Estensione della formulazione del principio di inerzia.
Prima il principio di inerzia ebbe un'enunciazione estremamente intuitiva: "un punto materiale libero, in un sistema di riferimento inerziale, se posto inizialmente in quiete permane in quiete". Dopo fu esteso alla forma che conosciamo: "un punto materiale libero, in un sistema di riferimento inerziale, mantiene indefinitamente il suo stato di quiete o di moto rettilineo uniforme finchè non intervengano cause capaci di modificare questo stato". L'estensione è dovuta al fatto che avendo introdotto il principio di relatività (che diventerebbe così necessariamente il primo principio logicamente formulato per costruire la meccanica classica) vengono a perdersi i concetti "assoluti" di quiete e di moto rettilineo uniforme, relativamente alle osservazioni fatte da due diversi sistemi di riferimento in moto traslatorio uniforme l'uno rispetto all'altro (altra relativizzazione)? E' questo il motivo "preciso" ?
Risposte
si, per quanto mi riguarda non vedo molto altro
Avrei bisogno ancora del vostro aiuto. Se scrivo tanto non è per dare sfoggio di saccenteria, ma solo per porre alla vostra attenzione la verbalizzazione dei concetti che provo mano mano ad acquisire.
E' vero che razionalmente la dimostrazione della completa formulazione del principio di inerzia potrebbe essere ricondotta al principio di relatività (se un punto materiale è libero in un sistema di riferimento, lo sarà per il principio di relatività anche in un altro in moto traslatorio rettilineo e uniforme, pena la validità stessa della covarianza dei fenomeni fisici osservati nell'uno e nell'altro sistema).
Però si sa storicamente, grazie al famosissimo brano di Galilei sul moto uniforme di una sfera perfettamente levigata su un piano altrettanto perfettamente levigato, che l'idea del principio di inerzia, prima della formulazione di Newton (Galileo aveva già intuito tutti i principi della dinamica, ma fu solo il britannico a formularli nei suoi Principia), fu dovuta ad un esperimento ideale. Dico questo perchè comunque quest'idea, per alcuni esperimenti, non è ancora ben formata in me.
Mi spiego meglio. Prendo il caso di un corpo, un libro, per cui l'attrito sarà molto forte, in quanto la copertina è intuitivamente ruvida, e in quanto la superficie di contatto con il piano su cui si trova è rilevante.
Il corpo è fermo a causa dell'attrito. Se però viene applicata una forza al libro, orizzontalmente, esso si muove di moto rettilineo uniforme. Questo perchè la forza applicata neutralizza gli effetti dell'attrito, sicchè "il punto diventa, con buona approssimazione (forse questa è una corbelleria), libero". Penso ad astrarre il fenomeno per analizzarlo. Il corpo è sempre fermo in un sistema di riferimento solidale con il corpo. In questo sistema di riferimento, è il piano a muoversi di moto rettilineo uniforme, con velocità relativa uniforme, mentre il libro ha velocità nulla, stando fermo. Posso dire che il corpo è fermo solo in un sistema di riferimento solidale con esso, mentre in tutti gli altri sistemi di riferimento in moto traslatorio rettilineo e uniforme, quindi inerziali se il sistema solidale con il libro sarà inerziale, e SOLO in essi, esso avrà velocità relativa?
Seconda cosa. C'è il celebre esperimento della spinta all'indietro che riceve un corpo che si trova su un veicolo che accelera. Come va analizzato questo fenomeno alla luce del principio di inerzia e dei sistemi di riferimento in moto relativo uniforme l'uno rispetto all'altro. Ho provato a rifletterci, mentre aspetterò continuerò a rifletterci, ho molte idee confuse, ma non riesco ancora a formulare bene la cosa. Che significa che un corpo tende a mantenere "per inerzia" il suo stato di quiete o la sua velocità uniforme? Che cos'è l'inerzia, e come viene definita alla luce della formulazione del principio di inerzia classica? Come si fa a dire, come ho letto da qualche testo, che il veicolo è come se si muovesse sotto di noi mentre noi tendiamo a mantenere il nostro stato di velocità costante (o nulla)?
Terza cosa. Il pendolo di Foucault. Esso è stato utile perchè, considerato il piano di oscillazione solidale al sistema delle stesse fisse (lo si può definire come il sistema inerziale al massimo grado di approssimazione, per la maggior parte degli esperimenti finora effettuati), dimostrava come la Terra ruotasse su sé stessa. A me risulta assurdo pensare che il pendolo possa essere stato pensato come solidale alla Terra e il piano di oscillazione solidale al sistema delle stelle fisse, o viceversa, in qualsiasi punto della Terra. Se la Terra ruota, mi viene da pensare che sia il piano che il pendolo si trovino nel sistema di riferimento della Terra.
