Interpretazione fisica delle forze apparenti
Ci sono alcuni fenomeni sulle forze apparenti che proprio non riesco a visualizzare intuitivamente...eppure voi precisare che so cosa sono, e in alcune cose le so applicare. Ma non sempre riesco a trovare le "cause reali" di un certo comportamento che so studiare con le forze apparenti. Vorrei fare alcuni esempi, sperando che qualche buon dio qui dentro mi aiuti (ma mi accontento anche di un capace forumista!)
Treni, binari e forza di coriolis
Un treno si sta muovendo da nord verso sud.
PUNTO DI VISTA NON INERZIALE: Il treno cammina dritto, non è sottoposto ad alcuna forza "reale": c'è una forza apparente, quella di Coriolis, che spinge "le ruote" verso destra. Per com'è fatta tale forza ($2m (\vec\omega \wedge \vec v$), tale forza dipende dalla velocità del treno e dall'emisfero in cui si trova. Questa forza "usura" un opportuno binario.
PUNTO DI VISTA INERZIALE: Vedo una cosa completamente diversa: il treno si muove, la terra nel frattempo sta girando, spingendo con sè il treno. Il treno esercita una forza di reazione sul binario, danneggiandolo. Il binario danneggiato dovrbbe essere sempre quello destro: dipende solo dal verso di rotazione della terra, che essendo antiorario spinge unicamente sul binario di destra. Evidentemente quindi la forza che rovina il binario non dovrebbe avere nulla a che fare con Coriolis.....
Variazione di g lungo la latitudine
Non mi risulta che debba variare: infatti la forza sentita da un oggetto è sempre la solita "(Mm)/(r^2)" dove r è la distanza tra l'oggetto e la terra stessa. Non me ne frega niente del fatto che io osservatore stia ruotando...perchè dunque g dovrebbe variare con la latitudine? Tra l'altro se io tengo l'oggetto in mano, questo mi rimane fermo, e non devo esercitare alcuna forza per tenerlo in mano.... (stessa obiezione per il pendolo di FOucault, vedesi più avanti)
Deviazione grave verso oriente
Questo è quello che riesco a capire meglio: l'oggetto mentre cade si muove verso il centro della terra, sono io che (accidentaccio) sto ruotando. Il tutto si spiega in termini di forza centrifuga, ok. MI chiedevo solo se la "deviazione di g lungo la latitudine" e la deviazione verso oriente dei gravi in caduta fossero in realtà...lo stesso fenomeno, o se sono fenomeni causati da fattori diversi...
Pendolo di Foucault
Concettualmente è quello che trovo più difficile da capire. Perchè il piano di oscillazione del pendolo dovrebbe spostarsi? E' vero che sto ruotando, ma il pendolo è attaccato al soffitto, E PURE IL SOFFITTO STA RUOTANDO solidalmente alla terra....ma allora perchè il piano di oscillazione ruota?
Attendo ansiosamente delucidazioni
Treni, binari e forza di coriolis
Un treno si sta muovendo da nord verso sud.
PUNTO DI VISTA NON INERZIALE: Il treno cammina dritto, non è sottoposto ad alcuna forza "reale": c'è una forza apparente, quella di Coriolis, che spinge "le ruote" verso destra. Per com'è fatta tale forza ($2m (\vec\omega \wedge \vec v$), tale forza dipende dalla velocità del treno e dall'emisfero in cui si trova. Questa forza "usura" un opportuno binario.
PUNTO DI VISTA INERZIALE: Vedo una cosa completamente diversa: il treno si muove, la terra nel frattempo sta girando, spingendo con sè il treno. Il treno esercita una forza di reazione sul binario, danneggiandolo. Il binario danneggiato dovrbbe essere sempre quello destro: dipende solo dal verso di rotazione della terra, che essendo antiorario spinge unicamente sul binario di destra. Evidentemente quindi la forza che rovina il binario non dovrebbe avere nulla a che fare con Coriolis.....
Variazione di g lungo la latitudine
Non mi risulta che debba variare: infatti la forza sentita da un oggetto è sempre la solita "(Mm)/(r^2)" dove r è la distanza tra l'oggetto e la terra stessa. Non me ne frega niente del fatto che io osservatore stia ruotando...perchè dunque g dovrebbe variare con la latitudine? Tra l'altro se io tengo l'oggetto in mano, questo mi rimane fermo, e non devo esercitare alcuna forza per tenerlo in mano.... (stessa obiezione per il pendolo di FOucault, vedesi più avanti)
Deviazione grave verso oriente
Questo è quello che riesco a capire meglio: l'oggetto mentre cade si muove verso il centro della terra, sono io che (accidentaccio) sto ruotando. Il tutto si spiega in termini di forza centrifuga, ok. MI chiedevo solo se la "deviazione di g lungo la latitudine" e la deviazione verso oriente dei gravi in caduta fossero in realtà...lo stesso fenomeno, o se sono fenomeni causati da fattori diversi...
Pendolo di Foucault
Concettualmente è quello che trovo più difficile da capire. Perchè il piano di oscillazione del pendolo dovrebbe spostarsi? E' vero che sto ruotando, ma il pendolo è attaccato al soffitto, E PURE IL SOFFITTO STA RUOTANDO solidalmente alla terra....ma allora perchè il piano di oscillazione ruota?
