Problema forza apparente

[cesarelia]

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]

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

[turik]

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.

[turik]

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]

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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[turik]

@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]

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]

Esattamente quello che intendevo.

Sono un espediente, per non dover scrivere la seconda legge della dinamica così:
Screenshot_2021-05-27-21-30-48-795_com.google.android.apps.docs.jpg

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."

[turik]

@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]

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