposto al centro del raggio della curva itrapresa. Un "guardone" esterno potrebbe pensare che il moto che dovrei avere, una volta sbalzato, sia di inerzia con il moto rettilineo che avevo prima di intraprendere la curva e tangente al moto dell'auto. è qui che mi viene il tarlo...:thinking:
Non c'è nessun tarlo, il moto con cui vieni sbalzato dalla jeep non è contrario al centro del raggio della curva, ma TENGENTE alla curva, perchè non esiste nessuna forza centrifuga in quell'istante, in quanto non c'è la forza centripeta (cintura) agente su di te.
Il "guardone" esterno quindi non vede nessuna inerzia, in quanto il moto non è impedito da nessuna forza.....
Altra questione.
ISS. Viaggia a 27600km/h in modo rotatorio attorno alla terra; come nell'esmpio della jeep questa velocità le serve per mantenere quella forza centrifuga che la sobbalzi via dal pianeta ma che sia, grossomodo, uguale e contraria con la forza centripeta, che in questo caso è la gravità terrestre, per far si che mantenga un orbita tale da usare il meno carburante possibile e mantenere in sicurezza l'equipaggio. La domanda: escludendo qualsiasi altra forza od attriti, comprese altre interferenze gravitazionali, se per assurdo dovessimo posizionare la stazione al limite del campo gravitazionale terrestre e lasciarla "cadere" verso la terra, la sua velocità raggiunta sarebbe grossomodo di 27600km/h, se misurata nel punto esatto di dove sta orbitando ora? :thinking:
perchè non esiste nessuna forza centrifuga in quell'istante
Ed allora perchè vengo sbalzato fuori? Mica ho toccato le cosce a Daisy...:biggrin:
Ed allora perchè vengo sbalzato fuori? Mica ho toccato le cosce a Daisy...:biggrin:
beh perchè tu prosegui per il tuo moto rettilineo, mentre daisy segue un moto rotatorio, evidentemente non andate d'accordo ;)
evidentemente non andate d'accordo
è meglio che prosegua per la mia strada...:biggrin:
dove l'osservatore esterno, può calcolare il mio moto inerziale nel momento della curva in cui vengo catapultato dal veicolo, tenendo però conto della forza centripeta, in questo caso l'attrito dei pneumatici
Finita la battuta ho anche scritto questo, cercando di far intendere che non vengo sobbalzato all'istante, e forse avrei dovuto aggiungere anche l'attrito del sedile...:whistling:
nel momento della curva in cui vengo catapultato dal veicolo
Ma quando vieni catapultato, tu non ricevi più nessun attrito, sei completamente slegato dall'auto, quindi riprendi immediatamente il tuo moto rettilineo, non è un processo graduale.
sei completamente slegato dall'auto, quindi riprendi immediatamente il tuo moto rettilineo
E qui non ci piove. Ma il moto rettilineo sarà lo stesso di prima che iniziasse la sterzata od avrà una traiettoria leggermente spostata?:sneaky:
Ma il moto rettilineo sarà lo stesso di prima che iniziasse la sterzata od avrà una traiettoria leggermente spostata?:sneaky:
Ma che domanda è questa? comincio a non capire se parli seriamente o prendi per i fondelli....
Red Hanuman ti avranno "stufato" queste discussioni ma come vedi c'è molta confusione sull'argomento, la maggior parte qui non ha minimamente afferrato l'argomento, ma capisco che non è facile anche solo comprendere cosa sia una forza inerziale.
Basti pensare che l'osservatore non inerziale, non ha la reale percezione di quello che gli accade attorno, oscurando i finestrini dell'autobus, non sa che esiste una forza esterna che accelera il suo sistema di riferimento, ma internamente vede i corpi accelerare inspiegabilmente, questa è la sola ragione per cui si deve inventare una forza "fittizia" per spiegare quel moto, ma questo non significa che quella forza non sia riconducibile ad una forza reale, che è la forza di inerzia dei corpi, percepita perfettamente dall'osservatore esterno.
Red Hanuman
25-05-2021, 21:40
Definire l'inerzia "una forza" mi sembra eccessivo. Semplicemente è la tendenza a rimanere in uno stato inalterato nel tempo finchè non interviene una forza (e quindi si compie un lavoro) che lo modifica.
Quello che i più non riescono a comprendere è che le forze fittizie intervengono nel momento in cui è l'intero sistema di riferimento considerato a subire delle accelerazioni.
Una forza viene applicata ad un intero sistema di riferimento, e come risultato al suo interno appaiono delle "forze" che tali non sono, perchè in definitiva queste ultime compaiono su oggetti che sono in realtà in moto inerziale, e non subiscono in effetti una forza.
Forse sarebbe più chiaro se le chiamassimo forze "apparenti", "risultanti" o ancora meglio "emergenti".
Dove compaiono forze senza interazioni è doveroso pensare ad un sistema non inerziale.
Per i restanti sistemi di riferimento, bastano le normali interazioni e l'inerzia.
Red Hanuman
25-05-2021, 21:51
E qui non ci piove. Ma il moto rettilineo sarà lo stesso di prima che iniziasse la sterzata od avrà una traiettoria leggermente spostata?:sneaky:
Il moto dei passeggeri rimarrebbe sicuramente rettilineo e uniforme, tangente alla curva, SE non dovessimo applicare su di essi le interazioni dovute agli attriti e alla cintura.
La traiettoria risultante dei passeggeri dipende ANCHE dalle interazioni immediatamente successive al cambio di rotta dell'auto, non dimentichiamolo.
Per quanto riguarda gli oggetti in orbita, se togliessimo di istantaneamente di mezzo le masse che li attraggono ( o, che è equivalente, la curvatura dello spazio - tempo da essi generata), il corpo schizzerebbe via in moto rettilineo uniforme e tangente all'orbita precedentemente percorsa.
Per capire quanto è fittizia la forza centrifuga, consideriamo che nel caso appena espresso abbiamo istantaneamente eliminato la forza di gravità (centripeta).
Se la forza centrifuga fosse effettivamente una forza, non avendola tolta di mezzo dovrei vedere l'oggetto curvare nella direzione opposta a quella data dalla gravità.
Ma non lo fa, segno che la forza centrifuga esiste solo se c'è la gravità, e cioè se ci troviamo in un sistema non inerziale...:sneaky:
Definire l'inerzia "una forza" mi sembra eccessivo. Semplicemente è la tendenza a rimanere in uno stato inalterato nel tempo finchè non interviene una forza (e quindi si compie un lavoro) che lo modifica.
Certo, il principio d'inerzia è quello, ma la forza inerziale si manifesta quando intervengono forze esterne che compromettono l'equilibrio inerziale, come nell'esempio dell'autobus l'osservatore non inerziale non conosce queste forze perchè sono al di fuori del suo sistema di riferimento, quindi è costretto ad inventarsi una forza "fittizia".
Quello che i più non riescono a comprendere è che le forze fittizie intervengono nel momento in cui è l'intero sistema di riferimento considerato a subire delle accelerazioni.
Esatto, ma i più non comprendono che quelle accelerazioni non sono alla portata della percezione dell'osservatore non inerziale
Una forza viene applicata ad un intero sistema di riferimento, e come risultato al suo interno appaiono delle "forze" che tali non sono, perchè in definitiva queste ultime compaiono su oggetti che sono in realtà in moto inerziale, e non subiscono in effetti una forza.
Questo solo teoricamente, ma nel moto inerziale dei corpi interviene sempre una forza "reale" (es. attrito, ecc.), per questo si manifestano le forze inerziali, anche perchè un sistema non inerziale tende sempre a trovare un equilibrio.
Forse sarebbe più chiaro se le chiamassimo forze "apparenti"....
Sono già chiamate così, ma bisogna delimitarle nel loro contesto ben preciso...
Per i restanti sistemi di riferimento, bastano le normali interazioni e l'inerzia.
Su questo sono assolutamente d'accordo.
Se la forza centrifuga fosse effettivamente una forza, non avendola tolta di mezzo dovrei vedere l'oggetto curvare nella direzione opposta a quella data dalla gravità.
Ma non lo fa, segno che la forza centrifuga esiste solo se c'è la gravità, e cioè se ci troviamo in un sistema non inerziale...:sneaky:
Questa frase mi pare che si contraddica da sola.... "non avendola tolta di mezzo" ? ma se si toglie la centripeta automaticamente si toglie di mezzo anche la f.centrifuga. Ovviamente la f.centrifuga esiste solo se esiste quella centripeta, e cioè in un sistema non inerziale, ma questa è una cosa risaputa e scontata.
cesarelia
25-05-2021, 22:34
Ha proprio ragione Red Hanuman questi discorsi hanno un po' stufato anche a me; per carità nessuno mi/ci obbliga a leggerli, poi capita di volersi fare due risate e trovarsi invece ad asciugar lacrime di disperazione utilizzando la sudata laurea in Fisica...
E da un punto di vista accademico il primo intervento di Red è già stato il più preciso e corretto, e già leggendo con attenzione ogni sua frase avrebbe dovuto essere assolutamente chiara la differenza tra forze reali e forze inerziali/apparenti/fittizie o come volete chiamarle.
Invitando i più dubbiosi a rileggere quanto detto da Red, aggiungo solo che le forze reali sono solo quelle relative alle interazioni fondamentali (elettromagnetica, nucleare debole e forte, "gravitazionale" se non si tien conto della RG); le forze fittizie invece NON esistono.
Ma io percepisco tali forze! Certo che le "percepisci", ma ciò che è fittizio è un inganno causato dal "peccato" di non considerare (o di ignorare) che ti trovi in una "scatola" accelerata da qualcosa all'esterno di essa. Mi spiego meglio con due esempi.
1. Se io freno di colpo e tu senza cintura di sicurezza ti spiaccichi sul parabrezza, non puoi dire che il parabrezza e la tua faccia si sono attratti elettromagneticamente o gravitazionalmente; e anche se a te sembra di esser stato spinto in avanti, in REALTÀ è stato il vetro a venirti addosso, e per ragioni che la tua faccia non può conoscere (lo sa l'asfalto lo sa...).
2. Se prendo mio nipote per le braccia e ruotando gli faccio fare la giostra, lui si sente le braccia stirate in modo centrifugo (verso fuori), ma la REALTÀ è che io energicamente e costantemente lo tiro a me in modo centripeto (verso di me). E guai tirare in ballo il terzo principio, forza centrifuga-centripeta non sono azione e reazione!
Le forze fittizie sono solo un'illusione generata del cambio di coordinate, ma questa illusione possiamo descriverla e metterla in formule (F=ma) che ci permettono di descrivere il mondo intorno a noi anche se veniamo accelerati. Dirò di più: se "percepiamo" forze fittizie deduciamo che qualcosa ci sta accelerando. Ultimo esempio:
3. L'acqua non cade dritta nel sifone di un lavandino, ma gira in verso orario se siamo in un emisfero, antiorario nell'altro; ci sarà una strana e nuova forma di interazione della materia che è dipendente dall'emisfero in cui ci troviamo? No di certo! Ciò può esser dovuto a gravità o elettromagnetismo? No di certo! quindi deduciamo che il sistema acqua+lavandino vengono accelerati dall'esterno.
Edit: ringrazio turik che ha ricordato che l'esperimento del lavandino è una bufala, perché non è veramente fattibile in modo casalingo in quanto la forza di Coriolis è troppo piccola. Va quindi preso più come un "esperimento mentale"
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"E guai tirare in ballo il terzo principio, forza centrifuga-centripeta non sono azione e reazione!"
Perchè no? in ogni caso anch'io ho spiegato che le forze fittizie dipendono dal fatto che un sistema non inerziale è come se fosse una scatola chiusa, senza che gli occupanti conoscano cosa avviene fuori. Forse i messaggi che scrivo passano inosservati, oppure perchè non mettendo una laurea di mezzo, non vengono letti con attenzione. Chissà.
"L'acqua non cade dritta nel sifone di un lavandino, ma gira in verso orario se siamo in un emisfero, antiorario nell'altro;"
Questa, mi spiace, ma è una bufala già ampiamente smontata, non è affatto vero.
cesarelia
25-05-2021, 22:52
turik, ti chiedo scusa, ci ho messo troppo a scrivere il post e non mi ero accorto che nel frattempo c'erano stati i tuoi interventi, che poi ho letto e apprezzato molto.
Ma non puoi dirmi che centrifuga e centripeta sono azione e reazione.
E la forza di Coriolis non è una bufala, l'ho calcolata un sacco di volte studiando la cinematica
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cesarelia
25-05-2021, 22:57
Però turik hai ragione, la forza di Coriolis è effettivamente troppo piccola per essere rilevata in modo "casalingo"
Inviato dal mio Redmi 4 utilizzando Tapatalk
turik, ti chiedo scusa, ci ho messo troppo a scrivere il post e non mi ero accorto che nel frattempo c'erano stati i tuoi interventi, che poi ho letto e apprezzato molto.
