Forze apparenti, SR non inerziale
Vorrei avere delle delucidazioni per quanto riguarda le forze apparenti.
Allora prendiamo il caso più generale di sistema non inerziale: cioè un SR in moto rototraslatorio con velocità angolare $ omega(t) = omega_0 + alphat $. Chiamo questo sistema di riferimento S'. Ora poniamo una massa m su questo sistema. Suppongo che non ci siano forze agenti su m, neanche la forza peso.
Quindi le uniche forze agenti su m saranno quelle apparenti che in questo caso sono:
$ F_1 = -mvec(omega) xx (vec(omega) xx vec(r)) $ -------------> Forza centrifuga
$ F_2 = -mvec(alpha) xx vec(r) $
$ F_3 = -2mvec(omega) xx vec(v') $ -------------> Forza di Coriolis (v' è la velocità misurata in S')
Ora le mie richieste sono:
1. Qualcuno sa spiegarmi fisicamente in cosa consiste la forza $ F_2 $ e quando devo considerarla? Anche con esempi.
2. Quando la forza di Coriolis può essere trascurata e quando invece deve essere assolutamente presa in considerazione?
3. Esiste un SR non inerziale ancora più generale di questo? Se sì, potreste descrivermi le forze apparenti agenti su una massa m posta in tale SR.
Allora prendiamo il caso più generale di sistema non inerziale: cioè un SR in moto rototraslatorio con velocità angolare $ omega(t) = omega_0 + alphat $. Chiamo questo sistema di riferimento S'. Ora poniamo una massa m su questo sistema. Suppongo che non ci siano forze agenti su m, neanche la forza peso.
Quindi le uniche forze agenti su m saranno quelle apparenti che in questo caso sono:
$ F_1 = -mvec(omega) xx (vec(omega) xx vec(r)) $ -------------> Forza centrifuga
$ F_2 = -mvec(alpha) xx vec(r) $
$ F_3 = -2mvec(omega) xx vec(v') $ -------------> Forza di Coriolis (v' è la velocità misurata in S')
Ora le mie richieste sono:
1. Qualcuno sa spiegarmi fisicamente in cosa consiste la forza $ F_2 $ e quando devo considerarla? Anche con esempi.
2. Quando la forza di Coriolis può essere trascurata e quando invece deve essere assolutamente presa in considerazione?
3. Esiste un SR non inerziale ancora più generale di questo? Se sì, potreste descrivermi le forze apparenti agenti su una massa m posta in tale SR.
Risposte
In generale, la accelerazione totale di un corpo in un sistema Inerziale e' la somma di 3 accelerazioni
accelerazione relativa (l'accelerazione del corpo nel SdR non inerziale)
Accelerazione di trascinamento (accelerazione che avrebbe il corpo se fosse "incollato" al SdRNI
Accelerazione di Coriolis (che rende conto della conservazione della quantita moto quando il corpo si muove nel SdRNI)
Il SDRNI trasla e ruota in generale e quando ruota non lo fa in generale con velocita angolare costante. Quindi l'accelerazione di trascinamento del corpo, essendo esso incollato al SDRNI avra':
Una componente dovuta all'accelerazione dell'origine del SDRNI
Una componente centripeta (o centrifuga), dovuta alla rotazione del SDRNI
Una componente tangenziale dovuta al fatto che il SDRNI ruota con velocita angolare in generale non costante. F2 rende conto di questo.
La forza di coriolis, se il corpo si muove di velocita' relativa non parallela all' asse di rotazione del SDRNI va sempre considerata (a meno che non sia numericamente trascurabile per qualche ragione)
Questo SRNI e' generale, puo essere ampliato allo spazio ma i concetti restano gli stessi.
accelerazione relativa (l'accelerazione del corpo nel SdR non inerziale)
Accelerazione di trascinamento (accelerazione che avrebbe il corpo se fosse "incollato" al SdRNI
Accelerazione di Coriolis (che rende conto della conservazione della quantita moto quando il corpo si muove nel SdRNI)
Il SDRNI trasla e ruota in generale e quando ruota non lo fa in generale con velocita angolare costante. Quindi l'accelerazione di trascinamento del corpo, essendo esso incollato al SDRNI avra':
Una componente dovuta all'accelerazione dell'origine del SDRNI
Una componente centripeta (o centrifuga), dovuta alla rotazione del SDRNI
Una componente tangenziale dovuta al fatto che il SDRNI ruota con velocita angolare in generale non costante. F2 rende conto di questo.
La forza di coriolis, se il corpo si muove di velocita' relativa non parallela all' asse di rotazione del SDRNI va sempre considerata (a meno che non sia numericamente trascurabile per qualche ragione)
Questo SRNI e' generale, puo essere ampliato allo spazio ma i concetti restano gli stessi.