Forza centrifuga.
Salve a tutti,
Vorrei gentilmente sapere qualcosina sulla forza centrifuga, dato che ho letto che è una forza apparente a cui il corpo non è soggetto. Sapreste spiegarmi l'origine di questa affermazione magari con qualche esempio?
Vi ringrazio molto,
Cuono.
Vorrei gentilmente sapere qualcosina sulla forza centrifuga, dato che ho letto che è una forza apparente a cui il corpo non è soggetto. Sapreste spiegarmi l'origine di questa affermazione magari con qualche esempio?
Vi ringrazio molto,
Cuono.
Risposte
Immagina di essere su una piattaforma rotante e di avere in mano un filo alla cui estremità è collegato un sasso. Si verifica che per far roteare il sasso dovrai applicarvi una forza diretta verso di te. Tuttavia, il sasso non si muove rispetto a te, cioé è fermo rispetto a te. Dunque deve esistere sul sasso una forza uguale e contraria a quella che tu gli applichi tramite il filo, in modo tale che la risultante delle forze applicate al sasso sia nulla. Tale forza è detta forza centrifuga, ed è diretta verso l'esterno.
La forza apparente è una forza che compare solo nei sistemi accelerati.
Il caso più semplice di forza apparente è quella che ti schiaccia contro il sedile di una macchina che sta accelerando, oppure quella che ti fa sbattere contro il volante quando tamponi un'altra macchina. In questo caso se ti rompi il naso non ti devi preoccupare, perché così come la forza che ti ha mandato a sbattere sul volante è una forza apparente, anche la rottura del tuo naso è solo apparente.
Scusa la stronzata, torno subito serio.
Insomma la forza apparente è solo una conseguenza del fatto che il sistema è accelerato, ma per chi la subisce è qualcosa di molto reale.
Nell'esempio del tamponamento un osservatore fermo sulla strada vede una macchina che decelera bruscamente, mentre la testa del conducante, che non è altrettanto pronta a decelerare, continua per inerzia la corsa sbattendo sul volante.
In analogia a ciò parliamo adesso delle traiettorie curve.
La forza centrifuga non è altro che l'alter ego della forza centripeta, che è invece una forza reale.
Quando una macchina sterza, considerando la cosa nel sistema inerziale della strada (cioè un sistema fermo sulla strada) l'asfalto della strada offre alle ruote dell'auto una reazione di appoggio tangenziale diretta verso il centro della curva. Infatti per far cambiare direzione a un corpo occorre fornirgli una forza normale alla sua direzione, così lui percorre una circonferenza.
Dal punto di vista di chi sta nell'abitacolo, però, la cosa è percepita in modo diverso: gli occupanti dell'auto risentono di una forza, la forza centrifuga, che tende a spingerli verso il lato della macchina che si trova all'esterno della curva. Questo perché essi tenderebbero a procedere per inerzia in linea retta, dunque per farli girare lungo una curva il sedile della macchina deve tirare i loro fondoschiena verso l'interno della curva (con una forza centripeta). Ma questa è l'opinione di un osservatore esterno fermo sulla strada. Essi invece percepiscono la cosa come se ci fosse una specie di gravità che li tira verso il lato esterno della curva (che è appunto la forza centrifuga), per opporsi alla quale essi si devono irrigidire sui sedili in modo da seguire con il corpo la traiettoria dell'auto.
Discorso forse abbastanza misterioso, ma che per fortuna collima con l'esperienza diretta, per cui mi pare credibile.
Il caso più semplice di forza apparente è quella che ti schiaccia contro il sedile di una macchina che sta accelerando, oppure quella che ti fa sbattere contro il volante quando tamponi un'altra macchina. In questo caso se ti rompi il naso non ti devi preoccupare, perché così come la forza che ti ha mandato a sbattere sul volante è una forza apparente, anche la rottura del tuo naso è solo apparente.
Scusa la stronzata, torno subito serio.
Insomma la forza apparente è solo una conseguenza del fatto che il sistema è accelerato, ma per chi la subisce è qualcosa di molto reale.
Nell'esempio del tamponamento un osservatore fermo sulla strada vede una macchina che decelera bruscamente, mentre la testa del conducante, che non è altrettanto pronta a decelerare, continua per inerzia la corsa sbattendo sul volante.
In analogia a ciò parliamo adesso delle traiettorie curve.
La forza centrifuga non è altro che l'alter ego della forza centripeta, che è invece una forza reale.
Quando una macchina sterza, considerando la cosa nel sistema inerziale della strada (cioè un sistema fermo sulla strada) l'asfalto della strada offre alle ruote dell'auto una reazione di appoggio tangenziale diretta verso il centro della curva. Infatti per far cambiare direzione a un corpo occorre fornirgli una forza normale alla sua direzione, così lui percorre una circonferenza.