Ma non puoi dirmi che centrifuga e centripeta sono azione e reazione.
E la forza di Coriolis non è una bufala, l'ho calcolata un sacco di volte studiando la cinematica
Ti ringrazio per l'apprezzamento, ma ho affermato anche che quello che ha detto Red nel primo commento è corretto.
Non ho mai detto che Coriolis è una bufala, ma solo il discorso del lavandino, purtroppo quella è un bufala che non dimostra Coriolis, che esiste come "effetto", non ho detto il contrario.
Sul discorso del 3° principio non capisco perchè non si dovrebbe applicare alla forza centripeta/centrifuga, è una cosa che mi interesserebbe molto sapere.
cesarelia
25-05-2021, 23:25
3° principio: la Terra attira la Luna (forza che agisce sul corpo Luna), la Luna attira la Terra (forza che agisce sul corpo Terra), e questo due forze sono presenti sia guardando tutto dal centro di massa dei due corpi (sistema inerziale), sia mettendosi sulla Luna (sistema non inerziale). Ma quando guardi tutto dalla Luna, aggiungi una terza forza (centrifuga) per giustificare il fatto che la Luna non cade verso il centro di massa dei due corpi.
E centrifuga e centripeta non devono necessariamente essere uguali in modulo, lo sono solo nel moto circolare uniforme
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3° principio: la Terra attira la Luna (forza che agisce sul corpo Luna), la Luna attira la Terra (forza che agisce sul corpo Terra), e questo due forze sono presenti sia guardando tutto dal centro di massa dei due corpi (sistema inerziale), sia mettendosi sulla Luna (sistema non inerziale). Ma quando guardi tutto dalla Luna, aggiungi una terza forza (centrifuga) per giustificare il fatto che la Luna non cade verso il centro di massa dei due corpi.
Ah ok, in sostanza è quello che ho detto io, dal punto di vista dell'osservatore non inerziale la forza centrifuga è vista come forza apparente, dal punto di vista degli osservatori inerziali di applica il 3° principio, c'è stato solo un misunderstanding.
Albertus
26-05-2021, 00:11
Certo, il principio d'inerzia è quello, ma la forza inerziale si manifesta quando intervengono forze esterne che compromettono l'equilibrio inerziale, come nell'esempio dell'autobus l'osservatore non inerziale non conosce queste forze perchè sono al di fuori del suo sistema di riferimento, quindi è costretto ad inventarsi una forza "fittizia".
stiamo facendo degli esempi concreti, corretti ma limitanti e quindi, in un certo senso anche un poco fuorvianti
definiamo prima i termini :
sistema : l'autobus + passeggeri + altri oggetti
sistema di riferimento inerziale : sistema di assi cartesiani x,y,z solidali con la terra
sistema di riferimento non inerziale : sistema di assi cartesiani x',y',z' in moto accelerato lineare e/o rotatorio rispetto al sistema di riferimento inerziale x,y,z
In tutti gli esempi si è ammesso , implicitamente, che il sistema non inerziale x'y'z' sia rigidamente connesso all'autobus che risulta quindi fermo rispetto a x'y'z' mentre i passeggeri e altri oggetti potrebbero essere in moto rispetto a x'y'z'
Il sistema di riferimento x'y'z' potrebbe però essere in moto anche rispetto all'autobus
Si tratta di scrivere le equazione di moto dell'autobus , dei passeggeri ecc rispetto a x'y'z'
I sistemi di riferimento xyz o x'y'z' sono creazioni dell'uomo di cui la natura se ne sbatte
Ci dovrà pur essere qualcosa che dipende solo dalle leggi naturali
Quel qualcosa c'è e si chiama :
Principio di minima azione
Il principio di minima azione è quello che costringe un corpo a muoversi lungo il percorso più favorevole dal punto di vista energetico tra tutti i percorsi possibili
Mentre le equazioni di Newton valgono solo per xyz , il principio di minima azione vale per qualsiasi x'y'z'
facendo i calcoli si trova che le forse che "appaiono" nelle equazioni di moto rispetto a x'y'z' sono :
Le forze reali-le forze d'inerzia traslatorie-le forze d'inerzia rotatorie-la forza di coriolis
comincio a non capire se parli seriamente o prendi per i fondelli....
Assolutamente no. Ho fatto solamente un paio di prove pratiche che mi hanno portato a pensarlo:
1: andando in auto a circa 50km/h (in zona industriale e strada deserta), stando alla guida con il corpo rilassato, il solo accennare una sterzata a destra e sentire la spalla che va a comprimere la portiera sx (cioè non verso la linea di mezzeria della strada che per inerzia dovrebbe essere la direzione che dovrebbe avere il mio corpo), immaginando poi di non avere la portiera che mi ferma ed essere sbalzato fuori in quel preciso istante, sempre usando l'immaginazione mi vedevo arrivare dal lato opposto della corsia sulla mia sinistra. Questo mi ha fatto scrivere l'esempio della jeep.
2:non contento di ciò pensato in 1, ho percorso la stessa strada con una sfera in acciaio appoggiata nella fessura del finestrino abbassato, sterzo a destra, la sfera cade e tre volte su tre ha percorso la corsia sulla mia sinistra dalla linea di mezzeria fino a fermarsi quasi al bordo strada più a sx, anche se non in maniera così brusca di come mi ero "figurato" io, sbalzato, senza portiera. Evidentemente le forze in gioco sono altre, come ad esempio la strada che pende:blush:
La mia scuola si ferma solo alla terza media(più qualche corso di primo soccorso, di antincendio e svariati di meccatronica :biggrin:) e fino a poco più di un paio di settimane fa non avevo mai aperto viki per leggere quali fossero le definizioni di sistema inerziale e non; Li vedevo menzionati ogni tanto qui nei post.
Abbiate pazienza.;)
Red Hanuman
26-05-2021, 06:01
Questa frase mi pare che si contraddica da sola.... "non avendola tolta di mezzo" ? ma se si toglie la centripeta automaticamente si toglie di mezzo anche la f.centrifuga. Ovviamente la f.centrifuga esiste solo se esiste quella centripeta, e cioè in un sistema non inerziale, ma questa è una cosa risaputa e scontata.
Nessuna contraddizione. Se la forza centrifuga fosse una forza come le altre, bisognerebbe spiegare perchè è coordinata con la forza centripeta.
Quale teoria giustifica una cosa del genere, quale correlazione fisica?
L'unica spiegazione è che ci troviamo in un sistema non inerziale, e appena questa condizione non è soddisfatta, la forza centrifuga scompare.
Red Hanuman
26-05-2021, 06:11
"E guai tirare in ballo il terzo principio, forza centrifuga-centripeta non sono azione e reazione!"
Perchè no? in ogni caso anch'io ho spiegato che le forze fittizie dipendono dal fatto che un sistema non inerziale è come se fosse una scatola chiusa, senza che gli occupanti conoscano cosa avviene fuori. Forse i messaggi che scrivo passano inosservati, oppure perchè non mettendo una laurea di mezzo, non vengono letti con attenzione. Chissà.
No, mi spiace, ma proprio non la puoi spiegare col principio di azione e reazione. La forza di gravità esercitata dalla Terra non è per nulla paragonabile a quella esercitata da un satellite.
Non interagiscono le due forze di gravità, ma la forza di gravità e la "forza centrifuga". L'interazione è diversa, e la forza centrifuga la tiri in ballo solo per spiegare quello che accade.
E i due corpi non interagiscono materialmente.
cesarelia
26-05-2021, 06:33
Per l'esattezza la forza centrifuga non è nemmeno correlata con quella centripeta. Ne sono esempi i moti ellittici o quelli delle comete o comunque tutti i moti non circolari, in cui il corpo prima si avvicina e poi si allontana dal centro: la forza centripeta prima vince su quella centrifuga, poi accade l'opposto
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cesarelia
26-05-2021, 06:46
Addirittura il moto rettilineo uniforme può essere visto come un moto con forza centrifuga senza componente centripeta (lo farebbe un satellite con un razzo che controbilancia sempre la forza di attrazione terrestre)
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Ne sono esempi i moti ellittici o quelli delle comete o comunque tutti i moti non circolari
In questo caso, dal punto di vista della cometa, non è che lei percorra un moto rotatorio a velocità costante e che sia invece il percorso nella dimensione spazio temporale a cambiare? Od addirittura, come nell' esempio che hai fatto del razzo, sia in moto rettilineo uniforme e sia tutta una questione di spazio curvato dalla massa?
Sarà, ma aver visto il video del sole che si muove all' interno della via lattea con i pianeti appresso in un moto "quasi" rettilineo e non su delle orbite, mi fa pensare (come avevo espresso in un altro post) che ogni corpo massivo sia in realtà in moto rettilineo su un percorso più o meno curvato in relazione alla concentrazione di massa.
Tengo a precisare, onde evitare fraintendimenti,che le mie sono idee che vogliono fungere da domande per cercare di comprendere, non un voler esprimere verità su un argomento che quasi manco conosco.;)
Albertus
26-05-2021, 08:53
"E guai tirare in ballo il terzo principio, forza centrifuga-centripeta non sono azione e reazione!"
Perchè no? in ogni caso anch'io ho spiegato che le forze fittizie dipendono dal fatto che un sistema non inerziale è come se fosse una scatola chiusa, senza che gli occupanti conoscano cosa avviene fuori. Forse i messaggi che scrivo passano inosservati, oppure perchè non mettendo una laurea di mezzo, non vengono letti con attenzione. Chissà.
Azione e reazione conseguenze del terzo principio sono forze interne al sistema
Nelle equazioni di moto si considerano solo le forze esterne comprese le forze fittizie in un sistema non inerziale
Nessuna contraddizione. Se la forza centrifuga fosse una forza come le altre, bisognerebbe spiegare perchè è coordinata con la forza centripeta.
Quale teoria giustifica una cosa del genere, quale correlazione fisica?
L'unica spiegazione è che ci troviamo in un sistema non inerziale, e appena questa condizione non è soddisfatta, la forza centrifuga scompare.
Ma l'ho abbiamo detto che interviene la 3° legge della dinamica, lo ha confermato anche cesarelia che si applica dal punto di vista dell'osservatore inerziale.
Lasciando perdere per un attimo le orbite ellittiche dove la dinamica è molto più complessa, ma nel caso delle orbite circolari esistono proprio grazie al fatto che la f.centrifuga bilancia perfettamente quella centripeta (che è la cosiddetta forza reale), quindi se una è reale anche l'altra non può che esserlo, come lo dimostra l'osservatore esterno con la 3° legge.
Poi anche in questo caso, una delle due forze può prevalere sull'altra, un esempio e quando un peso fatto roteare attaccato ad un filo, ad un certo punto il filo si spezza proprio perchè la f.centrifuga diventa maggiore per intensità della forza centripeta (filo). Di correlazioni tra le due forze ce ne sono infinite.
cesarelia
26-05-2021, 12:41
che ogni corpo massivo sia in realtà in moto rettilineo su un percorso più o meno curvato in relazione alla concentrazione di massa
A basse energie potenziali e cinetiche non serve scomodare la RG, ma come già accennato da qualcuno, se usiamo la RG anche la gravità cessa di esistere.
Ma anche in relatività, se cambi sistema di riferimento le forze fittizie come quella centrifuga dovrebbero continuare ad esistere.
Es.: se prendi uno scattering non frontale tra un elettrone e un positrone (pesi piuma, non curvano nulla) molto veloci (si devieranno soltanto a vicenda), e usi un sistema di riferimento con un asse nella congiungente le due particelle, dovresti ottenere una forza centrifuga anche con la RG, per giustificare il fatto che non sono finiti uno contro l'altro.
NB: l'esempio non è gravitazionale, perché in RG la gravità non esiste e quindi le masse non possono essere accelerate gravitazionalmente
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Albertus
26-05-2021, 13:18
cesarelia
non seguo il tuo ragionamento circa lo scattering elettrone positrone
potresti aggiungere qualche altro dettaglio, magari uno schizzo o un link ?
cesarelia
26-05-2021, 13:18
Ma l'ho abbiamo detto che interviene la 3° legge della dinamica, lo ha confermato anche cesarelia che si applica dal punto di vista dell'osservatore inerziale.
Io ho detto che interviene anche la 3° legge: cioè il Sole ci attrae + noi attraiamo il Sole + la forza centrifuga non ci fa collassare sul Sole + la forza centrifuga che agisce sul Sole non lo fa collassare contro di noi.
(Ma solo se il nostro sistema di riferimento ha un asse fissato con la linea Terra-Sole)
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cesarelia
26-05-2021, 19:40
non seguo il tuo ragionamento circa lo scattering elettrone positrone
potresti aggiungere qualche altro dettaglio, magari uno schizzo o un link ?