Attendo ansiosamente delucidazioni
Risposte
Newton junior, abbiamo parlato tanto in passato delle forze apparenti. È un rospo difficile da digerire per molti.
Guarda queste discussioni, e sopratutto guarda anche i link a cui rimandano.
Se qualcosa non capisci, siamo qui comunque.
viewtopic.php?f=19&t=103569&hilit=forza+do+coriolis
viewtopic.php?f=19&t=93872&hilit=+coriolis#p625707
Guarda queste discussioni, e sopratutto guarda anche i link a cui rimandano.
Se qualcosa non capisci, siamo qui comunque.
viewtopic.php?f=19&t=103569&hilit=forza+do+coriolis
viewtopic.php?f=19&t=93872&hilit=+coriolis#p625707
Nei link che mi hai mostrato non ci sono i dubbi che ho nei vari esperimenti. Per ognuno dei fenomeni naturali che ho considerato, ho dei dubbi specifici, che ho ben trascritto nel primo post. Mi potete aiutare perfavore?
Provo su $g$.
È fuori dubbio che la forza gravitazionale prodotta dalla Terra sulla superficie terrestre al livello del mare non cambia (al netto delle asimmetrie del geoide e delle asimmetrie della densità di materia del pianeta). Ciò che cambia è la misura sperimentale di $g$ perchè alla forza gravitazionale devi aggiungere la forza centrifuga che è massima all'equatore. Ti ho convinto?
È fuori dubbio che la forza gravitazionale prodotta dalla Terra sulla superficie terrestre al livello del mare non cambia (al netto delle asimmetrie del geoide e delle asimmetrie della densità di materia del pianeta). Ciò che cambia è la misura sperimentale di $g$ perchè alla forza gravitazionale devi aggiungere la forza centrifuga che è massima all'equatore. Ti ho convinto?
Anche sul pendolo. Per la conservazione del momento angolare, il pendolo oscilla sempre sullo stesso piano ... ma il pianeta ruota su se stesso ...
Per quanto riguarda il pendolo, il piano di oscillazione è fisso ANCHE se il soffitto su cui è attaccato il filo sta (giustamente) girando?
E per quanto riguarda il treno? Perchè i binari destri si consumano di più solo se il treno è nell'emisfero boreale (e quando viaggia in una certa direzione)?
Visto che la terra gira in senso antiorario, il fatto che il binario destro si consuma di piu non dovrebbe essere in ogni caso vero? Vorrei che mi spiegaste dal punto di vista INERZIALE cosa sta esattamente succedendo...
E per quanto riguarda il treno? Perchè i binari destri si consumano di più solo se il treno è nell'emisfero boreale (e quando viaggia in una certa direzione)?
Visto che la terra gira in senso antiorario, il fatto che il binario destro si consuma di piu non dovrebbe essere in ogni caso vero? Vorrei che mi spiegaste dal punto di vista INERZIALE cosa sta esattamente succedendo...
Il pendolo non sa che il soffitto ruota ...
Il treno. Se parti dal polo nord con velocità costante lungo un meridiano verso sud, vai a incrociare paralleli che possiedono velocità periferiche crescenti verso la tua sinistra ... per inerzia tenderesti ad andar dritto, ma il binario di destra si opporrà alla tua tendenza ... ecco Coriolis come la vedo io
appunto...il problema è che queusto è vero in qualunque emisfero mi trovi, e qualunque sia la velocità del treno...invece se vado da nord a sud e sono nell'emisfero sud, ad usurarsi è il binario di sinistra...come mai?
Dipende dal prodotto vettoriale di $vec\omega$ e $vecv_r$ .
Per continuare sulla falsariga dell'esempio di Arrigo, all'equatore i due vettori sono paralleli. Se continui a scendere da Nord a Sud nell'emisfero australe, viaggi verso paralleli dove la velocità periferica è via via decrescente, una volta superato appunto l'equatore.
Per continuare sulla falsariga dell'esempio di Arrigo, all'equatore i due vettori sono paralleli. Se continui a scendere da Nord a Sud nell'emisfero australe, viaggi verso paralleli dove la velocità periferica è via via decrescente, una volta superato appunto l'equatore.
Quello che va in contrasto con la mia intuizione e il fatto che il binario che si usura cambi a seconda di velocità e posizione del treno...ma cosi non dovrebbe essere perché la terra ruota in un senso...ed e sempre il binario destro ad opporre resistenza al moto del treno (costringendolo a ruotare insieme alla terra)...se per assurdo il treno fosse fermo all'equatore, la reazione del binariodestro il treno sente cmq una forza dal binario DESTRO che lo costringe a ruotare
All'equatore, nel presente caso, Coriolis è nulla ...
Però anche all'equatore il treno viene spinto a ruotare solidalmente alla Terra! Cioè ho letto sul Picasso che bisogna capire sempre cosa accade dietro all'artificio puramente matematico che chiamiamo "forze apparenti"....voglio capire cosa accade in termini di forze reali...l'unica forza che vedo agire sul treno, dal punto di vista inerziale è quello che escercita su di lui il binario destro, per "costringere" il treno in moto a ruotare solidalmente alla terra...
