Autobus in frenata
In questa animazione
https://www.geogebra.org/m/yxfqhdmm
c'è un autobus con un carrellino a rotelle al suo interno, visto dall'osservatore che sta sulla strada.
Nell'autobus, che inizialmente si muove di moto rettilineo e uniforme, c'è il pendolo A in posizione verticale, nel carrellino c'è il pendolo B anch'esso verticale e una certa quantità di liquido in quiete.
Quando l'autobus arriva al punto dove inizia la frenata, la sua velocità diminuisce e il suo pendolo si sposta in avanti mentre il carrellino, non influenzato dalla frenata, non diminuisce la sua velocità e continua ad andare in avanti esattamente come prima, col suo pendolo B verticale e il liquido in quiete.
Poiché il carrellino sembra accelerare al passeggero dell'autobus, ho aggiunto (in questa fase di frenata) una forza apparente (cioè inesistente) che sembra agire sul carrellino.
Mi sono accorto che questa fase dura un po' troppo ma era troppo oneroso cambiare le diverse velocità e l'ho lasciata così, inoltre credo che, tutto sommato, non sia male guardare l'evolversi al rallentatore perché così c'è più tempo per osservare meglio i dettagli e per leggere con più attenzione le annotazioni.
Quando il carrellino arriva alla parete anteriore dell'autobus, viene frenato e succedono due cose: il suo pendolo B va in avanti come il pendolo A dell'autobus e il suo liquido s'ammassa in avanti, premendo e spingendo il carrellino.
Il carrellino non è più in quiete, la forza che spinge il carrellino in avanti non è più apparente perché è spinto dalla forza reale del liquido che era inattiva fino a un attimo prima.
Tale forza agisce come la "vis intima" di Newton, quella forza inerziale interna che si oppone a qualunque tentativo esterno di modificare il moto dei corpi materiali e, infatti, il liquido si attiva, nel nostro caso, proprio quando il carrellino viene frenato.
Infine (ultima fase), l'autobus arriva a fine corsa e si ferma.
Tutte le forze spariscono, i pendoli tornano a essere verticali e il liquido torna alla sua quiete.
L'animazione è corretta così o ritenete che abbia bisogno di qualche correzione?
https://www.geogebra.org/m/yxfqhdmm
c'è un autobus con un carrellino a rotelle al suo interno, visto dall'osservatore che sta sulla strada.
Nell'autobus, che inizialmente si muove di moto rettilineo e uniforme, c'è il pendolo A in posizione verticale, nel carrellino c'è il pendolo B anch'esso verticale e una certa quantità di liquido in quiete.
Quando l'autobus arriva al punto dove inizia la frenata, la sua velocità diminuisce e il suo pendolo si sposta in avanti mentre il carrellino, non influenzato dalla frenata, non diminuisce la sua velocità e continua ad andare in avanti esattamente come prima, col suo pendolo B verticale e il liquido in quiete.
Poiché il carrellino sembra accelerare al passeggero dell'autobus, ho aggiunto (in questa fase di frenata) una forza apparente (cioè inesistente) che sembra agire sul carrellino.
Mi sono accorto che questa fase dura un po' troppo ma era troppo oneroso cambiare le diverse velocità e l'ho lasciata così, inoltre credo che, tutto sommato, non sia male guardare l'evolversi al rallentatore perché così c'è più tempo per osservare meglio i dettagli e per leggere con più attenzione le annotazioni.
Quando il carrellino arriva alla parete anteriore dell'autobus, viene frenato e succedono due cose: il suo pendolo B va in avanti come il pendolo A dell'autobus e il suo liquido s'ammassa in avanti, premendo e spingendo il carrellino.
Il carrellino non è più in quiete, la forza che spinge il carrellino in avanti non è più apparente perché è spinto dalla forza reale del liquido che era inattiva fino a un attimo prima.
Tale forza agisce come la "vis intima" di Newton, quella forza inerziale interna che si oppone a qualunque tentativo esterno di modificare il moto dei corpi materiali e, infatti, il liquido si attiva, nel nostro caso, proprio quando il carrellino viene frenato.
Infine (ultima fase), l'autobus arriva a fine corsa e si ferma.
Tutte le forze spariscono, i pendoli tornano a essere verticali e il liquido torna alla sua quiete.
L'animazione è corretta così o ritenete che abbia bisogno di qualche correzione?
Risposte
c'è qualcosa che mi turba. L'animazione dell'autobus è il punto di vista di un osservatore nel sistema assoluto inerziale. Quindi costui non potrà mai vedere forze apparenti. Non capisco il significato della freccia con sopra scritto forza apparente, che non può esistere dalla prospettiva del video. inoltre se il moto è uniformemente accelerato nell'animazione la velocità dovrebbe diminuire linearmente, invece mi sembrano sempre sequenze di moti rettilinei uniformi.