Eviterei di approfondire lo scattering perché l'interazione tra particelle è molto complessa e rischierei di fare errori, così a freddo.
L'esempio funziona anche con due "proiettili" (anche per loro la curvatura dello spazio-tempo non è relativisticamente rilevante) carichi elettrostaticamente, uno con carica positiva e uno con carica negativa, sparati a velocità non molto forte ma abbastanza da non arrivare ad attrarsi fino ad attaccarsi tra loro (oltre una velocità di fuga). Lo schizzo è il seguente:
43747
Se uno dei proiettili non avesse punti fissi di riferimento, penserebbe che l'altro proiettile sia un punto fisso, o quantomeno penserebbe che le forze reciproche di attrazione siano sempre parallele alla congiungente tra di essi: loro pensano che il loro moto sia solo di avvicinamento all'altro - o di allontanamento. Se però calcolano la forza di Coulomb, non corrisponde alla loro accelerazione (di avvicinamento o di allontanamento reciproco), e dicono che è colpa della forza "centrifuga".
E questo immagino che varrà certamente anche per masse che deformano lo spazio-tempo.
cesarelia
27-05-2021, 07:08
Scusate volevo dire che il proiettile "penserebbe che le forze reciproche di attrazione siano sempre parallele... al loro moto" (che nella realtà non lo sono, ma loro credono che l'unico movimento sia di avvicinamento o allontanamento)
Albertus
27-05-2021, 11:48
E' un esempio veramente significativo che dovrebbe porre fine alla discussione sulle natura delle forze fittizie
Aggiungo solo qualche commento, spero esplicativo
il sistema non inerziale xyx con l'asse x sempre orientato nella direzione delle particelle è puramente rotatorio
L'origine degli assi cartesiani non si sposta in quanto le traiettorie delle particelle sono simmetriche
Le particelle si muovono con moto oscillatorio lungo l'asse x
prima si avvicinano all'origine degli assi poi si allontanano
Tale moto non può essere dovuto alla sola forza di attrazione elettrostatica
La forza di Lorentz è nulla perchè il campo elettrico e il vettore velocità sono paralleli
Deve esistere una forza centrifuga
Un dubbio che ci togliamo subito
Se il moto rotatorio del sistema di assi fosse uniforme , la forza centrifuga sarebbe minima proprio quando la forza di attrazione sarebbe massima
perchè allora le particelle invertono il moto ?
il moto rotatorio è accelerato
la forza centrifuga ha anche una componente proporzionale all'accelerazione angolare del sistema di assi
Tale accelerazione è massima quando le particelle sono vicine infatti a questa posizione corrisponde la massima curvatura delle traiettorie
Detto questo invece faccio una curva ad U su tutto quello che ho detto fino adesso
le forze fittizie sono forze reali
L'equazioni di moto delle particelle si possono ricavare dal principio di minima azione
il principio di minima azione è universale cioè non dipende dal sistema di riferimento
L'equazione F = ma invece non è applicabile al sistema in rotazione
Si parte dalla Lagrangiana :
L = T -U
L'energia potenziale U non cambia passando dal sistema inerziale a quello non inerziale l'energia cinetica T invece si modifica
Facendo i calcoli si ricavano le forze cosi dette fittizie proporzionali alle masse
L'equazioni di moto sono state ricavate con considerazioni puramente energetiche
la massa è una forma di energia
ergo
le forze fitizzie sono forze reali al pari delle altre
Inutile dire che si tratta di un'interpretazione, diciamo...estrema ;)
Scusate volevo dire che il proiettile "penserebbe che le forze reciproche di attrazione siano sempre parallele... al loro moto" (che nella realtà non lo sono, ma loro credono che l'unico movimento sia di avvicinamento o allontanamento)
Sì era già chiaro nell'esempio, in pratica il proiettile interpreta come fittizia una forza reale (forza di columb) che non puo' conoscere essendo fuori dal suo sistema di riferimento, ma esiste realmente.
Nello specifico, il proiettile percepisce il moto dell'altro proiettile, sempre parallelo al proprio, ma non capisce perchè sta curvando, allora entra in gioco la forza fittizia.
Questo chiarifica ancora meglio la natura ovviamente reale e concreta delle forze fittizie. Grazie.
la massa è una forma di energia
ergo
le forze fitizzie sono forze reali al pari delle altre
Inutile dire che si tratta di un'interpretazione, diciamo...estrema ;)
Non è un'interpretazione per nulla estrema, la massa produce forze per sua stessa natura, proprio perchè è una forma di energia, tant'è che non potremmo toccare o afferrare nulla se non fosse per le forze inerziali, ed è la prima ragione per cui riteniamo tutto ciò che ci circonda "reale".
cesarelia
27-05-2021, 18:33
Quando dite che le forze fittizie sono "reali", nel senso che "le percepite", con gli occhi, col tatto, e nel senso che hanno effetti reali sulla materia, vi do ragione; perché nello spazio non potete distinguere se vi ho spinto contro un meteorite o se vi ho lanciato addosso un meteorite, ma comunque la volete vedere, vi schiantate lo stesso l'uno contro l'altro.
Dopo aver assodato che la forza fittizia ha effetti assolutamente reali, dovete però capire che è improprio continuare ad affibbiargli la parola "forza reale" perché non è generata da una interazione elementare della materia, né ha un proprio campo di forze, né delle linee di forza, né una particella di campo (come il fotone, o il gravitone) che "trasporta" e genera il campo di forza.
interpreta come fittizia una forza reale (forza di columb)
...
ma non capisce perchè sta curvando, allora entra in gioco la forza fittizia.
Ma il proiettile può anche vedere la forza di Coulomb (Fc) come reale: ipotizziamo pure che i proiettili conoscano le reciproche cariche, quindi sappiano di doversi attrarre, solo che all'inizio la loro distanza non si accorcia abbastanza rapidamente come aveva calcolato da Fc=ma, e soprattutto non si spiega perché ad un certo punto la distanza non diminuisce più e anzi inizia ad aumentare.
Potrebbe anche non percepire bene nemmeno correttamente il proprio moto; potrebbe pensare di essere stato inizialmente sempre fermo nel vuoto assoluto, finché da lontanissimo non ha visto arrivare l'altro che si è avvicinato come una cometa passandogli accanto, e attirandolo a sé. Per giunta lo vede arrivare in rotazione attorno ad un asse perpendicolare (coincidenza o no?) alla retta congiungente (non fate affidamento al disegno perché sull'orientamento dei proiettili non è tanto corretto: volevo dare l'idea del verso della traiettoria, ma in verità l'orientamento delle "punte" non cambia). Ma una rotazione intrinseca aggiuntiva con asse casuale potrebbe anche nascondere la rotazione dovuta al diverso sistema di riferimento.
Ma ipotizziamo che ci sia solo la (fittizia) rotazione dovuta al punto di vista: penserà inizialmente che tale rotazione è reale.
Inoltre non si renderà conto della curvatura della propria traiettoria, finché non farà una deduzione: la forza di Coulomb (Fc) è stata contrastata da un'altra forza, forse quella centrifuga, quindi dal calcolo
(m*a-Fc)
scopre che tale differenza è inizialmente piccola per poi aumentare fino a (-Fc) nel punto di maggior avvicinamento, per poi diminuire fino a tendere a zero, ma tende a zero meno velocemente di Fc.
Il bello è però che il proiettile da lì scoprirà la propria curvatura, o meglio la velocità angolare di rivoluzione attorno all'altro, e ne ricaverà una legge oraria scoprendo la vera traiettoria rispetto all'altro.
Edit: perché interpretando quella differenza come forza centrifuga, determinerà la propria velocità angolare rispetto all'altro proiettile
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cesarelia
certo, ma se prendiamo in considerazione la forza centrifuga ritorniamo al discorso di prima che abbiamo già trattato, ovviamente questa forza tenderebbe a zero più lentamente rispetto alla forza di columb, senza bilanciarsi, se così non fosse i proiettili continuerebbero a ruotare in circolo attorno ad un punto, cosa assai improbabile.
Poi nessuno, me compreso, dice che la forza fittizia è identiche alle forze "reali", ma come la stessa definizione dice, l'unica differenza sta nel fatto che non si applica ad un corpo con una interazione diretta, ma attraverso la condizione non inerziale in cui si trova. Per il resto gli effetti sono gli stessi.
Albertus
27-05-2021, 20:18
Da alcuni post stiamo orami girando in circolo
Per chi le percepisce le forze fittizie potrebbero anche essere indistinguibili dalle forze reali a parte il fatto che non sono applicate ad un corpo con interazione diretta e al fatto che causano la stessa accelerazione a corpi di massa diversa
Concorderai però che è duro chiamare "reale" una forza che "appare" solo in alcuni sistemi di riferimento mentre in altri non esiste
cesarelia
27-05-2021, 20:38
Esattamente quello che intendevo.
Sono un espediente, per non dover scrivere la seconda legge della dinamica così:
43756
Ma citando da alcune dispense di Fisica Generale di un certo Claudio Cereda trovate in rete:
"la forza inerziale è anche detta forza apparente. L’aggettivo non deve ingannare; non si tratta di illusioni; le forze apparenti sono misurabili entro il sistema non inerziale e producono effetti osservabili anche di tipo permanente, come si vedrà a proposito delle forze di Coriolis.
L’aggettivo apparente ha un doppio significato: si riferisce alla impossibilità di determinare l’origine della forza in termini di interazione con un altro corpo e al fatto che tale forza non esiste dal punto di vista di un osservatore inerziale."
cesarelia
Intervengo per l'ultima volta, solo per sottolineare un aspetto che secondo me nessuno ha ancora dato la giusta considerazione:
Se fossimo nell'autobus bendati, togliendo ogni relazione fisica con esso (annullando ogni attrito, sospesi nel vuoto al centro dell'autobus), nel momento della frenata noi non percepiremmo alcuna forza apparente, e andremmo avanti come se nulla fosse.
Allora in questo caso sono totalmente d'accordo con il fatto che la forza apparente scompare se vista da un osservatore inerziale, proprio perchè nella realtà non esiste alcuna forza che agisce su di noi.
Ma se rimaniamo nei casi reali, come il mio esempio, e non ideali, o nel caso della forza centrifuga, mi spiace , ma continuo a sostenere fermamente che la forza apparente coincide con un forza inerziale (azione-reazione) se vista dall'osservatore inerziale, proprio perché è impossibile eliminare completamente ogni contatto fisico all'interno dell'autobus (attriti, appoggi, cuscini, ecc..).
Quindi posso essere completamente d'accordo con Claudio Cereda su quello che dice, nello specifico quando dice che la forza apparente non esiste dal punto di vista di un osservatore inerziale, ma solo se si considera i casi IDEALI, che non hanno applicazioni pratiche nella realtà, giusto per rimarcare il fatto che sia "apparente", ma così facendo si confondono di più le idee e si perde il contatto con la realtà dei fatti.
Albertus
28-05-2021, 12:01
Stai dicendo che nei casi reali anche un osservatore inerziale dovrebbe misurare una forza fittizia , tipo la forza centrifuga ?
No Turik non è cosi
Tutti i fenomeni fisici, ideali o reali che siano, potrebbero essere spiegati da un osservatore inerziale ricorrendo alla sole forze reali cioè quelle che corrispondono ad un interazione tra oggetti fisici
il passaggio da un osservatore inerziale ad uno non inerziale può semplificare il problema e renderlo più intuitivo
Si tratta di uno strumento, un "escamotage", una convenienza....
Prendi il caso tipico della palla legata al filo in moto rotatorio
Il filo è flessibile tuttavia si dispone in linea retta come fosse rigido
La spiegazione più ovvia è :
Il filo viene teso dalla forza centrifuga
una spiegazione meno intuitiva ma altrettanto valida è quella che ho tentato di dare qualche post fa
prendi il filo e la palla e comincia a farlo girare
A basse velocità di rotazione il filo non è teso
Però se vai i calcoli vedrai che tutti gli elementi del filo sono soggetti ad un'accelerazione radiale a = r*omega ^2
Questa accelerazione radiale costringe tutti i componenti del filo a disporsi in fila
L'accelerazione radiale è una conseguenza del moto rotatorio in se stesso
il moto rotatorio è generato dalla mano che trattiene un capo del filo ed è una forza reale
cesarelia
28-05-2021, 19:07
cesarelia
continuo a sostenere fermamente che la forza apparente coincide con un forza inerziale (azione-reazione) se vista dall'osservatore inerziale, proprio perché è impossibile eliminare completamente ogni contatto fisico all'interno dell'autobus (attriti, appoggi, cuscini, ecc..).