Il passaggio del treno ( che supponiamo puntiforme) da emisfero Nord a emisfero Sud, all' equatore, dura un istante ( mi si lasci passare il termine fisicamente e matematicamente impreciso ! ).
In quell'istante, i due vettori $\vec\omega$ e $vec\v_r$ sono paralleli ; in quell'istante, la forza di Coriolis è nulla, l'azione dei binari sul treno "passa" da destra a sinistra (anche qui parlo in maniera imprecisa...).
Pensi che all'equatore ci debba essere sempre una forza diretta come dici tu?
Immagina per un istante che il treno, anzichè essere in moto, sia fermo proprio all'equatore ( ma anche in qualunque altro punto della superficie terrestre) : ritieni che ci sia una forza agente da destra verso sinistra sul treno? Ma la Terra sta ruotando di moto circolare uniforme ( supponiamo che sia tale!) rispetto ad un riferimento inerziale con assi permanentemente rivolti alle stelle fisse....: tutti gli oggetti a terra partecipano a questo moto di rotazione uniforme, no? Anche tu che ora sei seduto davanti al computer, senti per caso una forza laterale diretta da Ovest verso Est, che ti spinge?
No, vero ? Perché?
In quell'istante, i due vettori $\vec\omega$ e $vec\v_r$ sono paralleli ; in quell'istante, la forza di Coriolis è nulla, l'azione dei binari sul treno "passa" da destra a sinistra (anche qui parlo in maniera imprecisa...).
Pensi che all'equatore ci debba essere sempre una forza diretta come dici tu?
Immagina per un istante che il treno, anzichè essere in moto, sia fermo proprio all'equatore ( ma anche in qualunque altro punto della superficie terrestre) : ritieni che ci sia una forza agente da destra verso sinistra sul treno? Ma la Terra sta ruotando di moto circolare uniforme ( supponiamo che sia tale!) rispetto ad un riferimento inerziale con assi permanentemente rivolti alle stelle fisse....: tutti gli oggetti a terra partecipano a questo moto di rotazione uniforme, no? Anche tu che ora sei seduto davanti al computer, senti per caso una forza laterale diretta da Ovest verso Est, che ti spinge?
No, vero ? Perché?
Forse si, la sento, ma magari è compensata da qualche attrito...
D'altronde tale forza deve esserci per forza, altrimenti la terra dovrebbe "scorrermi" sotto i piedi, e io fra qualche ora dovrei finire in Giappone..
Forse la causa "reale" della forza di Coriolis non è quella che pensavo, cioè la rotazione della terra che "spinge" il treno?
No newton....il tuo omonimo nato il 1652 (se non sbaglio) ti darebbe una (forse affettuosa) tiratina di orecchie....
Le tre risposte che hai postato mi fanno capire che devi dapprima chiarirti le idee sul moto circolare uniforme.
RIspetto al riferimento inerziale che prima ho detto ( origine nel centro della Terra, piano $xy$ coincidente col piano equatoriale, assi puntati verso le stelle fisse), un punto all'equatore ha una velocità periferica, dovuta alla rotazione terrestre, circolare uniforme, che non è niente male : quasi $1700 (km)/h$ ! Fa questo calcolo, va...non vorrei averlo sbagliato io!
Eppure...eppure....nessuno all'equatore la sente! Mi sai spiegare questa cosa?
Le tre risposte che hai postato mi fanno capire che devi dapprima chiarirti le idee sul moto circolare uniforme.
RIspetto al riferimento inerziale che prima ho detto ( origine nel centro della Terra, piano $xy$ coincidente col piano equatoriale, assi puntati verso le stelle fisse), un punto all'equatore ha una velocità periferica, dovuta alla rotazione terrestre, circolare uniforme, che non è niente male : quasi $1700 (km)/h$ ! Fa questo calcolo, va...non vorrei averlo sbagliato io!
Eppure...eppure....nessuno all'equatore la sente! Mi sai spiegare questa cosa?
c'è anche la forza centriPETA, di valore $mv^2/R$, diretta lungo la congiungente centro della terra-soggetto...credo che non la sentiamo per semplice abitudine, in ogni caso questa è la forza che mi rende "solidale" alla terra nel suo moto di rotazione...la forza centripeta, per inciso, è una forza reale, non apparente, causata dalla forza di gravità tra me e la Terra...
Certamente c'è la forza centripeta.
E non è la 'semplice abitudine" a non farcela sentire.
Ma ti sto chiedendo un'altra cosa : perché io non avverto una forza tangenziale da Ovest verso Est, stando sulla Terra in rotazione uniforme.
E non è la 'semplice abitudine" a non farcela sentire.
Ma ti sto chiedendo un'altra cosa : perché io non avverto una forza tangenziale da Ovest verso Est, stando sulla Terra in rotazione uniforme.
(Calma!)
Perchè la rotazione è "abbastanza lenta"?
Perchè la rotazione è "abbastanza lenta"?
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