Vi chiedo aiuto su tutti questi punti. Sarà banale, ma ho bisogno lo stesso del vostro aiuto.
E' vero che razionalmente la dimostrazione della completa formulazione del principio di inerzia potrebbe essere ricondotta al principio di relatività (se un punto materiale è libero in un sistema di riferimento, lo sarà per il principio di relatività anche in un altro in moto traslatorio rettilineo e uniforme, pena la validità stessa della covarianza dei fenomeni fisici osservati nell'uno e nell'altro sistema).
Però si sa storicamente, grazie al famosissimo brano di Galilei sul moto uniforme di una sfera perfettamente levigata su un piano altrettanto perfettamente levigato, che l'idea del principio di inerzia, prima della formulazione di Newton (Galileo aveva già intuito tutti i principi della dinamica, ma fu solo il britannico a formularli nei suoi Principia), fu dovuta ad un esperimento ideale. Dico questo perchè comunque quest'idea, per alcuni esperimenti, non è ancora ben formata in me.
Mi spiego meglio. Prendo il caso di un corpo, un libro, per cui l'attrito sarà molto forte, in quanto la copertina è intuitivamente ruvida, e in quanto la superficie di contatto con il piano su cui si trova è rilevante.
Il corpo è fermo a causa dell'attrito. Se però viene applicata una forza al libro, orizzontalmente, esso si muove di moto rettilineo uniforme. Questo perchè la forza applicata neutralizza gli effetti dell'attrito, sicchè "il punto diventa, con buona approssimazione (forse questa è una corbelleria), libero". Penso ad astrarre il fenomeno per analizzarlo. Il corpo è sempre fermo in un sistema di riferimento solidale con il corpo. In questo sistema di riferimento, è il piano a muoversi di moto rettilineo uniforme, con velocità relativa uniforme, mentre il libro ha velocità nulla, stando fermo. Posso dire che il corpo è fermo solo in un sistema di riferimento solidale con esso, mentre in tutti gli altri sistemi di riferimento in moto traslatorio rettilineo e uniforme, quindi inerziali se il sistema solidale con il libro sarà inerziale, e SOLO in essi, esso avrà velocità relativa?
Seconda cosa. C'è il celebre esperimento della spinta all'indietro che riceve un corpo che si trova su un veicolo che accelera. Come va analizzato questo fenomeno alla luce del principio di inerzia e dei sistemi di riferimento in moto relativo uniforme l'uno rispetto all'altro. Ho provato a rifletterci, mentre aspetterò continuerò a rifletterci, ho molte idee confuse, ma non riesco ancora a formulare bene la cosa. Che significa che un corpo tende a mantenere "per inerzia" il suo stato di quiete o la sua velocità uniforme? Che cos'è l'inerzia, e come viene definita alla luce della formulazione del principio di inerzia classica? Come si fa a dire, come ho letto da qualche testo, che il veicolo è come se si muovesse sotto di noi mentre noi tendiamo a mantenere il nostro stato di velocità costante (o nulla)?
Terza cosa. Il pendolo di Foucault. Esso è stato utile perchè, considerato il piano di oscillazione solidale al sistema delle stesse fisse (lo si può definire come il sistema inerziale al massimo grado di approssimazione, per la maggior parte degli esperimenti finora effettuati), dimostrava come la Terra ruotasse su sé stessa. A me risulta assurdo pensare che il pendolo possa essere stato pensato come solidale alla Terra e il piano di oscillazione solidale al sistema delle stelle fisse, o viceversa, in qualsiasi punto della Terra. Se la Terra ruota, mi viene da pensare che sia il piano che il pendolo si trovino nel sistema di riferimento della Terra.
Vi chiedo aiuto su tutti questi punti. Sarà banale, ma ho bisogno lo stesso del vostro aiuto.
"turtle87":
Il corpo è fermo a causa dell'attrito.
Questo è vero su un piano inclinato, dove l'attrito, se può assumere un opportuno valore, bilancia la componente parallela al piano della forza peso. Su un piano orizzontale se non ci sono forze aventi componenti parallele al piano la forza d'attrito non si sviluppa, e la risultante delle forze agenti sul corpo è zero semplicemente perchè la forza peso è bilanciata dalla reazione normale del piano.
"turtle87":
Se però viene applicata una forza al libro, orizzontalmente, esso si muove di moto rettilineo uniforme.
La forza d'attrito statico può assumere un valore massimo che dipende dal coeff. d'attrito statico e dalla forza premente sul piano. Se applichiamo una forza parallela al piano di modulo inferiore a questo valore massimo, la forza d'attrito che si svilupperà avrà stessa direzione, stesso modulo e verso opposto alla forza parallela, la risultante sarà zero e il corpo rimarrà fermo. Se invece applichiamo una forza parallela di modulo maggiore a quello raggiungibile dalla forza d'attrito statico la risultante sarà diversa da zero e quindi il copo si muoverà di moto uniformemente accelerato. Quindi il corpo o rimane in quiete o viene accelerato.