Quindi posso essere completamente d'accordo con Claudio Cereda
mmm... turik in fisica gli attriti e le forze vincolari possono essere sempre inseriti in qualsiasi sistema di riferimento a prescindere se inerziale o no. E devi ricordarti di considerare sempre che agiscono tra materia e materia, quindi hanno una azione e una reazione, e la reazione non devi cercarla nella forza inerziale.
43778
Riguardo a Cereda, per completezza posto tutte le sue considerazioni importati sulle forze inerziali (l'ultima parte l'avevo già allegata in qualche post precedente):
43779
Riguardo a ciò che esperimenta una persona in un sistema non inerziale, trovo bellino questo esempio trovato in rete:
43780
43779
Credo che qui Cereda si riferisca alle forze apparenti, infatti le chiama anche "forze inerziali", quindi per evitare qualsiasi fraintendimento possiamo anche chiamarle "forze vincolari" quelle a cui mi riferisco io, in questo caso il 3° principio è valido sia per sistemi inerziali che non inerziali.
cesarelia
28-05-2021, 20:18
Per definizione forze apparenti/fittizie/inerziali sono termini coincidenti.
Le forze vincolari sono di tipo elettromagnetico (legami molecolari che tengono insieme le molecole la tensione di una corda, o forze che respingono tra loro le molecole, come il pavimento che non ci fa sprofondare nel centro della terra)
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Quindi giusto per intenderci, quando eri concorde sul fatto che l'osservatore inerziale può spiegare la forza centrifuga attraverso la 3° legge della dinamica, come la chiameresti quella "forza" per l'osservatore inerziale?
cesarelia
29-05-2021, 06:25
L'osservatore inerziale nemmeno la vede la forza centrifuga, per lui non deve esiste e non deve parlare nè fare i calcoli con essa.
Quindi turik forse non mi ero spiegato bene perché non volevo nemmeno dire che si può spiegare la forza centrifuga con il terzo principio.
Sono costretto a riportare in citazione quello che avevo scritto:
3° principio: la Terra attira la Luna (forza che agisce sul corpo Luna), la Luna attira la Terra (forza che agisce sul corpo Terra), e questo due forze sono presenti sia guardando tutto dal centro di massa dei due corpi (sistema inerziale), sia mettendosi sulla Luna (sistema non inerziale). Ma quando guardi tutto dalla Luna, aggiungi una terza forza (centrifuga) per giustificare il fatto che la Luna non cade verso il centro di massa dei due corpi.
E centrifuga e centripeta non devono necessariamente essere uguali in modulo, lo sono solo nel moto circolare uniforme
Ci sta che non ero stato abbastanza chiaro e provo a spiegarlo meglio. Rispetto al centro di massa in rotazione solidale con i due corpi (sistema non inerziale, ma i due corpi sono consci di ruotare), la Luna è attratta dalla Terra (=azione) e respinta dalla propria forza centrifuga; la Terra invece è attratta dalla Luna (reazione) e respinta da una propria e differente forza centrifuga. E siccome le orbite hanno una certa ellitticità, le uniche forze uguali e contrarie sono quelle gravitazionali.
43782
Se invece guardiamo tutto da un punto nello spazio non in rotazione (sistema inerziale), le forze gravitazionali bastano da sole a descrivere il moto e in quel sistema di riferimento è scorretto dire che la Luna non cade sulla Terra grazie alla forza centrifuga: dirai che la Luna è costretta a stare sempre vicina alla Terra grazie alla forza centripeta e punto.
Non vorrei che tu stia facendo l'errore comune di osservare una rotazione da un sistema inerziale, e confondere l'inerzia (1° principio) con la forza inerziale.
Esempio: se non hai parafanghi nella bici e passando su una pozzanghera ti bagni la schiena, comunemente si dice che le gocce sono schizzate via per la forza centrifuga, ma fisicamente non potresti. Tu che vedi tutto da un sistema inerziale (bici a velocità costante) dovresti dire che la debole forza centripeta di adesione molecolare non poteva garantire più alla goccia un moto circolare a quella velocità angolare così elevata; dirai che le gocce sono schizzate via liberamente (senza una forza che le ha spinte) e tangenzialmente alla ruota di moto rettilineo. Azione: la goccia è attratta dalla ruota; reazione: la ruota è attratta dalla goccia. Punto.
43781
(E al massimo, ciò che provoca il distacco, è l'aumento di velocità della ruota, quindi la ruota ha subito una accelerazione, quindi ha impresso anche alla goccia una accelerazione, che è tangenziale, non centrifuga)
Se invece tu fossi un ragnetto al centro della bici, che è fermo rispetto alla ruota e ruota con essa (e sa di ruotare), dirai che la forza centrifuga ha strappato via la goccia d'acqua, che ha iniziato ad allontanarsi in modo centrifugo. Azione: la goccia è attratta dalla ruota; reazione: la ruota è attratta dalla goccia; forza centrifuga: la goccia è attratta fuori dalla ruota. 2° legge della dinamica per la goccia:
Fadesione-Fcentrifuga=m*a
(a è l'accelerazione della goccia rispetto al centro della ruota). 2° legge della dinamica per la ruota:
(-Fadesione)+altra roba=m*[accelerazione della ruota]=0 (la ruota è ferma rispetto al ragno)
Fcentrifuga non rispetta il 3° principio, Fadesione sì: la coppia di forze va sempre applicata a oggetti diversi e deve sempre essere uguale in modulo, mentre quella centrifuga non sempre lo è (altrimenti la goccia non si staccherebbe mai).
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Veramente lo hai ribadito più volte che interviene il terzo principio, quindi ora non capisco proprio perchè ti rimangi quello che hai detto, dicendo che in realtà non volevi dirlo. La cosa è a dir poco paradossale.
Anche perchè non si capisce cosa vuoi dire ora:
"2° legge della dinamica per la ruota:
(-Fadesione)+altra roba=m*[accelerazione della ruota]=0 (la ruota è ferma rispetto al ragno)
"
Cosa sarebbe "altra roba"??
Inoltre le gocce schizzano via proprio perchè NON subiscono la forza centrifuga, in quanto la forza di adesione (che sarebbe la forza centripeta per loro) non è sufficiente a trattenerle sul copertone, quindi partono "per la tangente".
Perchè non facciamo un esempio più semplice, come quello del peso attaccato ad un filo, e fatto ruotare attorno ad un punto fisso di rotazione:
Ad un certo momento vedremo il peso ruotare ad una velocità costante trattenuto dal filo che si tende, stabilendo un certo equilibrio.
L'osservatore posto sul peso, giustificherà il fatto che ruota attorno ad un centro di rotazione, introducendo una forza apparente chiamata appunto forza centrifuga, per cui continua a ruotare stabilmente attorno al centro di rotazione compensando la forza centripeta (filo).
L'osservatore esterno che guarda da un punto "fermo", vede il filo che si tende e trattiene il peso che ruota attorno ad un centro.
Ma la domanda è: come si spiega il fatto che il filo si tende? e quindi permette al peso di continuare a ruotare attorno al perno e non parte per la tangente! ci deve essere un'altra forza che compensa la forza centripeta (filo). Quale?
cesarelia
29-05-2021, 20:23
Diverse cose che hai detto nell'ultimo post sono giustissime, quindi non capisco il perché di rado qualche tua affermazione sembra contraddire, almeno sul piano "terminologico", certe definizioni base e ufficiali della Fisica.
Comunque per rispondere alla tua domanda: per l'osservatore esterno la forza centripeta è la sola responsabile della variazione di direzione del corpo, e quella basta e avanza per garantire il moto circolare uniforme. Nessun'altra forza la "compensa".
Semmai la forza centripeta, identificata con la tensione che il filo applica sul corpo, ha una sua controparte secondo il terzo principio di azione e reazione: tale controparte è la tensione che il filo applica sul perno.
43787
Per quanto riguarda il discorso della goccia sulla ruota, la tua interpretazione è ineccepibile; l'"altra roba" non volevo specificarla per non divagare perché il discorso riguardava esclusivamente il moto della goccia.
Albertus
30-05-2021, 00:12
mi sembra veramente che ci stiamo avvitando in discussioni inutilmente complicate
sulla palla agisce soltanto la forza che gli trasmette il filo
sul filo agisce soltanto soltanto la forza che gli trasmette la palla
sono forze "interne" e "reali" per le quali è applicabile il principio di azione e reazione
Non esiste nessun altra forza
le suddette forze esistono anche per l'osservatore in moto con la palla essendo forze "reali" ed "interne"
Dal suo punto di vista però la palla è ferma
Se la palla fosse soggetta solo alla tensione del filo si muoverebbe
Allora bisogna aggiungere un altra forza per farla star ferma :
La forza centrifuga
Si tratta di un espediente nient'altro che un espediente allo scopo di estendere l'equazione F = m*a che vale solo per sistemi inerziali , anche a sistemi non inerziali
Nel caso di moto rotatorio la forza centrifuga ha lo stesso valore numerico delle forze di azione e reazione
Si tratta di un caso particolare
Da qui a voler insinuare che le forze fittizie siano in qualche modo reali in quanto in qualche modo correlate col terzo principio della dinamica ce ne corre
A tal proposito l'autore del testo citato da cesarelia ha ritenuto opportuno avvertire il lettore che il terzo principio non è applicabile alle forze fittizie, probabilmente proprio per evitare equivoci del genere
cesarelia ok, ora mi è più chiaro, ho semplicemente collegato la forza inerziale al terzo principio di inerzia, anche perchè la forza centripeta è effettivamente applicata al corpo, tramite il filo, ma tale forza (centripeta) si esaurisce con la variazione del moto da rettilineo a circolare (ecco la "compensazione" che cercavo). Grazie comunque per il chiarimento.
PS: A proposito di ciò, richiamando un altro esempio molto interessante di un altro utente, che riguarda la ISS, ne consegue che è in "caduta libera" apparente, perchè la gravità (forza centripeta) serve a deviare il moto da rettilineo a circolare, se la ISS fosse effettivamente in caduta libera, continuerebbe ad accelerare costantemente, invece la sua velocità orbitale è pressoché costante, o sbaglio?
Credo che la risposta opportuna sia questa.
una palla è in moto rotatorio appesa ad un cavo
tracciamo il vettore velocità tangente alla cerchio ad un certo istante
tracciamo un altro vettore un tempuscolo dopo
facciamo la differenza dei due vettori
otterremo un vettore non nullo diretto verso il centro di rotazione
c'è stata una variazione di velocità quindi un accelerazione
Detta invece arcaicamente: la iss "cade" verso il centro della terra (cioè accelerando), la velocità costante la fa "cadere" su una linea curva che è l'orbita terrestre, bilanciando esattamente quella che è l'accelerazione gravitazionale terrestre.
cesarelia
30-05-2021, 05:36
È tutto corretto tranne il "bilanciando" (purtroppo in qualsiasi linguaggio settoriale è necessaria una certa rigorosità terminologica)
turik il tuo ragionamento è esatto, e sia tu che Mulder avete evidenziato un punto basilare della cinematica e del calcolo differenziale vettoriale: l'accelerazione non provoca necessariamente un aumento di velocità, ma può anche provocarne la sola variazione di direzione (quando l'accelerazione è ortogonale al moto)
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astrotrouble
31-05-2021, 14:25
Mi spiace, io non sono affatto convinto, anche se la forza centripeta serve a deviare il moto del corpo, parte di questa forza serve a tendere il filo (-T), mentre T è proprio la forza centrifuga che prescinde dal sistema di riferimento.
astrotrouble
18-06-2021, 16:39
cesarelia una semplice domanda:
Se la forza centrifuga è apparente, come si spiega che all'equatore pesiamo meno che ai poli? se non esiste, come fa ad opporsi alla gravità?
Grazie lo stesso, anche se non penso riceverò una risposta.
Red Hanuman
18-06-2021, 17:34
In realtà, dovresti fare la domanda al contrario: se la forza centrifuga è una forza reale, perché non agisce allo stesso modo sia ai poli che all'equatore?
Una forza reale si applica sempre in tutti i sistemi di riferimento, senza eccezioni.
La forza centrifuga e le altre sue affini sono completamente eliminabili se consideriamo il sistema di riferimento in cui ci troviamo in modo giusto, cioè come un sistema di riferimento non inerziale.
Potremmo fare una serie di calcoli piuttosto complessi, e arriveremmo a spiegare quanto vediamo senza interpellare la forza centrifuga.
Se però continuiamo a considerarci in un sistema inerziale, allora dobbiamo chiamare in causa una forza supplementare per spiegare quanto percepiamo: la forza centrifuga.
Considerare la forza centrifuga ci consente di usare un artificio che semplifica notevolmente i conti.