L'animazione, è vero, non è assolutamente perfetta, GeoGebra non consente di "animare" le accelerazioni con continuità, per cui mi sono dovuto accontentare di un paio di decelerazioni, un'unica variazione della velocità nel punto dove inizia la frenata (l'autobus diminuisce la sua velocità, il carrellino no) e di un'altra variazione della velocità nel momento in cui ho fatto fermato l'autobus (passaggio da velocità v a velocità zero anche per il carrellino).
La freccia della forza apparente sta a indicare che in quel tratto di frenata, sembra (al passeggero) che ci sia una forza che accelera il carrellino.
A proposito del passeggero che "vede" il carrellino accelerare, nota che si può vedere un corpo che si muove, che accelera o che ruota, perché i movimenti si "vedono" ma nessuno può "vedere" la forza!
La forza possiamo immaginare che ci sia e la possiamo anche misurare (se abbiamo un dinamometro), possiamo anche vedere i suoi effetti ma possiamo vedere lei direttamente, perché la forza non è osservabile.
Quindi, fai attenzione a quando dici "non potrà mai vedere forze apparenti" perché le forze non le vede mai nessuno.
La freccia della forza apparente sta a indicare che in quel tratto di frenata, sembra (al passeggero) che ci sia una forza che accelera il carrellino.
A proposito del passeggero che "vede" il carrellino accelerare, nota che si può vedere un corpo che si muove, che accelera o che ruota, perché i movimenti si "vedono" ma nessuno può "vedere" la forza!
La forza possiamo immaginare che ci sia e la possiamo anche misurare (se abbiamo un dinamometro), possiamo anche vedere i suoi effetti ma possiamo vedere lei direttamente, perché la forza non è osservabile.
Quindi, fai attenzione a quando dici "non potrà mai vedere forze apparenti" perché le forze non le vede mai nessuno.
forse non ci stiamo capendo. Quando scrivo che l'osservatore non può vedere la forza ovviamente intendo dire che non può vedere gli effetti provocati da tale forza cioè l'accelerazione. La tua animazione è concepita da un osservatore inerziale e quindi quel carrellino si muove di moto rettilineo uniforme, mentre nel momento in cui tu disegni quella freccia dovrebbe subire un'accelerazione. Forse sto interpretando male io il video, ma allora se quello fosse il punto di vista di un omino solidale al treno io non dovrei vedere dall'esterno il treno che si muove sul binario. Inoltre non è vero che le forze non si vedono. Forse intendevi dire che non tutte le forze si possono osservare. Se io spingessi con la mia mano un carrellino saresti ancora convinto che la forza sia invisibile?
Se tu spingessi con la tua mano un carrellino "vedresti" la tua forza? Diventerebbe "visibile"?
Ho capito; quindi la questione è diventata gnoseologica? stiamo parlando di Platone e del mondo delle idee? O dei giudizi sintetici a priori di Kant? Quindi l'accelerazione non è visibile? Quali sono le grandezze fisiche che sono visibili? Appurato che tutta fisica è basata su postulati e modelli che cercano di descrivere la realtà ( o meglio che crediamo sia la realtà per tornare al problema gnoseologico) secondo te nel caso di un grave che cade da un ponte o di un grave spinto dalla mia mano in entrambi i casi la causa è invisibile ai tuoi occhi? Quella che nei libri viene chiamata forza è la causa dell'accelerazione che viene schematizzata con una lettera $F$. a che livello vogliamo portare il discorso? Se io ti dicessi " vai al supermercato e comprami il latte" tu torneresti a casa a mani vuote perchè nel supermercato non vi era da nessuna parte la scritta in times new roman " IL LATTE"?
@LuigiFortunati
Oltre alla confusione sulle forze apparenti (in questo forum ne abbiamo parlato molto in passato, le forze apparenti esistono solo nei sistemi di riferimento non inerziali, quindi per fare un discorso chiaro devi specificare in quale sistema di riferimento ti trovi), c'è pure da dire che il pendolo nel bus non passa istantaneamente alla "posizione obliqua" rispetto alla verticale e resta fermo, ma inizia a oscillare attorno alla nuova posizione di equilibrio. Stesso discorso per l'acqua quando il carrellino arriva all'estremità del bus e viene rallentato.
Oltre alla confusione sulle forze apparenti (in questo forum ne abbiamo parlato molto in passato, le forze apparenti esistono solo nei sistemi di riferimento non inerziali, quindi per fare un discorso chiaro devi specificare in quale sistema di riferimento ti trovi), c'è pure da dire che il pendolo nel bus non passa istantaneamente alla "posizione obliqua" rispetto alla verticale e resta fermo, ma inizia a oscillare attorno alla nuova posizione di equilibrio. Stesso discorso per l'acqua quando il carrellino arriva all'estremità del bus e viene rallentato.