Per farlo muovere di moto rettilineo uniforme bisogna, una volta vinta la forza d'attrito statico e accelerato il corpo fino alla velocità voluta, diminuire il modulo della forza parallela applicata al corpo fino al valore della forza d'attrito dinamico, in modo che la risultante sia zero e il corpo proceda a velocità costante.
"turtle87":
Che significa che un corpo tende a mantenere "per inerzia" il suo stato di quiete o la sua velocità uniforme? Che cos'è l'inerzia, e come viene definita alla luce della formulazione del principio di inerzia classica?
Penso che con "per inerzia" si intenda "per il PRINCIPIO di inerzia", in quanto osservando la situazione da te descritta in un sistema di riferimento inerziale sul corpo che si trova sul veicolo in moto accelerato non agisce alcuna forza . L'inerzia non è una grandezza fisica, la cosa che le si avvicina di più è la massa, in quanto è la "resistenza" che oppone un corpo sotto l'azione di una forza ad essere accelerato.
Se ci mettiamo però nel sistema di riferimento non inerziale del veicolo che accelera vediamo appunto il corpo che si muove di moto accelerato, e siamo quindi costretti a introdurre nei s.d.r. non inerziali delle forze fittizie o apparenti per poter usare in tali s.d.r. le leggi della meccanica.
Nota anche che tali forze apparenti non rispettano la terza legge di Newton.
Sulla terza cosa non so bene come risponderti. In pratica il pendolo oscilla sempre sullo stesso piano, o per lo meno (credo) sempre su piani paralleli. Lo puoi vedere facilmente, attacca un pendolo in macchina e fallo oscillare, diciamo lungo un piano che divide il lato destro e il lato sinistro della vettura. Dopo una curva di 90 gradi vedi che ora il pendolo oscilla (rispetto alla macchina) su un piano perpendicolare al precedente, ma rispetto alla Terra (supposta "immobile" in un esperimento del genere) il pendolo ha continuato a oscillare sempre su piani paralleli a quello iniziale.
La stessa esperienza "più in grande" è quella appunto del pendolo di Foucault, che ha messo in evidenza la rotazione terrestre (naturalmente vista la lunghezza dell'osservazione la Terra non è più assilabile a qualcosa di immobile, ed è infatti quello che è stato dimostrato) . Il pendolo in macchina non so, può servire se ti addormenti (ovviamente da passeggero) e vuoi sapere ,quando ti svegli, guardando su che piano oscilla il pendolo, comè cambiata la direzione della macchina durante la pennica
non so se ho risposto a qualcosa o se sono stato di aiuto, ose ho detto qualcosa di giusto
, spero
Ci tengo a precisare che il grassetto serve per evidenziare espressioni significative, a mio giudizio, per quello che voglio dire, e non quindi per gridare.
Secondo te devo conoscere gli attriti per capire bene il primo principio della dinamica? Mi spiego. Anche nel secondo caso mi viene da pensare che, essendo la risultante delle forze applicate al corpo uguale a 0, il corpo debba rimanere fermo. Questo ovviamente è se ragiono così come avrebbe ragionato qualcuno prima dell'avvento del principio di relatività, e quindi dei concetti di velocità relativa e quiete relativa, dove evidentemente un corpo veniva considerato fermo assolutamente. Dopo l'intuizione galileiana, il corpo in realtà non è né fermo né in movimento, ma sia fermo che in movimento, ovvero relativamente fermo e relativamente in movimento, scelti sistemi di riferimento appropriati. Deduco, in sostanza, da questa osservazione, che in realtà gli stessi concetti di attrito statico e attrito dinamico sono riferibili ad un sistema di riferimento solidale con l'osservatore.
Chi si mette nel sistema di riferimento inerziale? Cioè, in fisica, un osservatore è pienamente in grado di osservare sé stesso, e quindi di effettuare valutazioni sul suo stato cinematico?