MA il prezzo da pagare è che dobbiamo sempre ricordare che è un trucco, e che la forza centrifuga è fittizia, un artificio.
astrotrouble
18-06-2021, 17:51
In realtà, dovresti fare la domanda al contrario: se la forza centrifuga è una forza reale, perché non agisce allo stesso modo sia ai poli che all'equatore?
Non capisco la domanda, ma certamente la forza centrifuga non agisce allo stesso modo, la terra gira attorno ad un asse, per questo motivo la nostra distanza dal suo asse diminuisce man mano che ci avviciniamo ai poli. Mi sembra un' ovvietà.
E' meno ovvia la risposta alla domanda: come spiegheremmo la differenza di peso dall'equatore ai poli senza interpellare la forza centrifuga? questo avviene considerando qualsiasi sistema di riferimento...
Red Hanuman
18-06-2021, 18:00
Riformulo la domanda: la gravità agisce sempre allo stesso modo:
dalla superficie verso il centro del pianeta.
Ed è questo il modo in cui agisce una forza, in modo assolutamente simmetrico e senza un asse privilegiato.
La stessa cosa NON si può dire per la forza centrifuga, che ha come asse privilegiato quello della rotazione terrestre.
Perché?
astrotrouble
18-06-2021, 18:28
Mah, non mi pare, anche la gravità diminuisce avvicinandosi ad un punto di riferimento, cioè in base alla distanza, esattamente come la forza centrifuga. Continuo a non capire la domanda.
Albertus
18-06-2021, 18:44
E' il calcolo che ho proposto un paio di volte
consideriamo un osservatore inerziale al di fuori della terra e un osservatore non inerziale sulla superficie della terra, all'equatore
l'osservatore inerziale può 'prevedere' , col calcolo, l'entità della forza centrifuga misurata dall'osservatore non inerziale
un oggetto all'equatore rimane attaccato alla terra a causa dell'attrito
se non ci fosse l'attrito l'oggetto partirebbe per la tangente con velocità
v = omega*R
omega = velocita di rotazione della terra
R = raggio della terra
dopo un istante t si troverebbe ad una distanza d dal centro della terra :
d(t) = sqrt( (v*t)^2 + R^2)
se calcoliamo la derivata seconda all'istante t = 0, si trova
a = d''(0) = v^2/R
l'osservatore all'equatore misura una forza centrifuga
F = m*v^2/R
l'osservatore inerziale ha però ricavato l'accelerazione centrifuga con considerazioni solo cinematiche vale a dire senza considerare l'esistenza di altre forze oltre a quelle reali
astrotrouble
18-06-2021, 18:58
un oggetto all'equatore rimane attaccato alla terra a causa dell'attrito
se non ci fosse l'attrito l'oggetto partirebbe per la tangente con velocità
Non mi interessa la descrizione "geometrica" del moto, mi interessano le cause quindi dal punto di vista della dinamica.
Albertus
18-06-2021, 19:17
ho semplicemente completato l'affermazione di red
"Potremmo fare una serie di calcoli piuttosto complessi, e arriveremmo a spiegare quanto vediamo senza interpellare la forza centrifuga."
L'osservatore esterno alla terra è in grado di spiegare la ragione per la quale un oggetto all'equatore pesa meno che ai poli
senza evocare l'esistenza di altre forze oltre all'attrazione gravitazionale
l'osservatore sulla terra giunge alla stessa conclusione supponendo l'esistenza di una forza centrifuga che però non esiste
Si tratta di un trucco o meglio di un artificio per semplificare i conti
Ciao astrotrouble, secondo me ti stai concentrando troppo sulle apparenze che sulle reali dinamiche
astrotrouble
18-06-2021, 19:44
Albertus non mi interessano i calcoli complessi, mi basta capire il meccanismo secondo il quale possiamo fare a meno della forza centrifuga, o chiedo troppo?
turik sicuramente sarà come dici, ma si può sapere quali sono queste "reali dinamiche" ?
Albertus
18-06-2021, 20:36
purtroppo la fisica si fa con i calcoli
riprendo l'esempio della macchina che fa un curva brusca
fin quando la macchina si muove in moto rettilineo uniforme, macchina e passeggero hanno la stessa velocità V
all'istante t = 0 la macchina fa una curva di raggio R
Il passeggero che non ha allacciato le cinture di sicurezza tende a mantenere la velocità V rettilinea mentre la macchina percorre un arco di curva
la distanza tra il passeggero e il centro della curva ( o tra passeggero e guidatore ) aumenta
basta fare uno schizzo
Il passeggero è quindi soggetto ad un'accelerazione radiale
questa accelerazione vale V^2/R
il passeggero ha quindi la sensazione di essere "spinto" verso l'esterno
in realtà c è solo un moto "relativo" tra passeggero e macchina conseguente al primo principio della dinamica
Red Hanuman
18-06-2021, 20:43
Mah, non mi pare, anche la gravità diminuisce avvicinandosi ad un punto di riferimento, cioè in base alla distanza, esattamente come la forza centrifuga. Continuo a non capire la domanda.
No, nemmeno per sogno. La gravità si applica in tre dimensioni in modo totalmente identico e indipendente dalla direzione in cui la guardi.
La "forza centrifuga" è simmetrica per piani paralleli all'equatore e ortogonali all'asse di rotazione. Se valuti la forza centrifuga sui meridiani, l'avrai massima all'equatore e zero ai poli.
La forza di gravità, ammesso che il corpo sia perfettamente sferico e omogeneo, sarà identica in tutti i punti della superficie.
La gravità si affievolisce col quadrato della distanza, perchè è proporzionale alla superficie equipotenziale.
In poche parole, se calcoliamo il totale della forza di gravità su sfere concentriche al corpo che la emette, il risultato è sempre uguale.
cesarelia
18-06-2021, 21:43
Mi spiace, io non sono affatto convinto, anche se la forza centripeta serve a deviare il moto del corpo, parte di questa forza serve a tendere il filo (-T), mentre T è proprio la forza centrifuga che prescinde dal sistema di riferimento.
La tensione del filo l'avevo semplificata troppo nel mio esempio, comunque non va interpretata come forza centrifuga, è una forza elettromagnetica di legame molecolare.
cesarelia una semplice domanda:
Se la forza centrifuga è apparente, come si spiega che all'equatore pesiamo meno che ai poli? se non esiste, come fa ad opporsi alla gravità?
Grazie lo stesso, anche se non penso riceverò una risposta.
All'equatore non "pesiamo" meno, è la bilancia che segna meno: la bilancia non misura veramente il peso, ma misura la reazione vincolare, cioè il contrasto elettromagnetico con cui il pavimento si oppone al peso.
Questa azione di contrasto è minore all'equatore perché già noi tendiamo "naturalmente" a sfuggire alla gravità perché all'equatore siamo "sparati" a 1600kmh mentre ai poli stiamo praticamente fermi.
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astrotrouble
18-06-2021, 22:12
La tensione del filo l'avevo semplificata troppo nel mio esempio, comunque non va interpretata come forza centrifuga, è una forza elettromagnetica di legame molecolare.
Sì, è fin troppo semplificata, anche perchè il filo può spezzarsi in un qualunque punto, non solo all'altezza del perno, quindi anche se la tensione nello specifico è una forza di legame molecolare, è comunque una forza che si oppone alla forza centripeta, quindi a tutti gli effetti si può definire come un forza centrifuga.
All'equatore non "pesiamo" meno, è la bilancia che segna meno: la bilancia non misura veramente il peso, ma misura la reazione vincolare, cioè il contrasto elettromagnetico con cui il pavimento si oppone al peso.
Questa azione di contrasto è minore all'equatore perché già noi tendiamo "naturalmente" a sfuggire alla gravità perché all'equatore siamo "sparati" a 1600kmh mentre ai poli stiamo praticamente fermi.
Ok, forse ci siamo, questa potrebbe essere la spiegazione, ma "il contrasto è minore all'equatore" perchè la gravità deve vincere l'inerzia del corpo (detto in altre parole della frase azzeccatissima "tendiamo a sfuggire naturalmente") che in questo caso si sta muovendo a 1600kmh, e quindi la sua inerzia è maggiore rispetto ai poli, di conseguenza la gravità all'equatore influisce meno che ai poli.
Questa "inerzia" può essere interpretata come una forza centrifuga, proprio perché a conti fatti si oppone alla forza gravitazionale, che è una forza centripeta. Questo a prescindere dal sistema di riferimento che consideriamo.
Quindi se esiste l'inerzia di un corpo, esiste anche la forza centrifuga.
Io la vedo così.
cesarelia
18-06-2021, 22:48
Allora continuiamo a semplificare. Ti trovi seduto sul bordo di una pedana circolare che ruota in una piazza. Accanto alla piazza sulla mia auto io sto lentamente percorrendo un rettilineo a velocità costante (e per sicurezza ho anche spento il motore e sono in folle con la frizione premuta).
Ora a parte recriminare sul povero pedone che ho investito, tu dimmi perché devi anche per forza rifilarmi una forza inesistente, solo per giustificare a te stesso il mio strano moto che è rotante solo ai tuoi occhi (perché è quello che vedrai dal punto di vista del tuo mondo della pedana).
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astrotrouble
18-06-2021, 22:59
Un attimo, ma adesso stai facendo un esempio di Coriolis, che è una forza fittizia, anzi non è nemmeno una forza in quanto è un effetto, infatti si chiama "effetto Coriolis", per favore, non mischiamo le pere con le mele...... la forza centripeta, da cui scaturisce la forza centrifuga, sono direttamente applicate al corpo esattamente come se fossero forze vincolari.
Albertus
18-06-2021, 23:10
se tiriamo in ballo forze elettromagnetiche o simili facciamo solo confusione
il problema può e deve essere spiegato solo con considerazioni di tipo cinematico
un osservatore inerziale vede la terra ruotare intorno all'asse polare
sull'equatore c'è un omino con un pallone sopra la testa in sospensione pneumatica
il pallone è ancorato al terreno
Dal punto di vista dell'osservatore esterno omino e pallone sono in moto alla velocità
v = omega*R
all'istante t = 0 il pallone si sgancia
l'osservatore esterno vedrà il pallone muoversi tangenzialmente alla terra con velocità v
dopo un tempo t il pallone avrà percorso lo spazio s = v*t
nel frattempo la terra è l'omino sono ruotati dell'angolo : a = omega*t
fate un semplice schizzo
il pallone si troverà ancora sopra la testa dell'omino ma la distanza tra l'omino e il pallone è aumentata
l'omino non si accorge del movimento tangenziale del pallone
l'omino percepisce solo un moto radiale del pallone cioè verso l'alto
facendo i conti l'accelerazione del moto radiale del pallone all'stante t = 0 vale a = v^2/R
l'omino attribuisce questo moto radiale accelerato all'esistenza di una forza centrifuga
mentre per l'osservatore esterno alla terra il moto ascensionale del pallone e solo la componente radiale del moto del
pallone
astrotrouble
19-06-2021, 00:07
Abbiamo capito che esiste la cinematica, è inutile ripeterlo fino allo sfinimento, come ho detto stiamo affrontando il problema dal punto di vista della dinamica, ovvero delle cause, a prescindere dai sistemi di riferimento, spero di non doverlo ripetere ancora, grazie.
cesarelia
19-06-2021, 09:10
ok... parliamo dinamicamente. Questo signore afferra la ringjiera di una pedana rotante
44030
Per quale di questi due motivi si tiene forte alla ringhiera?
1) non accetta l'idea di allontanarsi (solo azione attiva, centripeta)
oppure
2) sta subendo una forza (azione passiva, centrifuga) e deve contrastarla (azione attiva, centripeta)
Ma poi... chiediamoci che ci faceva attaccato a quella ringhiera:
1) stava "viaggiando" a velocità uniforme per i fatti suoi, con traiettoria tangenziale alla pedana, quando ha visto sulla pedana una bella ragazza e "al volo" si è aggrappato (solo azione attiva, centripeta);
oppure
2) stava sulla pedana inizialmente ferma e lui invece di starsene al centro è andato ai bordi; cosa stupida perché la pedana ha accelerato, e ha impartito una accelerazione anche sull'uomo, con uno stratagemma malefico, ovvero l'attrito sotto le sue scarpe, che agiva in modo tangenziale; ma chissà perché, anche se l'attrito era tangenziale, e ne sentiva la pressione dentro le sue scarpe, sembrava che il risultato fosse una crescita di una misteriosa forza radiale (azione passiva, centrifuga).
Senza attriti osserveremmo meglio il mondo che ci circonda (ma sono fondamentali per la vita).
stai facendo un esempio di Coriolis, che è una forza fittizia, anzi non è nemmeno una forza in quanto è un effetto, infatti si chiama "effetto Coriolis"
Anche la forza centrifuga è una forza fittizia, potremmo benissimo chiamarlo "effetto centrifugo"
Albertus
19-06-2021, 12:10
Abbiamo capito che esiste la cinematica, è inutile ripeterlo fino allo sfinimento, come ho detto stiamo affrontando il problema dal punto di vista della dinamica, ovvero delle cause, a prescindere dai sistemi di riferimento, spero di non doverlo ripetere ancora, grazie.
per dinamica intendi il moto di un corpo prodotto dalle forze che agiscono su di esso ?