Dal punto di vista di chi sta nell'abitacolo, però, la cosa è percepita in modo diverso: gli occupanti dell'auto risentono di una forza, la forza centrifuga, che tende a spingerli verso il lato della macchina che si trova all'esterno della curva. Questo perché essi tenderebbero a procedere per inerzia in linea retta, dunque per farli girare lungo una curva il sedile della macchina deve tirare i loro fondoschiena verso l'interno della curva (con una forza centripeta). Ma questa è l'opinione di un osservatore esterno fermo sulla strada. Essi invece percepiscono la cosa come se ci fosse una specie di gravità che li tira verso il lato esterno della curva (che è appunto la forza centrifuga), per opporsi alla quale essi si devono irrigidire sui sedili in modo da seguire con il corpo la traiettoria dell'auto.
Discorso forse abbastanza misterioso, ma che per fortuna collima con l'esperienza diretta, per cui mi pare credibile.
In effetti è un discorso abbastanza singolare perchè se io ho una forza centripeta data da \(\displaystyle F= m \omega^2 r\) in cui vi è un'accelerazione centripeta che è data dalla variazione di direzione ed ha direzione e verso diretti al centro della curva perchè chi si trova dentro l'auto non segue in maniera istantanea la variazione di direzione?
Comunque ti ringrazio della spiegazione, bella battuta sul fatto della forza apparente!
Comunque ti ringrazio della spiegazione, bella battuta sul fatto della forza apparente!
"Kuon":
In effetti è un discorso abbastanza singolare perchè se io ho una forza centripeta data da \(\displaystyle F= m \omega^2 r\) in cui vi è un'accelerazione centripeta che è data dalla variazione di direzione ed ha direzione e verso diretti al centro della curva perchè chi si trova dentro l'auto non segue in maniera istantanea la variazione di direzione?
Comunque ti ringrazio della spiegazione, bella battuta sul fatto della forza apparente!
Chi sta dentro l'auto seguirebbe la curva instantaneamente se fosse fatto di acciaio e fosse imbullonato alla carrozzeria. La forza centripeta viene comunicata dall'asfalto alle ruote, mentre il corpo dell'occupante interno è praticamente libero, dunque il sedile della macchina deve trasferire su di lui la forza centripeta, e questo avviene in modo mediato dai muscoli della schiena, che non sono certo rigidi.
capito...grazie.
ultima domanda: se l'abitacolo fosse riempito d'acqua fino all'orlo (considerando anche i corpi che ne occupano il volume) nel caso facesse una curva a grande accelerazione, l'uomo in macchina percepirebbe uguale la forza centrifuga?
L'abitacolo non ha aria è interamente riempito d'acqua.
ultima domanda: se l'abitacolo fosse riempito d'acqua fino all'orlo (considerando anche i corpi che ne occupano il volume) nel caso facesse una curva a grande accelerazione, l'uomo in macchina percepirebbe uguale la forza centrifuga?
L'abitacolo non ha aria è interamente riempito d'acqua.
"Kuon":
capito...grazie.
ultima domanda: se l'abitacolo fosse riempito d'acqua fino all'orlo (considerando anche i corpi che ne occupano il volume) nel caso facesse una curva a grande accelerazione, l'uomo in macchina percepirebbe uguale la forza centrifuga?
L'abitacolo non ha aria è interamente riempito d'acqua.
Hai forse intenti omicidi che prevedono l'uso di una macchina con le portiere bloccate che si riempie d'acqua in corsa? e la polizia arriverà anche a me come sospetto complice tracciando la transazione di rete?
Spero di no, per cui correrò il rischio.
L'acqua risente di un campo di gravità apparente aggiuntivo che è diretto verso l'esterno della cuurva.
I corpi immersi pure.
Però l'acqua è tenuta a seguire la curva dalle pareti dell'abitacolo che le forniscono la necessaria spinta, e l'acqua a sua volta fornisce la stessa spinta ai corpi immersi.
Allora i corpi immersi sono soggetti a due spinte contrapposte: la spinta centrifuga che tende a spingerli verso l'esterno della curva e la spinta dell'acqua che tende a portarli verso l'interno della curva. Se le due spinte si compensano i corpi stanno fermi nell'acqua: è il caso di corpi con densità uguale a quella dell'acqua. Se i corpi sono più densi dell'acqua prevale la centrifuga che li sposta verso l'esterno della curva. Se i corpi sono meno densi dell'acqua prevale una specie di "galleggiamento" nell'acqua riferito alla gravità orizzontale apparente, che tende a spingere i corpi verso il centro della curva.
Ho capito,
non ho intenti omicidi
è che speravo che le due forze si annullassero...potremmo creare una giostra tipo montagne russe in cui le persone si trovano in un carrello al chiuso con la situazione di cui sopra... risentirebbero delle variazioni di g dovute a punti della traiettoria in cui varia la direzione?
non ho intenti omicidi
è che speravo che le due forze si annullassero...potremmo creare una giostra tipo montagne russe in cui le persone si trovano in un carrello al chiuso con la situazione di cui sopra... risentirebbero delle variazioni di g dovute a punti della traiettoria in cui varia la direzione?
"Kuon":
Ho capito,
non ho intenti omicidi
Quando varia la direzione la gravità apparente punta verso l'esterno della curva. Se le persone sono immerse in acqua, questo fenomeno crea una "profondità" trasversale artificiale per cui la pressione aumenterebbe verso l'esterno in modo più che proporzionale alla distanza dal centro di rotazione.
chiaro...
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