Poi un'altra cosa, sempre su questo caso. Ripeto ciò che ho detto nel precedente intervento: che significa che un corpo tende a mantenere, per inerzia, il suo stato di moto uniforme, seppur per pochi attimi? Da qui la considerazione sull' inerzia di un corpo, quasi come se fosse una caratteristica intrinseca del corpo stesso, che per pochi attimi tende a mantenere la velocità del veicolo quando questo avanzava uniformemente, per cui mentre il veicolo accelera, esso va meno veloce del treno e cade all'indietro. Lo stesso, ovviamente, quando il veicolo decelera, con il corpo che tende a mantenere una velocità maggiore di quella del veicolo ottenuta diminuendo quella con cui procedeva quando si muoveva di moto rettilineo uniforme. Per questo, "tendo" (spero tu non mi fraintenda, sei stato estremamente esauriente su quello cui mi hai risposto) a non ritenere "completa" la tua risposta, semplicemente perchè, almeno apparentemente, non riuscirebbe a mettere d'accordo tutte le fonti che ho consultato. Tuttavia potrebbe anche esserlo, se si considerano i movimenti che subisce il corpo come frutto delle forze fittizie: come vedi, sono confuso.
La forza d'attrito statico può assumere un valore massimo che dipende dal coeff. d'attrito statico e dalla forza premente sul piano. Se applichiamo una forza parallela al piano di modulo inferiore a questo valore massimo, la forza d'attrito che si svilupperà avrà stessa direzione, stesso modulo e verso opposto alla forza parallela, la risultante sarà zero e il corpo rimarrà fermo. Se invece applichiamo una forza parallela di modulo maggiore a quello raggiungibile dalla forza d'attrito statico la risultante sarà diversa da zero e quindi il copo si muoverà di moto uniformemente accelerato. Quindi il corpo o rimane in quiete o viene accelerato.
Per farlo muovere di moto rettilineo uniforme bisogna, una volta vinta la forza d'attrito statico e accelerato il corpo fino alla velocità voluta, diminuire il modulo della forza parallela applicata al corpo fino al valore della forza d'attrito dinamico, in modo che la risultante sia zero e il corpo proceda a velocità costante.
Secondo te devo conoscere gli attriti per capire bene il primo principio della dinamica? Mi spiego. Anche nel secondo caso mi viene da pensare che, essendo la risultante delle forze applicate al corpo uguale a 0, il corpo debba rimanere fermo. Questo ovviamente è se ragiono così come avrebbe ragionato qualcuno prima dell'avvento del principio di relatività, e quindi dei concetti di velocità relativa e quiete relativa, dove evidentemente un corpo veniva considerato fermo assolutamente. Dopo l'intuizione galileiana, il corpo in realtà non è né fermo né in movimento, ma sia fermo che in movimento, ovvero relativamente fermo e relativamente in movimento, scelti sistemi di riferimento appropriati. Deduco, in sostanza, da questa osservazione, che in realtà gli stessi concetti di attrito statico e attrito dinamico sono riferibili ad un sistema di riferimento solidale con l'osservatore.
Penso che con "per inerzia" si intenda "per il PRINCIPIO di inerzia", in quanto osservando la situazione da te descritta in un sistema di riferimento inerziale sul corpo che si trova sul veicolo in moto accelerato non agisce alcuna forza . L'inerzia non è una grandezza fisica, la cosa che le si avvicina di più è la massa, in quanto è la "resistenza" che oppone un corpo sotto l'azione di una forza ad essere accelerato.
Se ci mettiamo però nel sistema di riferimento non inerziale del veicolo che accelera vediamo appunto il corpo che si muove di moto accelerato, e siamo quindi costretti a introdurre nei s.d.r. non inerziali delle forze fittizie o apparenti per poter usare in tali s.d.r. le leggi della meccanica.
Nota anche che tali forze apparenti non rispettano la terza legge di Newton.
Chi si mette nel sistema di riferimento inerziale? Cioè, in fisica, un osservatore è pienamente in grado di osservare sé stesso, e quindi di effettuare valutazioni sul suo stato cinematico?
Poi un'altra cosa, sempre su questo caso. Ripeto ciò che ho detto nel precedente intervento: che significa che un corpo tende a mantenere, per inerzia, il suo stato di moto uniforme, seppur per pochi attimi? Da qui la considerazione sull' inerzia di un corpo, quasi come se fosse una caratteristica intrinseca del corpo stesso, che per pochi attimi tende a mantenere la velocità del veicolo quando questo avanzava uniformemente, per cui mentre il veicolo accelera, esso va meno veloce del treno e cade all'indietro. Lo stesso, ovviamente, quando il veicolo decelera, con il corpo che tende a mantenere una velocità maggiore di quella del veicolo ottenuta diminuendo quella con cui procedeva quando si muoveva di moto rettilineo uniforme. Per questo, "tendo" (spero tu non mi fraintenda, sei stato estremamente esauriente su quello cui mi hai risposto) a non ritenere "completa" la tua risposta, semplicemente perchè, almeno apparentemente, non riuscirebbe a mettere d'accordo tutte le fonti che ho consultato. Tuttavia potrebbe anche esserlo, se si considerano i movimenti che subisce il corpo come frutto delle forze fittizie: come vedi, sono confuso.
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