In tal caso
la velocità è una grandezza relativa nel senso che dipende anche dall'osservatore oltre che dall'oggetto in movimento
due osservatori possono descrivere due moti diversi dello stesso oggetto e quindi giungere a considerazioni dinamiche diverse
nel mio esempio
per l'osservatore esterno alla terra il pallone si muove in moto rettilineo uniforme
quindi in base alla prima legge della dinamica non è soggetto a nessuna forza
per l'osservatore terrestre il pallone si muove in moto radiale accelerato
quindi in base alla seconda legge della dinamica esiste una forza centrifuga
spero che adesso il concetto ti sia chiaro
Albertus
19-06-2021, 12:31
cesarelia
capisco che in un sito di non specialisti non si può essere troppo tecnici
tu questi concetti sicuramente li capisci come si evince dai tuoi precedenti post tuttavia questo tipo di spiegazioni "descrittive" , a mio avviso, possono generare confusione
pe questo motivo sono piuttosto scettico sui libri scientifici divulgativi che tendono di spiegare fenomeni complessi con esempi, a volte, veramente insulsi
nel tuo esempio
Cosa succede se l'uomo stacca le mani dalla ringhiera ?
L'uomo si muove in avanti tangenzialmente al disco (trascurando l'attrito dei piedi)
la distanza dell'uomo dal centro di rotazione del disco aumenta
quindi l'uomo si muove verso l'esterno in moto accelerato
quindi, secondo l'uomo stesso e secondo qualunque altro osservatore in rotazione col disco, l'uomo è soggetto ad una accelerazione radiale che implica l'esistenza di una forza centrifuga
Un osservatore esterno al disco darebbe una spiegazione diversa dello stesso fenomeno in quanto descriverebbe un tipo di moto diverso
Secondo l'osservatore esterno ,l'uomo si muove in avanti in moto rettilineo uniforme, mentre il disco ruota sotto i suoi piedi, quindi l'uomo non è soggetto a nessuna forza
astrotrouble
19-06-2021, 12:47
Per quale di questi due motivi si tiene forte alla ringhiera?
1) non accetta l'idea di allontanarsi (solo azione attiva, centripeta)
oppure
2) sta subendo una forza (azione passiva, centrifuga) e deve contrastarla (azione attiva, centripeta)
Il semplice fatto di tenersi attaccato alla ringhiera questo rappresenta la forza centripeta per l'omino, e di conseguenza il suo moto inerziale contrasta continuamente la forza centripeta, generando la forza centrifuga.
Ma poi... chiediamoci che ci faceva attaccato a quella ringhiera:
1) stava "viaggiando" a velocità uniforme per i fatti suoi, con traiettoria tangenziale alla pedana, quando ha visto sulla pedana una bella ragazza e "al volo" si è aggrappato (solo azione attiva, centripeta);
oppure
2) stava sulla pedana inizialmente ferma e lui invece di starsene al centro è andato ai bordi; cosa stupida perché la pedana ha accelerato, e ha impartito una accelerazione anche sull'uomo, con uno stratagemma malefico, ovvero l'attrito sotto le sue scarpe, che agiva in modo tangenziale; ma chissà perché, anche se l'attrito era tangenziale, e ne sentiva la pressione dentro le sue scarpe, sembrava che il risultato fosse una crescita di una misteriosa forza radiale (azione passiva, centrifuga).
Ecco, è qui che abbiamo la parte apparente della forza centrifuga, il fatto che l'omino si sposta verso l'esterno della pedana, perchè togliendo qualsiasi attrito (l'attrito e la pressione dentro le sue scarpe, rappresentano proprio la forza centripeta), vediamo l'omino spostarsi verso l'esterno della pedana per una forza apparente che non esiste.
Ma una volta che l'omino si aggrappa alla ringhiera, per lui si innesca la forza centripeta, e contemporaneamente, la sua inerzia contrasta questa forza come avviene con le forze vincolari, allora abbiamo una forza uguale e contraria che è proprio la forza centrifuga reale.
Senza attriti osserveremmo meglio il mondo che ci circonda (ma sono fondamentali per la vita).
Non esiste una realtà senza attriti, a meno di andare nello spazio cosmico profondo, ma anche in quel caso dubito che esista il vuoto assoluto, quindi in tal caso osserveremmo solo un mondo IDEALE.
Anche la forza centrifuga è una forza fittizia, potremmo benissimo chiamarlo "effetto centrifugo"
Certo ma solo se l'omino non si aggrappa o non subisce l'attrito, e come ho detto è un caso ideale, non reale.
Comunque ci eravamo quasi arrivati, con questa afermazione:
All'equatore non "pesiamo" meno, è la bilancia che segna meno: la bilancia non misura veramente il peso, ma misura la reazione vincolare, cioè il contrasto elettromagnetico con cui il pavimento si oppone al peso.
Questa azione di contrasto è minore all'equatore perché già noi tendiamo "naturalmente" a sfuggire alla gravità perché all'equatore siamo "sparati" a 1600kmh mentre ai poli stiamo praticamente fermi.
Mi basta solo capire perchè all'equatore la reazione vincolare è minore per il semplice fatto che viaggiamo a 1600kmh, per quale ragione? anche il suolo viaggia a 1600kmh, perché la velocità dovrebbe far diminuire questo effetto? L'unica cosa che mi viene in mente è l'inerzia che contrasta l'azione vincolare innescata dalla gravità, ergo una forza centrifuga vera e propria.
Albertus
19-06-2021, 13:29
a costa di ripetermi fino alla nausea
la rotazione della terra genera , dal punto di vista di un osservatore solidale con la terra, un'accelerazione (non una forza ) radiale diretta verso l'esterno
Questa accelerazione si può calcolare e vale a = v^2 / r
v = 1600 km/h r = 6356 km ergo a = 0.031 m/sec^2
L'accelerazione di gravità (non la forza di gravità ) all'equatore vale g = 9.789 m/sec^2
quindi una massa di 1 kg pesa all'equatore :
P = 1*(9.789 -0.031) = 9.758 newton
ai poli l'accelerazione di gravità vale g = 9.823 m/sec^ a causa dello schiacciamento dei poli, mentre l'accelerazione ( non la forza ) centrifuga è nulla
quindi ai poli 1 kg di massa pesa
P = 9.823 newton
la differenza di peso è circa quasi del 2 %
all'equatore pesiamo meno
Adesso só dove andare a fare la dieta costume che dia qualche risultato...:biggrin:
Secondo l'osservatore esterno ,l'uomo si muove in avanti in moto rettilineo uniforme, mentre il disco ruota sotto i suoi piedi
Relativisticamente parlando, una vocina mi dice che un qualcosa del genere succeda sia a livello di moti planetari nei sistemi solari che moti stellari galattici... Massa che si muove e spazio che curva sotto/attorno essa.:thinking:
cesarelia
19-06-2021, 19:31
:D
infatti si era già detto che in RG la gravità può essere vista come forza fittizia ;)
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cesarelia
20-06-2021, 00:29
allora abbiamo una forza uguale e contraria che è proprio la forza centrifuga reale.
Già precedentemente avevo fatto notare che succede solo nei casi (ideali) di moto perfettamente circolare e uniforme. Nei moti ellittici, parabolici o iperbolici non avviene.
Mi basta solo capire perchè all'equatore la reazione vincolare è minore per il semplice fatto che viaggiamo a 1600kmh, per quale ragione? anche il suolo viaggia a 1600kmh, perché la velocità dovrebbe far diminuire questo effetto? L'unica cosa che mi viene in mente è l'inerzia che contrasta l'azione vincolare innescata dalla gravità, ergo una forza centrifuga vera e propria.
Non posso darti torto: da un certo punto di vista (il sistema non inerziale) la forza centrifuga è esattamente l'inerzia: nel sistema rotante non la vedi per quello che è, cioè un'inerzia, ma per quello che appare, una forza centrifuga. L'inesattezza nel tuo discorso è solo che non contrasta l'azione vincolare, ma gli deve essere sommata; o meglio, per essere più precisi, è l'azione vincolare che equilibrerà in modo preciso la risultante tra forza [peso+centrifuga], in modo da non farci né volare né sprofondare nel terreno.
Ma invece è più bello ed elegante (e soprattutto più semplice per molti calcoli fisici) vedere la realtà con occhi inerziali, e vorrei provare a mostrartelo con questa reinterpretazione dell'effetto "dimagrimento all'equatore".
I nostri piedi calpestano il suolo con una forza F1, misurata dalla bilancia, che come abbiamo detto è minore del nostro peso. Una bilancia posta tra noi e il suolo misura in modo puro e semplice questa intensità, mediante l'accorciamento di una semplice molla (supposta con buona approssimazione priva di massa).
Poi una forza F2 (di intensità identica) ci spinge verso l'alto e impedisce il nostro sprofondamento nel terreno.
Questo dato di fatto si verifica solo invocando il terzo principio (F1=-F2) e a prescindere dalla velocità del suolo sotto di noi.
Se F2 + il nostro peso creano quella risultante centripeta che genera la nostra traiettoria di rotazione, non è affar nostro sapere quali forze agiscono sul suolo o a quale velocità esso si muova sotto i nostri piedi. L'unica cosa che conta veramente è sapere a quale velocità ruotiamo noi rispetto ad un sistema "fisso" (inerziale).
Faccio un esempio. Dopo essermi pesato al polo Nord, vado all'equatore e salgo su un treno che viaggia a 1600kmh in direzione opposta alla rotazione terrestre: la bilancia sul treno segnerà gli stessi chili che registravo al polo.
Sperando di aver chiarito un po' le idee, proviamo a toglierci un ulteriore sfizio, considerando cosa avviene al suolo mentre ci pesiamo da fermi all'Equatore.
Il suolo viaggia come noi a 1600kmh, ma è soggetto ad alcune forze radiali: la sua stessa forza peso + la forza di contatto con i nostri piedi (come abbiamo visto è minore del nostro peso) + la forza con cui gli strati sottostanti sorreggono quello strato di superficie terrestre. Quest'ultima forza ha certamente intensità minore delle prime due, perché una risultante centripeta non nulla di tutte le forze deve assicurare la continuità del moto rotatorio.
Riflettendoci bene, la rotazione produce un effetto domino esponenziale, per il quale gli strati più profondi (vicino all'asse di rotazione) devono "sorreggere meno" gli strati immediatamente superiori, e così via fino agli strati più superficiali. Ogni strato inferiore è dispensato dal dover compensare (="sorreggere", "annullare") tutta la forza peso del successivo strato: una piccola percentuale non deve essere compensata perché è necessaria a garantire il moto rotatorio.
È una probabile spiegazione dello schiacciamento ai Poli e della differenza di diametro tra Equatore e meridiani. Nulla vieta di vedere questi come effetti della "forza centrifuga", ma guai a confonderla con la reazione vincolare, che spesso ha la stessa direzione e lo stesso verso, ma si comporta in modo opposto perché, come abbiamo visto, una rotazione determina una diminuzione della reazione vincolare (mentre la forza centrifuga aumenta); e la differenza di comportamento si accentua sempre più allontanandosi dall'asse di rotazione.
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astrotrouble
20-06-2021, 07:54
cesarelia
mi sembra che ci stai girando attorno, senza affrontare il problema, anzi sembra che lo vuoi evitare come la peste.
La domanda è semplice: perchè la reazione vincolare diminuisce in funzione della velocità?
non mi puoi rispondere che se prendiamo un treno a velocità uguale e contraria annulliamo quell'effetto, grazie è ovvio che è così, chi ha mai detto il contrario, io voglio sapere semplicemente il perchè la reazione vincolare diminuisce all'aumentare della velocità.
Dopodiché sono pronto a dire che la forza centrifuga non esiste.
Detto questo, se l'inerzia può essere vista come una forza centrifuga, allora non puoi dire che è così solo dal punto di vista di un sistema NON inerziale, in quanto l'inerzia esiste a prescindere dal sistema di riferimento. Al massimo mi puoi dire che l'inerzia non è una forza, ma anche questa affermazione andrebbe contro il terzo principio della dinamica.
Davvero, la cosa mi interessa e mi incuriosisce molto e non vorrei concludere questo discorso con una spiegazione vaga solo perchè la scienza dice così, grazie.
Albertus
20-06-2021, 09:23
cesarelia
secondo me ti stai avvitando in discussioni pericolose
partiamo dai fondamenti
Domanda : Cos'è una forza ?