"Faussone":
@LuigiFortunati
Oltre alla confusione sulle forze apparenti (in questo forum ne abbiamo parlato molto in passato, le forze apparenti esistono solo nei sistemi di riferimento non inerziali, quindi per fare un discorso chiaro devi specificare in quale sistema di riferimento ti trovi)
L'animazione riguarda soltanto il riferimento del terreno.
Ho messo la freccia della forza apparente soltanto per segnalare il tratto nel quale essa appare al passeggero dell'autobus (riferimento non inerziale durante la frenata).
Se è fuorviante posso toglierla.
"Faussone":
@LuigiFortunati
c'è pure da dire che il pendolo nel bus non passa istantaneamente alla "posizione obliqua" rispetto alla verticale e resta fermo, ma inizia a oscillare attorno alla nuova posizione di equilibrio. Stesso discorso per l'acqua quando il carrellino arriva all'estremità del bus e viene rallentato.
Queste fasi transitorie (che spariscono con l'assestamento) senz'altro ci sono e mi sarebbe piaciuto tanto poterle realizzare ma con GeoGebra è impossibile farlo e mi sono dovuto accontentare di un passaggio istantaneo da una condizione all'altra, proprio come ho dovuto fare per l'accelerazione concentrata in quei due punti invece che con continuità.
"LuigiFortunati":
L'animazione riguarda soltanto il riferimento del terreno.
[...]
Se è fuorviante posso toglierla.
Dipende quale è lo scopo, se lo hai capito tu e non è per altri bene. Se devi spiegare qualcosa a qualcuno con quello, dovresti chiarire meglio.
"LuigiFortunati":
Queste fasi transitorie (che spariscono con l'assestamento) senz'altro ci sono e mi sarebbe piaciuto tanto poterle realizzare ma con GeoGebra è impossibile farlo e mi sono dovuto accontentare di un passaggio istantaneo da una condizione all'altra, proprio come ho dovuto fare per l'accelerazione concentrata in quei due punti invece che con continuità.
Ok, ma quelle non sono fasi tanto transitorie... se l'attrito è basso (come normalmente è) il pendolo per esempio oscillerebbe molto molto a lungo.
"Faussone":
Dipende quale è lo scopo, se lo hai capito tu e non è per altri bene. Se devi spiegare qualcosa a qualcuno con quello, dovresti chiarire meglio.
Non è per altri e non darò spiegazioni.
Se qualcuno me le chiederà, dirò soltanto di non tenerne conto perché è un'annotazione che serve solo a me.
"Faussone":
Ok, ma quelle non sono fasi tanto transitorie... se l'attrito è basso (come normalmente è) il pendolo per esempio oscillerebbe molto molto a lungo.
Certo però oscillerebbe intorno a una posizione d'equilibrio diversa.
Ad esempio, anche quando l'autobus viaggia di moto rettilineo e uniforme, può succedere che ci sia un'oscillazione del pendolo dovuta magari a una piccola vibrazione ma la posizione d'equilibrio resta sempre verticale.
Invece, quando comincia la frenata la posizione d'equilibrio dell'oscillazione non è più verticale ma obliqua.
In ogni caso, m'è venuta l'idea giusta e so come realizzare l'oscillazione.
Avviserò quando sarà pronta.
"LuigiFortunati":
Certo però oscillerebbe intorno a una posizione d'equilibrio diversa.
E' esattamante quanto avevo scritto precedentemente...
"Faussone":
...c'è pure da dire che il pendolo nel bus non passa istantaneamente alla "posizione obliqua" rispetto alla verticale e resta fermo, ma inizia a oscillare attorno alla nuova posizione di equilibrio. Stesso discorso per l'acqua quando il carrellino arriva all'estremità del bus e viene rallentato.
"LuigiFortunati":
In ogni caso, m'è venuta l'idea giusta e so come realizzare l'oscillazione.
Avviserò quando sarà pronta.
Bene.
Ora mi pare meglio, scriverei solo nella descrizione che la forza apparente esiste solo in un sistema solidale con il bus e spiega l'accelerazione del carrello per un osservatore solidale col bus.
Peccato che non si vede la decelerazione, sarebbe stato interessante rappresentare il fenomeno come si presenterebbe anche quantitamente nella realtà.
Peccato che non si vede la decelerazione, sarebbe stato interessante rappresentare il fenomeno come si presenterebbe anche quantitamente nella realtà.
Ho scoperto che è possibile implementare l'accelerazione in Geogebra, per cui realizzerò la decelerazione dell'autobus e, a parte, l'accelerazione del carrellino nel riferimento accelerato.
Così metterò la forza apparente dove deve stare.
Mi ci vorrà qualche giorno per completare.
Così metterò la forza apparente dove deve stare.
Mi ci vorrà qualche giorno per completare.
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