In fisica la forza è un grandezza derivata
Sono state stabilite per convenzione le unità di misura di :
spazio (metro), tempo (secondo), massa(kg)
l'unità di misura "derivata" di forza (newton) è la forza che applicata ad una massa di 1 kg produce un accelerazione di 1 mt/sec^2
partiamo allora dal concetto di accelerazione e dal concetto di osservatore
un osservatore vede un oggetto in moto accelerato
Domanda : Sull'oggetto è applicata una forza ?
negativo
Solo nel caso di osservatore inerziale
se l'osservatore è inerziale ad ogni accelerazione corrisponde un iterazione fisica tra l'oggetto accelerato e il mondo fisico
se l'osservatore non è inerziale il moto accelerato dell'oggetto potrebbe essere dovuto allo stato di moto dell'osservatore stesso senza che sull'oggetto agisca alcuna azione fisica da parte del mondo esterno
al fine di rendere gli osservatori inerziali e non inerziali in qualche modo equivalenti si usa l'artificio di considerare forze il prodotto della massa per l'accelerazione
queste forze vengono chiamate fittizie o apparenti in quanto non sono il risultato di interazioni fisiche col mondo esterno ma sono la conseguenza dello stato di moto dell'osservatore stesso
passando dalla teoria al quotidiano
Un uomo su una giostra è soggetto ad un accelerazione radiale non ad una forza
Tuttavia l'effetto (la sensazione) causata da tale accelerazione è equivalente a quello di subire una spinta (forza reale) continua verso l'esterno
allo stesso modo un corpo sull'equatore è soggetto anche ad un accelerazione centrifuga che si sottrae all'accelerazione gravitazionale
Questa accelerazione si può calcolare tenendo conto solo della velocità di rotazione della terra senza tirare in ballo nessuna forza , reale o fittizia che sia
in altre parole l'accelerazione centrifuga ( non la forza) è dovuta la fatto che noi terrestri siamo osservatori non inerziali in quanto siamo in moto rotatorio
il peso e la conseguente reazione vincolare è il prodotto della massa per la differenza di accelerazioni
tutti i 100 + post nascono dalla confusione di chi, non avendo una base scientifica, mischia continuamente termini scientifici con termini di uso quotidiano
seguirlo su questa strada vuol dire aggiungere confusione alla confusione
aggiungere confusione alla confusione
E mò adesso arrivo io...:sgrat: :biggrin:
anche il suolo viaggia a 1600kmh, perché la velocità dovrebbe far diminuire questo effetto?
Sempre relativisticamente parlando, se la gravità altro non è che la contrazione dello spazio-tempo che aumenta sotto forma di accelerazione gravitazionale con più ci si avvicina ad un corpo massivo, la velocità (naturale od artificiale che sia) non potrebbe essere vista come un escamotage per decontrarlo con conseguente diminuzione di gravità? :thinking:
Scusate, non lo faccio apposta :blush:. Sono solo idee che mi frullano e che mi fa piacere condividere e discutere con voi.:)
astrotrouble
20-06-2021, 10:21
cesarelia
sia chiaro, non voglio assolutamente attaccarti, o metterti in difficoltà, ma cerco solo di fare chiarezza.
Partendo dalla definizione di forza inerziale o forza apparente: si può parlare di forze apparenti solo quando la forza "reale" accelera il sistema di riferimento (quindi NON inerziale) di un corpo. Giusto?
Allora probabilmente nasce da qui l'incomprensione, io ammetto che la forza centrifuga sia assolutamente una forza apparente (e che non esiste), a patto che la forza "reale" (centripeta) NON sia applicata direttamente al corpo ma SOLO al suo sistema di riferimento, e così per tutte le forze apparenti, su questo non ci piove.
Ma dal momento che, per esempio la gravità, accelera DIRETTAMENTE il corpo, allora le cose cambiano, e non possiamo più parlare di "forze apparenti". Capisci cosa intendo dire?
(non farti coinvolgere da persone che intervengono a sproposito abusivamente e confondono la dinamica con la cinematica, dimostrando solo ignoranza e confusione su un argomento già delicato di suo)
cesarelia
20-06-2021, 10:55
Mulder non credo, l'RG cerca di introdurre sistemi che non stravolgano la cinematica se non attraverso le trasformazioni di Lorentz, ma mi piacerebbe avere il parere di qualcuno maggiormente competente in RG...
Albertus hai ragione a dire che si rischia di aggiungere confusione e il tuo ragionamento è anche abbastanza chiaro e comprensibile e dovrebbe bastare a capire tutta la dinamica. Ma poiché astrotrouble ha fatto domande precise proverò a rispondere nel modo più secco e senza troppi esempi.
voglio sapere semplicemente il perchè la reazione vincolare diminuisce all'aumentare della velocità.
Dopodiché sono pronto a dire che la forza centrifuga non esiste.
La reazione vincolare "si adatta" e controbilancia (come una molla) la pressione esercitata dai corpi che vi sono appoggiati sopra. La reazione vincolare diminuisce perché se i corpi ruotano, allora è minore la pressione da loro esercitata. Perché esercitano meno pressione? C'è una risposta "vera" e una "fittizia/apparente".
Quella vera è che una parte delle forze agenti sui corpi è "impiegata" ad agire sulla velocità tangenziale per deviarla; non modifica il suo modulo, ma solo la sua direzione, e questo è semplicemente un effetto vettoriale che avevamo già visto qualche pagina fa: ovvero per modificare solo la direzione di una velocità lasciandone invariato il modulo serve che agisca una forza perpendicolare al vettore velocità. Assodato questo, se una parte della forza peso è impiegata per deviare la velocità tangenziale del corpo, solo la restante parte dovrà essere annullata dalla reazione vincolare per evitare di sprofondare nel terreno.
La risposta fittizia è invece che c'è una forza fittizia che si sottrae alla forza peso e quindi "pesiamo" meno. I due punti di vista li spiegherò rispondendo alla tua frase successiva.
Detto questo, se l'inerzia può essere vista come una forza centrifuga, allora non puoi dire che è così solo dal punto di vista di un sistema NON inerziale, in quanto l'inerzia esiste a prescindere dal sistema di riferimento.
Quando dici che la forza centrifuga esiste in tutti i sistemi inerziali e non, ti stai implicitamente, involontariamente e istintivamente facendo contagiare da idee NON inerziali nel tuo cervello; provo a spiegarmi meglio. Per "punto di vista", e "sistema di riferimento", non si intende la posizione nello spazio da dove ti siedi e osservi, ma è qualcosa di più profondo, è tutto il modo con cui interpreti e descrivi i movimenti. Quando dici "si allontana dal centro" implicitamente stai iniziando a confondere la rotazione dell'oggetto con la rotazione di un sistema polari solidale con la rotazione dell'oggetto stesso. Se mi trovassi in un sistema inerziale (anche una navicella alla deriva nello spazio) ma descrivessi il mondo intorno a me come fatto di movimenti polari radiali e rotanti, inizierei a vedere forze centrifughe e di Coriolis anche dove non le avrei mai sognate. Allo stesso modo tutte le volte che vediamo rotazioni, involontariamente "scivoliamo" a fare considerazioni tipiche di un sistema di assi cartesiani rotanti. Da questa confusione è ancora più complicato uscirne se addirittura siamo immersi nello stesso sistema rotante.
Al massimo mi puoi dire che l'inerzia non è una forza, ma anche questa affermazione andrebbe contro il terzo principio della dinamica.
La forza centrifuga è una forza a tutti gli effetti: esiste veramente quando interpreti o tocchi con mano un fenomeno senza poter prendere piena coscienza dei movimenti inerziali.
La forza centrifuga NON rispetta il terzo principio.
(La forza centripeta ha già una controparte secondo il terzo principio, e quella controparte non è la f.centrifuga. Ad es. la centripeta per un satellite è l'attrazione terrestre, e la controparte uguale e contraria è che il satellite attrae a sè la Terra. Ciò è confermato dal fatto che spesso centrifuga e centripeta non hanno nemmeno la stessa direzione e intensità.)
cesarelia
20-06-2021, 11:01
persone che intervengono a sproposito Tranquillo non mi faccio coinvolgere ma non innervosirti, finora siamo riusciti a parlarne in modo molto tranquillo e cordiale e mi fa piacere che intervengano altri; poi se preferisci alcune cose chiarirle in privato possiamo anche farlo in separata sede...
astrotrouble
20-06-2021, 12:41
una parte delle forze agenti sui corpi è "impiegata" ad agire sulla velocità tangenziale per deviarla; non modifica il suo modulo, ma solo la sua direzione, e questo è semplicemente un effetto vettoriale che avevamo già visto qualche pagina fa: ovvero per modificare solo la direzione di una velocità lasciandone invariato il modulo serve che agisca una forza perpendicolare al vettore velocità. Assodato questo, se una parte della forza peso è impiegata per deviare la velocità tangenziale del corpo, solo la restante parte dovrà essere annullata dalla reazione vincolare per evitare di sprofondare nel terreno.
Ecco, questa è già un'ottima risposta e assolutamente più convincente, se ne avevi parlato prima, allora chiedo venia ma mi dev'essere sfuggita.
A questo punto c'è solo una cosa che non capisco e che non mi convince definitivamente:
Sappiamo che un'accelerazione può modificare per esempio il modulo della velocità solo in modo progressivo, in relazione al tempo e al modulo dell'accelerazione stessa, pensavo che lo stesso concetto si applicasse anche agli altri aspetti vettoriali della velocità (direzione e verso), quindi pare non sia così perché?
Grazie comunque per la pazienza e la disponibilità, qualità rare quando si vuole discutere in una piattaforma aperta a chiunque.
Albertus
20-06-2021, 13:29
cesarelia
E' giusto non lasciarti influenzare ma mi sembra che nel tentativo lodevole di spiegare la reazione vincolare stai super complicando il problema
molto più semplicemente
un corpo in caduta libera subisce un accelerazione diversa ai poli e all'equatore
supponiamo per ipotesi che la terra sia una sfera perfetta e omogenea
l'accelerazione gravitazionale deve essere la stessa in tutti i punti della sfera, per ragione di simmetria, quindi se l'accelerazione totale diminuisce all'equatore vuol dire che esiste un accelerazione radiale che si sottrae all'accelerazione gravitazionale
i terrestri applicano pedissequamente la famosa equazione : F = ma
dato che un corpo posto sulla terra sta fermo ne deducono che la somma di tutte le forze agenti sul corpo è nulla
quali sono queste forze ?
F = reazione vincolare + peso + forza centrifuga = 0
vuol dire con questo che la forza centrifuga è una forza vera ?
No
la necessità di introdurre una forza centrifuga nasce dalla costatazione sperimentale dell'esistenza di un'accelerazione centrifuga
questa accelerazione centrifuga esiste solo per noi terresti in quanto, a causa della rotazione della terra, non siamo osservatori inerziali
un osservatore esterno alla terra misurerebbe una accelerazione gravitazionale ma non vedrebbe alcuna accelerazione centrifuga
giustissimo poi il tuo commento circa il concetto di sistema di riferimento
oltre a mischiare termini scientifici con termini di uso comune molti non hanno idee chiare su cos si intenda per sistema di riferimento
un sistema di riferimento è un sistema di assi cartesiani xyz a cui vanno riferite le coordinate spaziali di un oggetto in moto
se si passa da un sistema xyz ad un sistema x'y'z' in moto accelerato rispetto al primo cambia la descrizione del moto dell'oggetto e quindi anche la sua dinamica
Albertus
20-06-2021, 13:35
cesarelia
E' giusto non lasciarti influenzare ma mi sembra che nel tentativo lodevole di spiegare la reazione vincolare stai super complicando il problema
molto più semplicemente
un corpo in caduta libera subisce un accelerazione diversa ai poli e all'equatore
supponiamo per ipotesi che la terra sia una sfera perfetta e omogenea
l'accelerazione gravitazionale deve essere la stessa in tutti i punti della sfera, per ragione di simmetria, quindi se l'accelerazione totale diminuisce all'equatore vuol dire che esiste un accelerazione radiale che si sottrae all'accelerazione gravitazionale
i terrestri applicano pedissequamente la famosa equazione : F = ma
dato che un corpo posto sulla terra sta fermo ne deducono che la somma di tutte le forze agenti sul corpo è nulla
quali sono queste forze ?
F = reazione vincolare + peso + forza centrifuga = 0
vuol dire con questo che la forza centrifuga è una forza vera ?
No
la necessità di introdurre una forza centrifuga nasce dalla costatazione sperimentale dell'esistenza di un'accelerazione centrifuga
questa accelerazione centrifuga esiste solo per noi terresti in quanto, a causa della rotazione della terra, non siamo osservatori inerziali
un osservatore esterno alla terra misurerebbe una accelerazione gravitazionale ma non vedrebbe alcuna accelerazione centrifuga
giustissimo poi il tuo commento circa il concetto di sistema di riferimento
oltre a mischiare termini scientifici con termini di uso comune molti non hanno idee chiare su cos si intenda per sistema di riferimento
un sistema di riferimento è un sistema di assi cartesiani xyz a cui vanno riferite le coordinate spaziali di un oggetto in moto
se si passa da un sistema xyz ad un sistema x'y'z' in moto accelerato rispetto rispetto al primo cambia la descrizione del moto dell'oggetto e quindi anche la sua dinamica
cesarelia
20-06-2021, 13:45
un'accelerazione può modificare per esempio il modulo della velocità solo in modo progressivo, in relazione al tempo e al modulo dell'accelerazione stessa, pensavo che lo stesso concetto si applicasse anche agli altri aspetti vettoriali della velocità (direzione e verso)
Si applica esattamente in modo progressivo anche alla direzione e al verso: l'accelerazione istantanea è una derivata vettoriale (un limite per tempi infinitesimi).
Anche nei calcoli per scoprire la traiettoria che verrà percorsa, l'effetto vettoriale dell'accelerazione va calcolato tramite un integrale che integra ogni minuscolo intervallino di tempo infinitesimo.
44040
NB: La differenza tra le due velocità non è stata disegnata in forma infinitesima per essere più distinguibili i vari vettori, ma usando un po' di astrazione si può immaginare un limite per intervalli di tempo che tendono a zero
astrotrouble
20-06-2021, 14:26
44040
D'accordo ma dove si evince la progressione vettoriale della direzione e del verso della velocità nel tempo?
Qui è dimostrata solo la perpendicolarità della velocità rispetto all'accelerazione anche per tempi infinitesimali.
Albertus
20-06-2021, 20:46
non voglio insistere ma mi sembra che stiamo rendendo le cose più complicate di quanto sono
la domanda era :
perchè la reazione vincolare dipende dalla velocità di rotazione della terra ?
appoggiamo un oggetto di massa m sul piatto di una bilancia
le molle della bilancia vengono deformate
la deformazione delle molle ai poli è maggiore che all'equatore anche al netto dello schiacciamento polare
possiamo approcciare il problema dal punto di vista di un osservatore inerziale, esterno alla terra e dal punto di vista di un osservatore non inerziale, sulla superficie della terra
Entrambi devono giungere alla stessa conclusione
osservatore inerziale
l'oggetto è in moto e ruota insieme alla terra quindi è soggetto ad un'accelerazione centripeta di modulo a = omega^2 *r
deve esistere una forza reale, essendo l'osservatore inerziale, che agisce sulla massa obbligandola ad un moto rotatorio, impedendogli di essere proiettata nello spazio
Si tratta degli attriti, forze reali
per il principio di azione e reazione se il piatto esercita una forza sulla massa la massa esercita una forza sul piatto della bilancia
questa forza si sottrae alla forza peso che in fisica classica è considerata una forza reale
la reazione vincolare del piatto della bilancia e la deformazione delle molle si riducono in proporzione al quadrato della velocità di rotazione della terra
osservatore terrestre , non inerziale
l'oggetto è fermo quindi la risultante delle forze reali e fittizie che agiscono su di esso devono essere nulle,
l'equazione di equilibri statico è:
reazione vincolare del piatto della bilancia + peso + forza centrifuga = 0
l'osservatore non inerziale deve aggiungere una forza centrifuga fittizia cioè non reale
a = omega ^2 * r
in quanto misura un accelerazione centrifuga conseguente al suo stesso stato di moto rotatorio
il risultato è lo stesso di prima
la reazione vincolare del piatto della bilancia e la deformazione delle molle vengono diminuita in proporzione al quadrato della velocità di rotazione della terra
Albertus
21-06-2021, 08:34
saluti a tutti
credo che per alcuni sia difficile capire il significato di forze fittizie in quanto non è chiaro il concetto di sistema di riferimento
(vedi schizzo allegato)
C'è un disco rotante rosso
sul disco c'è una pallina blue
inizialmente la pallina è solidale con il disco quindi ha una velocità tangenziale
v = omega*r
all'istante t = 0 la pallina si stacca
ci sono due sistemi di riferimento xy e x'y'
xy è fisso mentre x'y' ruota insieme al disco
all'istante t = 0 i due sistemi coincidono
dopo un certo intervallo di tempo :
la pallina si è mossa da A a B , in moto rettilineo uniforme secondo xy
la pallina si è mossa da C a B , in moto accelerato secondo x'y'
in base alla prima legge della dinamica la pallina non è soggetta a nessuna forza secondo xy
ovviamente anche x'y' concorda che non esiste alcuna forza nonostante il fatto che x'y' misuri un'accelerazione
Le forze mica si creano dal nulla
L'accelerazione è dovuta allo stato di moto rotatorio di x'y'
Perchè allora si parla di una forza fittizia ?
Per semplice convenienza
Si tratta di un artificio che consente , in alcuni casi di semplificare i calcoli
Sebbene funzionante però è pur sempre...un artificio
cesarelia
21-06-2021, 09:00
bello questo esempio! hai scelto gli assi in modo che la loro origine ("punto di riferimento") sia identica, quindi si potrebbe pensare che siano entrambi inerziali o entrambi non inerziali, invece uno e fisso e l'altro ruota... e cambia tutto
Inviato dal mio Redmi 4 utilizzando Tapatalk
Red Hanuman
21-06-2021, 09:18
Credo che quello che genera confusione sia l'utilizzo del termine "fittizio" o "apparente". Se sono forze che non esistono, non dovrebbero avere effetti. A cosa dunque attribuire questi effetti percepiti?
In realtà, le cose funzionano al contrario: noi rileviamo degli effetti, e li attribuiamo a forze che non esistono, anche se per pura e semplice comodità.
Gli effetti sono reali e misurabili, ma le forze che noi rileviamo in realtà non dipendono da una "forza" intesa in senso fisico, ma dall'effetto dato dalla variazione delle coordinate dovute al sistema di riferimento che usiamo.
Nel nostro sistema non inerziale le coordinate variano e noi, unendo i puntini, rileviamo che un oggetto non si muove di moto rettilineo e uniforme, ma in moto accelerato.
Sappiamo che ad ogni accelerazione corrisponde una forza, e quindi per noi "appare" dal nulla una forza inspiegabile e inspiegata.
In realtà, quelle che cambiano sono le coordinate e il nostro modo di descrivere la realtà fisica, non la realtà stessa.
Facciamo un esperimento mentale e semplifichiamo in 2 d.
Prendiamo un foglio di carta a quadretti, e lasciamo che una biro lasci il suo segno mentre spostiamo il foglio in modo costante e una direzione fissa. Ne risulterà uno spostamento della penna, segnato dall'inchiostro, ma nella nostra realtà la penna non si è mossa.
Facciamo la stessa cosa, ma questa volta tiriamo sempre più velocemente il foglio, o facciamolo ruotare.
Sul foglio risulterà tracciata una figura che, se ignoriamo il moto del foglio, interpreteremo come una forza agente sulla penna.
Ma in realtà è il foglio che si è spostato, non la penna.
Questo per semplificare estremamente, le cose sono un poco più complicate.
Il succo però è lo stesso: è la nostra interpretazione della realtà che cambia, non la realtà stessa...;)
astrotrouble
21-06-2021, 11:27
Prendiamo un foglio di carta a quadretti, e lasciamo che una biro lasci il suo segno mentre spostiamo il foglio in modo costante e una direzione fissa. Ne risulterà uno spostamento della penna, segnato dall'inchiostro, ma nella nostra realtà la penna non si è mossa.
Facciamo la stessa cosa, ma questa volta tiriamo sempre più velocemente il foglio, o facciamolo ruotare.
Sul foglio risulterà tracciata una figura che, se ignoriamo il moto del foglio, interpreteremo come una forza agente sulla penna.
Ma in realtà è il foglio che si è spostato, non la penna.
Questo per semplificare estremamente, le cose sono un poco più complicate.
Il succo però è lo stesso: è la nostra interpretazione della realtà che cambia, non la realtà stessa...;)
L'esempio è chiarissimo, ed è assolutamente pertinente, ma si tratta esclusivamente di Effetto Coriolis, il quale non è nemmeno una forza, ma è un vero e proprio effetto "fittizio", infatti la vera forza è applicata al sistema di riferimento (foglio) e non alla penna (corpo), ecco perchè qui è lecito parlare di "forze apparenti".
Ma nel caso della forza centripeta, il corpo subisce in prima istanza la forza "reale", perchè esso stesso ruota assieme al suo sistema di riferimento in modo solidale, e quindi il primo principio della dinamica non è rispettato, per questo motivo si chiama "sistema NON inerziale", dopodiché concordo sul fatto che solo in questo tipo di "sistemi di riferimento" si possono verificare forze apparenti, ma solo se la forza "reale" è applicata esclusivamente al sistema e non al corpo, questo per definizione.
Red Hanuman
21-06-2021, 12:00
L'esempio è chiarissimo, ed è assolutamente pertinente, ma si tratta esclusivamente di Effetto Coriolis,
L'effetto Coriolis ce l'hai se il foglio ruota E si sposta lungo un asse. Se il foglio compie ampie rotazioni senza altri spostamenti rispetto agli assi, hai la necessità della forza centrifuga per spiegare tutto.
O di un sistema non inerziale...:sneaky:
il quale non è nemmeno una forza, ma è un vero e proprio effetto "fittizio", infatti la vera forza è applicata al sistema di riferimento (foglio) e non alla penna (corpo), ecco perchè qui è lecito parlare di "forze apparenti".
Ma nel caso della forza centripeta,
Centrifuga, vorrai dire...
il corpo subisce in prima istanza la forza "reale", perchè esso stesso ruota assieme al suo sistema di riferimento in modo solidale, e quindi il primo principio della dinamica non è rispettato, per questo motivo si chiama "sistema NON inerziale", dopodiché concordo sul fatto che solo in questo tipo di "sistemi di riferimento" si possono verificare forze apparenti, ma solo se la forza "reale" è applicata esclusivamente al sistema e non al corpo, questo per definizione.
Il corpo subisce solo due forze, quella di gravità (centripeta) e la reazione vincolare del piano (più attriti vari ed eventuali, e la conservazione del momento angolare ovviamente).
La forza centrifuga compare nel momento in cui il corpo ruota ma il tuo sistema di riferimento ruota con esso. Nel momento in cui anche il tuo sistema di riferimento è inerziale, il corpo è soggetto solo a quanto citato prima e all'inerzia. Non c'è bisogno di altro.
Albertus
21-06-2021, 12:51
prometto di stare calmo ma mi è difficile leggere certi commenti , dopo tutto quello che è stato spiegato da Red, cesarelia e da me, senza reagire
che volete farci sono sanguigno ;)
astrotruble
lasciamo perdere la sottile distinzione tra effetto coriolis e forza centrifuga che ovviamente sono la stessa cosa
per favore rispondi alla domanda :
Di quale osservatore ( sistema di riferimento ) stai parlando ?
non li puoi mischiare
Ti riferisci forse ad un osservatore esterno alla terra o esterno al disco rotante ?
Ok ,per questo osservatore esiste una forza centripeta , per le ragioni spiegate graficamente da cesarelia.
Questo osservatore è inerziale per lui vale il primo principio della dinamica
Ti riferisci invece ad un osservatore che ruota insieme alla terra o insieme al disco ?
per questo osservatore, non inerziale, non esiste alcuna accelerazione centripeta per il banale motivo che per lui gli oggetti sulla terra sono fermi
si è detto che la forza centripeta è una forza reale , come tale dovrebbe esistere anche per l'osservatore terrestre
Supponiamo che l'oggetto sia collegato a terra mediante un tassello elastico
mettiamo un estensimetro sul tassello ( sensibilissimo )
L'estensimetro registrerà una tensione interna ( piccolissima)
il tassello trattiene la massa e la massa reagisce tirando il tassello
l'osservatore terrestre però non misura alcuna accelerazione centripeta quindi attribuisce questa tensione interna alla presenza di una forza centrifuga applicata alla massa che la spinge verso l'esterno
il viceversa però non vale
mentre l'osservatore terrestre misura un forza centrifuga ( più precisamente un accelerazione centrifuga )per l'osservatore inerziale, quello esterno alla terra o esterno al disco , non esiste alcun corrispettivo di questa forza centrifuga in quanto....non esiste è una forza fittizia
mi vorresti poi spiegare cosa intendi per forza reale applicata al sistema e non al corpo ?
il sistema i riferimento è un'entità matematica astratta cosa gli vuoi applicare ?
astrotrouble
22-07-2021, 00:52
Red Hanuman ora ho capito thx
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